Elementar zarracha

Элементар заррача (бошқа номлари:фундаментал заррача, элементар зарра) парчаланиши мумкин бўлмаган ёки парчалана олиши исбот этилмаган заррачадир. Стандарт моделда кварк, лептон ва калибр бозонлар элементар заррача, деб кўрилади.

Ўтмишда адронлар (масалан, протон ва нейтрон) ва ҳатто атомлар элементар заррача, деб ҳисобланган; бироқ кейинчалик уларнинг кичикроқ заррачалардан ташкил топгани аён бўлди. ХХ асрда элементар заррачалар назариясига квант тушунчаси киритилди; бу тушунча электромагнетизмда инқилоб ясаб, квант механикаси соҳаси яратилишига сабаб бўлди. Дастлабки маъносига кўра, Элементар заррача материя тузилишининг бошланғич бўлинмас элементларидир. Элементар заррачадан биринчи бўлиб манфий элементар электр зарядли электрон (é) кашф қилинган (Ж. Томсон, 1897). 1919-йилда Э. Резерфорд (атом ядросидан таъсирланиб йўналишини ўзгартираётган зарраларни ўрганишда) мусбат зарядли ва электрон массасига қараганда 1840-марта катта массали протон 0)ни кашф қилди. Инглиз физиги Ж. Чедвик зарраларнинг бериллий билан ўзаро таъсирини ўрганишда нейтрал зарра — нейтрон § ни кашф қилди (1932). Нейтроннинг массаси протоннинг массасига жуда яқин. Бу учта зарра (электрон, протон ва нейтрон) атом тузилишида қатнашади. Ҳозирги пайтда маълумки, бўлинмас Элементар заррача ҳисобланган протон ва нейтрон мураккаб таркибий тузилишга эга.

1900-йилда М. Планк мутлақ қора жисм нурланиши энергиясидан квантланган деб фотон тушунчасига асос солди. Кейинчалик А. Эйнштейн электромагнит нурланиш фотонлар тарзида юз бериб, муҳитда тарқалади ва ютилади деб фотоннинг ҳозирги замон тушунчасини яратди. Фотонларнинг мавжудлиги Р.Милликен (1912—15) ва Р. Р. Комптон (1922) ўтказган тажрибаларда тасдиқланди.

П. Дирак ўзи яратган электроннинг релятивистик назариясидаги (1928—31) ҳаракат тенгламасининг симметриясига асосланиб, массаси электрон массасига тенг, лекин мусбат зарядли зарра — позитрон (е+) нинг табиатда мавжудлигини назарий очган бўлса, америкалик физик К. Д. Андерсон уни космик нурлар таркибида қайд қилди (1932). Мавжудлиги япон физиги Х. Юкава томонидан ядро кучлар табиатини тушунтиришда тахмин қилинган (1935) ва массаси 274 электрон массасига тенг бўлган нейтрал мусбат ва манфий зарядли пимезонларнн инглиз физиги С.Пауэлл космик нурлар таркибида аниқлади (1947). К. Д. Андерсон ва америкалик физик С. Недермеер космик нурлар устидаги тадқиқотлари жараёнида массаси тахминан 207 электрон массасига тенг, бошқа хоссалари билан электронга ўхшаш мусбат ва манфий зарядли мюонларни кашф қилдилар (1936).

Элементар заррачага оид космик нурларни ўрганиш билан боғлиқ кашфиётлар 50-йилларнинг бошида қайд қилинган ғалати хусусиятли бир гуруҳ зарралар — Кмезонлар ва гиперонлар кашф қилиниши билан якунланди. Кейинги тадқиқотлар Элементар заррача тезлаткичларида ўтказилиб, юздан ортиқ янги Элементар заррача ва уларнинг антизарралари кашф қилинди. Жумладан, П. Паули назарий (1930), Ф.Райнес ва К. Коуэн тажрибада қайд қилган (1953) нейтрино (нейтрал зарра)нинг икки хили — электрон нейтриноси УСва мюон нейтриноси В мавжудлиги аниқланди.

Жуда қисқа вақт яшовчи резонанс Элементар заррача қайд қилинди. Элементар заррачанинг хилма-хил хусусиятларини ифодалаш учун қатор янги квант сонлари (мас, лептон заряди, барион заряди, гиперзаряд, ажиблик, мафтунлик ва ҳоказо) киритилди.

Элементар заррача назариясининг яратилиши майдоннинг квант назариясинн ривожлантириш йўли билан борди. Элементар заррачанинг массаси т, электр заряди £>, яшаш вақти т ва спини 1 уларнинг умумий характеристикаларидир. Элементар заррача яшаш вақтига қараб барқарор (">), квазибарқарор (ёки метабарқарор, яъни барқарордан кейинги; >>10~22— 10~24сек) гуруҳига ажралади. Элементар заррача спини Планк доимийси Н нинг бутун ёки ярим бутун сонига тенг. Бир хил зарралардан ташкил топган ансамблда спин қиймати Элементар заррача статистикасини ифодалайди (В. Паули, 1940). Ярим бутун спинли Элементар заррача — фермионлар Ферми — Дирак статистикасига, бутун спинли Элементар заррача — бозонлар эса Бозе — Эйнштейн статистикасига бўйсунади. Жумладан, энг енгил зарралар икки типдаги лептон заряди га; электрон ва электрон нейтриноси — электрон лептон зарядига, манфий зарядли мюон ва мюон нейтриноси — мюон лептон зарядига эга. Лептонлардан оғир зарралар — адронлар учун лептон зарядлари нолга тенг. Адронлар махсус барион заряди (В) билан ифодаланади. В=+1 бўлган адронлар барионлар, В=0 бўлган адронлар мезонлар деб юритилади (барионларга протон, нейтрон, гиперонлар, барион резонанслари; мезонларга к ва Л^мезонлар, бозон резонанслари киради).

Элементар заррачанинг ўзаро таъсирлашув жараёнларида туғилиш ва йўқолиш (ютилиш) хусусияти уларнинг энг муҳим хоссасидир. Элементар заррачада ўтадиган ҳамма физик жараёнлар уларнинг туғилиш ва йўқолиш актлари орқали ўтади. Элементар заррачада туғилиш ва йўқолишнинг мавжудлиги Элементар заррача элементар эмаслигини, уларнинг таркибий тузилиш характери ўзаро таъсирлашув жараёнларидагина намоён бўлишини кўрсатади.

Типлари

Барча элементар заррачалар уларнинг спинига қараб, бозон ёки фермионларга ажратилади. Фермионлар ярим спинга эга бўлиб, материяни ташкил этади; фундаментал кучлар майдонлари асоси бўлмиш бозонлар эса бутун спинлидир.

• Фермионлар:

Кварклар — юқори, қуйи, маҳлиё, ғалати, уст, ост

Лептонлар — электрон нейтрино, электрон, муон нейтрино, муон, тау нейтрино, тау

• Бозонлар:

Калибр бозонлар — глуон, W ва З босонлар, фотон

Бошқа босонлар — Ҳиггс бозони,

Ҳаволалар

• Атом тузилиши (Wайбаcк Мачине сайтида 2008-01-22 санасида архивланган)