Kvant xromodinamikasi

17.01.2017 08:43 Muzaffar Qosimov Maqolalar - Tabiat qonunlari
Chop etish
Maqola Reytingi: / 2
Juda yomon!A'lo! 

Kvant xromodinamikasi

Kvarklarni elementar zarralar ichida tutib turuvchi kuchli ozaro ta'sirlar - kvarklarning maxsus zarrachalar - glyuonlarni ozaro almashinishga asoslangan boladi.

Materiya tuzilishini tushuntirib berishga urinadigan nazariyalar ichida hozirgi zamonda eng maqbul nazariya Standart model deb nomlanadi. Standart modelga kora, kvarklarning ozaro birlashishidan turli xil elementar zarralar vujudga keladi. Ushbu elementar zarralardan esa, oz navbatida turli xil kimyoviy elementlarning atomlarining yadrolari shakllanadi. Kvarklarning ozaro ta'sirlanishini fizikaning maxsus bolimi - kvant xromodinamikasi (qisqacha KXD) organadi. Ushbu kvant xromodinamikasi nazariyasiga kora, kvarklarning ozaro ta'sirlashishi - ular orasida maxsus bir zarrachalar - glyuonlarni ozaro almashinishi orqali sodir boladi.

Materiya tuzilishini tushuntirib berishga urinadigan nazariyalar ichida hozirgi zamonda eng maqbul nazariya Standart model deb nomlanadi. Standart modelga kora, kvarklarning ozaro birlashishidan turli xil elementar zarralar vujudga keladi. Ushbu elementar zarralardan esa, oz navbatida turli xil kimyoviy elementlarning atomlarining yadrolari shakllanadi. Kvarklarning ozaro ta'sirlanishini fizikaning maxsus bolimi - kvant xromodinamikasi (qisqacha KXD) organadi. Ushbu kvant xromodinamikasi nazariyasiga kora, kvarklarning ozaro ta'sirlashishi - ular orasida maxsus bir zarrachalar - glyuonlarni ozaro almashinishi orqali sodir boladi.

Mumtoz fizika, ya'ni, Nyuton fizikasi tushunchalariga kora kuch bu - ikkita jismning harakat xarakterini ozgartiruvchi yoki tortishish, yoki, itarilish hodisasidir. Lekin, zamonaviy kvant nazariyasida kuchni biroz boshqacha talqin qilinadi. Kvant nazariyasida kuchning yuzaga kelishi - ikkita zarrachalarning uchinchi bir zarrachani ozaro almashinishi natijasidan sodir boladi deb qaraladi.

Quyidagicha, biroz dagalroq misol keltiramiz. Tasavvur qiling, siz muz ustida figurali uchun musobaqasini kuzatmoqdasiz. Muzda harakatlanayotgan juftlik figurachilar bir-biriga nisbatan harakatlanib kelmoqda. Bir-biriga yaqin kelishi bilan, ulardan biri ikkinchisining ustiga bir chelak suv agdarib yuboradi. Sherigining ustiga bir chelak suv agdargan figurachi bu ishining natijasida biroz tormozlaydi va yonalishini ozgartirib, boshqa tomonga qarab ketadi. Ustiga suv tokilib, shalabbo bolgan ikkinchi figurachi ham biroz tormozlaydi va yonalishini ozgartirib, boshqa tarafga qarab ketadi. Shu tarzda, ozaro suv bilan almashingan figurachilar, yonalishni ozgartirishdi. Nyuton mexanikasida bu holatni figurachilar ortasida kuchli ozaro ta'sir sodir boldi - deb qaraladi. Keltirilgan misolda, yonalishni ozgartirishga majbur qilgan kuch - suv tufayli (yoki, fiziklar aytadigandek, suv vositasida) yuzaga keldi.

