JM Free Ebooks - шаблон joomla Форекс
Душанбе, 13 Августи 2018 04:09

Тавсифи умумии зарраҳои бунёдӣ (элементарӣ)

Муаллиф:

  Воридшавии оянда ба қаъри микроолам бо гузариш аз сатҳи атом ба сатҳи зарраҳои бунёдию суббунёдӣ алоқаманд мебошад. Мафҳуми зарраи элементарӣ дар аввалҳо ба маънои содда ва баъдтар ба маънои зарраи тақсимнашаванда фаҳмида мешуд. Сипас, олимони соҳаи физика ба шартӣ будани истилоҳи элементарӣ, ки ба микрообъектҳо татбиқшаванда аст, розӣ гардиданд. Ин бовариро фарзия дар бораи мавҷудияти кваркҳо, ки аз онҳо ҳамаи зарраҳои бунёдии маълум таркиб ёфтаанд, пурқувват гардонид. Чӣ тавре, ки дар мавзӯи гузашта қайд намудем, ба сифати аввалин зарраи бунёдӣ электрон кашф шуда буд. Баъдтар дар сисолаи аввали садаи XX фотон, протон, позитрон ва нейтрон кашф гардиданд. Ҳамаи зарраҳое, ки дар замони ҳозира элементарӣ ҳисобида мешаванд, шакли мавҷудияти материя ба шумор рафта, дар ядрои атом муттаҳид нестанд. Бинобар ин, аксар вақт онҳоро зарраҳои субядроӣ (назди ядроӣ) меноманд. Дар замони муосир шумораи зарраҳои бунёдии кашфгардида зиёда аз 350 ададро ташкил медиҳад.

Зарраҳои элементариро асосан бо масса, заряд, вақти ҳаётӣ, спин ва адади квантӣ тавсиф медиҳанд.

  1. Массаи оромии зарраҳои бунёдӣ нисбат ба массаи оромии электрон муайян карда мешавад. Масалан, массаи оромии протон 1836,1 me ва массаи оромии нейтрон 1838,6 me (яъне аз массаи оромии электрон калон) мебошад. Дар микроолам зарраҳои бунёдие низ мавҷуданд, ки массаи оромӣ надоранд. Ба ин қабил зарраҳо фотон, нейтрон ва ғайра мансубанд. Аз рӯи ин принсип зарраҳои бунёдӣ ба зарраҳои сабук (лептон) - электрон ва нейтрион; зарраҳои миёна бо массаи то ҳазор массаи электрон - мезонҳо; зарраҳои вазнин бо массаи ҳазорҳо маротиба калонтар аз массаи электрон - барионҳо (протон, нейтронҳо, гиперонҳо ва амсоли инҳо) тақсим мешаванд.
  2. Заряди электрикии зарраҳои бунёдӣ мусбат, манфӣ ва сифрӣ мешавад. Ба истиснои фотон ва ду навъи мезонҳо дигар ҳар як зарра мувофиқан антизарраи бо зарядаш муқобилро доро мебошад. Заряди электрикии зарраҳои бунёдӣ ба заряди хурдтарин, яъне заряди электрон каратӣ мебошад.
  3. Аз рӯи вақти миёнаи ҳаётӣ зарраҳои бунёдӣ ба зарраҳои устувор (стабилӣ), устуворнамо (квазистабилӣ) ва ғайриустувор (ғайристабилӣ) тақсим мешаванд. Зарраҳои устувор ҳангоми таҷзияи таъсироти мутақобили электромагнитию суст ва зарраҳои устуворнамо дар натиҷаи таҷзияи таъсироти мутақобили пурзӯр ба вуҷуд меоянд. Ба зарраҳои устувор фотон, электрон, протон ва ду намуд нейтронҳо шомиланд. Дигар боқимонда зарраҳо ғайриустувор буда, вақти ҳаётиашон аз 10–10 то 10–24 сонияро ташкил медиҳад. Илова бар ин, дар микроолам зарраҳои элементарие мавҷуданд, ки аз 10–22 то 10–23 сония ҳаёт мебинанд ва ин навъ зарраҳоро квазистабилӣ (резонансӣ) меноманд.
  4. Спин импулси хусусии ҳаракати зарраро тавсиф медиҳад ва бо қиматҳои яклухту нимяклухт ба доимии Планк каратӣ чен карда мешавад. Барои протон ва электрон спин ба ½ ва барои фотон ба 0 (сифр) баробар мебошад. Агар спини зарра адади бутун бошад, он гоҳ зарра зарраи бозонӣ ва агар спини зарра адади нимбутун (касрӣ) бошад, он гоҳ зарра зарраи фермионӣ номида мешавад.