Barcha zamonaviy nazariyalar kuchli ozaro ta'sirlarni zarrachalarning ozaro almashinish terminlari orqali asoslashga urinadi. Bunday nazariyalarning barchasi simmetriya va zarrachalar hamda maydonlarning sistemadagi invariantligi haqidagi goyalarga tayandi va bunday nazariyalarni kalibrlovchi nazariyalar (muvofiqlashtiruvchi nazariyalar) deyiladi. Zarrachalar hamda maydonlarning sistemadagi invariantligi deganda, bu sistemadagi parametrlar toplamida qanday ozgarish sodir bolsa ham, lekin sistemani umumiy holatini ifodalovchi tenglamalarning ozgarmasligi tushuniladi. Masalan, sistemadagi musbat va manfiy zaryadlar oz orinlarini almashganda ham, zarrachalar ortasida mavjud bolgan ozaro ta'sir kuchlari avvalgidek qolaveradi, ya'ni, ozgarmaydi.

Kvant xromodinamikasi - muvofiqlashtiruvchi nazariyalar ichidan eng dastlabkilaridan va eng muvaffaqiyatlilaridan biri - kvant elektrodinamikasi (KED) goyalarini rivojlantiradi. Shunisi e'tiborliki, ingliz tilida kvant elektrodinamikasining qisqartmasi QED tarzida ifodalanadi va bu qisqartma matematik teoremalarning muvaffaqiyatli isbotlanishi uddalangan matnlarning songida Quod Erat Demonstrandum jumlasining qisqartmasi, ya'ni, aynan shuni isbotlash talab etilgandi - jumlasi bilan mos tushadi. Kvant elektrodinamikasi nazariyasiga kora, elektr zaryadiga ega zarrachalar orasidagi elektromagnit kuchlar, ushbu zarrachalar orasida yoruglik kvantlari, ya'ni, fotonlarni ozaro almashinish natijasida vujudga keladi.

Kvant xromodinamikasi ham shunga oxshash tarzda shakllangan. Faqat KED dan farqli ravishda, KXD da kvarklar orasidagi ozaro ta'sirlar elektr zaryadlari vositasida emas, balki, alohida, maxsus bir xossa orqali amalga oshadi. Ushbu maxsus xossani fiziklar rang deb nomlashgan. Aslida, bu rang tushunchasi kundalik hayotda siz bilan biz ishlatadigan va koradigan ranglar bilan hech qanday aloqadorlikka ega emas. Shunchaki, olimlar yangi termin oylab topib otirmasdan, ushbu sozni fizik termin ornida qollab yuborishgan xolos. Kvarklar orasidagi ozaro ta'sir ranglari uch xil bolishi mumkin. Ular qizil, sariq va kok boladi. Nimagadir, 1970-yillarda ishlagan va ilmiy izlanishlarini jahonga e'lon qilgan fiziklar orasida fizik hodisalarga nom berishda shunaqa sayoz fikrlash (men kaltabinlik degan bolardim) avj olgan bolib, ular mazkur fizik fenomenga mos va tushunarliroq, eng muhimi, boshqalarni chalgitmaydigan terminlar biriktirish orniga, kaltabinlik bilan, oddiy sozlarni termin sifatida qollab yuborishgan. Natijada, shu kabi galati atamalar ilm-fanda ornashib qoldi. Asl holat bilan mutlaqo aloqadorlikka ega bolmagan rang xossalaridan tashqari, kvarklarning yana shuningdek, maftun kvark (yoki, chiroyli kvark) hamda, galati kvark singari yana boshqa, bir qarashda tushunarsiz va terminologik asoslanmagan xossalari ham mavjudki, bu shundoq ham aniq fanlardan chochiydigan odamlarni elementar zarralar fizikasida butunlay boshi berk kochaga olib kirib qoyishi hech gap emas. Chunki, harholda, maftun kvark qizil rangga ega qabilidagi gap elektron manfiy zaryadga ega degan gapga oxshash ma'noda yangrashini fizikadan yiroq bolgan, oddiy odamga tushuntirish biroz mushkullik paydo qiladi.

Muvofiqlashtiruvchi nazariyalar ichida KED va KXD ni ozaro taqqoslaganda, ularni xarakter va simmetriya jihatdan yaqqol farqlab turuvchi muhim bir jihati kozga tashlanadi. KEDda ikkita ketma-ket almashinish (togri va teskari) operatsiyalarning ketma-ketligi ozaro orin almashsa ham, operatsiya natijasi ozgarmaydi. KXDda esa bunday emas. Bunda almashinishlar natijasida yakuniy natija ham albatta ozgarishga yuz tutadi. Shunga kora, KXD ancha murakkabroq nazariya sanaladi.

Rang xossasi faqat kvarklarga taalluqli bolib, lekin aynan kvarklardan tashkil topadigan mezonlar va barionlarning rangi bolmaydi. Barionlarga shu jumladan neytron va proton ham mansub bolib, ular osha uch xil kvark - qizil, sariq va kok kvarklardan tashkil topadi va ularning birlashib barion hosil qilishida, bir-birining rangini yoq qiladi. Mezonlar esa kvark+antikvark juftligidan tashkil topgan boladi va shu sababli ularning ham rangi bolmaydi. Umuman olganda, KXD da mavjud tamoyilga kora, tabiatda kvarklarning ozaro birlashishidan (ozaro ta'siridan) yakunda faqat bir-birining rangini neytrallaydigan kombinatsiyalar vujudga kelishi mumkin xolos deb qaraladi.

Kvarklar orasidagi ozaro ta'sirlashuv glyuonlar deb nomlanadigan sakkiz xil zarrachalar vositasida amalga oshiriladi. Agar maqola avvalida tilga olingan, chelakda suv kotargan figurachilar bilan taqqoslansa, aynan glyuonlar chelakdagi suv vazifasini bajaradi. Glyuon atamasi ingliz tilidagi glue - ya'ni, yelim (kley) ma'nosidagi sozdan olingan bolib, kvarklarni ozaro yelimlash vazifasini bajaradi. Agar KED da fotonlar garchi ozi zaryadlangan zarralar orasida elektromagnit ozaro ta'sir vositasi bolsa-da, lekin foton ozi zaryadga ega bolmaydi. KXD da esa aksincha, glyuonlarning ham oz rang xossasi bolib, ozi ta'sirlashayotgan (yelimlashga vositachilik qilayotgan) kvarklarning ham rangini ozgartira oladi. Bu xuddi, masalan muz ustidagi figurachilarning biri habash, ikkinchisi malla bolsa, ulardan biri ikkinchisiga bir chelak suv tokib otib ketgach, malla figurachi qizil tanliga, habash figurachi esa oqtanliga aylanib qolgandek gap (agar ta'bir joiz bolsa... ??????). Masalan, glyuonni qabul qilish natijasida kok kvark qizil kvarkka aylanib qolishi mumkin. Demak, unga vositachilik qilgan (kleylagan) glyuon ozida bitta musbat qizil zaryad va biya manfiy kok zaryad tutgan. Bunda kvarkning umumiy rang zaryadi ozgarmasligi tufayli, bunday ozaro ta'sir KXD doirasida imkonli boladi (yoki, hatto majburiy boladi).

KXD 1980-yillarda shakllangan bolib, oshandan buyon qator amaliy-eksperimental sinovlardan muvaffaqiyatli otib kelmoqda. Hozircha, KXD doirasida nazariy ta'kidlangan hodisalar, masalan, yuqori energiyaga ega zarrachalarning ozaro toqnashishi borasidagi gipotezalar, zarrachalarni tezlatkich uskunalarida olingan real holatdagi sinov natijalari bilan tasdiqlanmoqda. Shu sababli, hozirda ushbu nazariya gullab-yashnamoqda. Boz ustiga, fizik-eksperimentatorlar ushbu nazariyaga tayangan holda yangidan-yangi tajribalarni rejalashtirishmoqda va ularning barchasi ushbu nazariyaning haq ekaniga chin ixlos bilan ishonishadi. Yaxshi nazariyadan yana nimani ham kutish mumkin? ??????

Elementar zarralar tarkibidagi kvarklarning ozaro ta'sirni Feynman diagrammasi vositasida grafik ifodalash mumkin. Ushbu diagrammada qizil va kok kvarklar ozaro glyuon almashinadi va oz rangini sherigining rangiga ozgartiradi.


Bizni ijtimoiy tarmoqlarda ham kuzatib boring:

Feysbukda: https://www.facebook.com/Orbita.Uz/

Tvitterda: @OrbitaUz

Google+ : https://plus.google.com/104225891102513041205/posts/

Telegramdagi kanalimiz: https://telegram.me/OrbitaUz

Yangilаndi: 28.08.2018 08:36