Зарраҳои элементарӣ инчунин, бо таъсироти мутақобила тавсиф дода мешаванд. Дар табиат чор намуд таъсироти мутақобили бунёдӣ (фундаменталӣ) - ро аз ҳамдигар фарқ менамоянд: пурзӯр, суст, электромагнитӣ ва гравитатсионӣ. Хосияти зарраҳои бунёдӣ бо сетои намудҳои аввалаи таъсири байниҳамдигарӣ муайян карда мешавад.

Таъсири мутақобили пурзӯр робитаи байни протону нейтронҳо (нуклонҳо) - ро дар ядро муайян намуда, ниҳоят интенсивнок ба шумор меравад. Аз ҳамин сабаб ҳастаи атомҳо устувор буда, вайрон кардани он душвор мебошад. Ин таъсир дар баробари таъмин намудани робитаи нуклонҳо, инчунин қувваҳои ядроиро муайян менамояд. Эҳтимол меравад, ки қувваҳои ядроиро дар байни нуклонҳо мубодилаи кваркҳо ба вуҷуд меорад. Мисол, кварки ба яке аз нуклонҳо тааллуқ дошта ба нуклони дигар ва кварки он ба нуклони аввала мегузарад. Ин мубодила ба мубодилаи байни нуклонҳо бо ҷуфти виртуалӣ «кварк - антикварк» эквивалент мебошад. Илова бар ин, тахмин меравад, ки таъсири мутақобили пурзӯр дар байни нуклонҳои ядро аз ҳисоби мубодилаи пионҳои виртуалӣ ба амал меояд. Зарраи виртуалӣ гуфта зарраеро меноманд, ки ба таври таҷрибавӣ ба қайдгирии он дар раванди мубодила имконнопазир аст. Қайд кардан ба маврид аст, ки таъсири мутақобили пурзӯр дар байни нуклонҳо дар масофаи ~10–13 см, яъне дар ҳудуди ядро таъсир менамояд.

Таъсири мутақобили суст дар равандҳои суст бо зарраҳои бунёдӣ ба амал омада, интенсивнокияш ниҳоят суст мебошад. Ин таъсир таҷзияи квазизарраҳоро низ ба амал меорад. Табдилёбии нейтрон ба протон ва электрон ба антинейтрино ҳам мисолҳои таъсири мутақобили суст шуда метавонанд:

n p + e + n

Таъсири мутақобили суст, инчунин тавассути мубодилаи бозонҳои мобайнӣ ба амал меояд. Ин таъсир асосан ба таҷзияи зарраҳо алоқаманд буда, дар масофаҳои аз ~10–16 то ~10–22 см қатъ мегардад. Мувофиқи донишҳои муосири физикӣ, ноустувории зарраҳои бунёдӣ аз таъсири мутақобили суст вобастагӣ дорад.

Таъсири мутақобили электромагнитӣ робитаи байни электрону ядроро дар атом ва алоқаи байни атомҳои дохили молекулаҳоро муайян намуда, дорои интенсивияти хурд мебошад. Ин таъсир бо майдонҳои электрикию магнитӣ низ робитаи қавӣ дорад. Майдони электрикиро зарядҳо ва майдони магнитиро ҷараёни электрикӣ (зарядҳои мутаҳаррик) ҳосил менамоянд. Барандагони таъсири мутақабили электромагнитӣ фотонҳои виртуалӣ - квантҳои майдони электромагнитӣ мебошанд. Ин таъсир ба воситаи қонунҳои фундаменталии электростатика ва электродинамика - қонунҳои Кулон, Ампер, Фарадей, Максвелл, Лоренс ва ғайра навишта мешавад. Навишти умумии таъсири мутақобили электромагнитӣ бо ёрии назарияи электромагнитии физики англис Ҷ.К. Максвелл (1831 - 1879) ба даст оварда мешавад:

rotE = 4pρ

rotH = 0

  Бояд қайд намуд, ки таъсири мутақобили электромагнитӣ дар алоқамандӣ бо таъсири мутақобили байнимолекулӣ ҳолати агрегатии моддаҳо (ҷисми сахт, моеъ, газ ва плазма), ҳодисаи соиш, хосияти чандирӣ ва ғайра, ки аз рӯи табиати худ электромагнитӣ мебошанд, муайян менамояд.

Таъсири мутақобили гравитатсионӣ дар назарияи зарраҳои бунёдӣ ба эътибор гирифта намешавад. Чун ки дар байни таъсироти дигар аз ҳама таъсири суст ба шумор рафта, дар масофаҳои ниҳоят кӯтоҳ ба амал меояд. Ин таъсир барои массаҳои ниҳояд хурди зарраҳои элементарӣ самари хуб намедиҳад, зеро қувваи гравитатсионӣ ҳангоми таъсири мутақобили массаҳои калон меафзояд.

Таснифоти (классификатсияи) таъсироти мутақобили дар боло оварда шуда, ҳамагӣ хусусияти нисбӣ доранд, чун ки ин таъсирҳо аз энергияи зарраҳои бунёдӣ вобастагии калон доранд. Ҳамаи зарраҳои элементариеро (ба истиснои фотон), ки дар таъсироти мутақобили табиӣ иштирок мекунанд, ба ду гурӯҳ ҷудо менамоянд. Ба гурӯҳи якум андронҳо тааллуқ доранд. Андронҳо асосан дар таъсири мутақобили пурзӯр ва инчунин, дар таъсироти мутақобили электромагнитию суст иштирок мекунанд. Ба гурӯҳи дуюм бошад, лептонҳо дохил мешванд. Лептонҳо танҳо дар таъсири мутақобили суст ва электромагнитӣ ширкат меварзанд.

Илме, ки мушкила (проблема) - и таъсироти мутақобили зарраҳои бунёдиро тадқиқ мекунад, назарияи квантии майдон номида мешавад. То имрӯз ин назария танҳо барои электродинамикаи квантӣ, ки он таъсирҳои мутақобили электронҳо, позитронҳо ва фотонҳоро ифода мекунад, ҳал гардидааст. Назарияи квантии майдон барои таъсироти мутақобили пурзӯр ва суст то ҳол кор карда нашудааст. Бинобар ин, масъалаи сохти зарраҳои элементарӣ то имрӯз ба таври қатъӣ ҳал нагардидааст.

Дар замони ҳозира оид ба стуруктураи зарраҳои бунёдӣ фарзияҳои мухталиф баён гардидаанд. Масалан, соли 1959 физики амрикоӣ Марри Гелл - Ман (тав. 1929) фарзияеро пешниҳод намуд, ки мувофиқи он ҳамаи андронҳо комбинатсияи кваркҳо мебошанд. Ҳамин тавр, шумораи зиёди зарраҳои бунёдӣ солҳои 50-уми асри гузашта кашф гардиданд. Аз рӯи фаҳмишҳои ҳозиразамон кваркҳо объектҳои материалии ғиштҳо (гипотетикие) мебошанд, ки аз андронҳо ташкил ёфтаанд. Ба кваркҳо ҳамаи мезонҳо, барионҳо, гиперонҳо ва инчунин, зарраҳои резонансии хеле зиёд тааллуқ доранд. Мувофиқи фарзияҳои навтарини илмӣ мезонҳо аз кваркҳо ва антикваркҳо, барионҳо аз гиперонҳо иборат мебошанд. Бояд тазаккур дод, ки омӯзиши сохти материалии модда беохир буда, он то имрӯз низ идома дорад...

Қурбонов Н.Б.

Хондан 167 маротиба