Elektron ozib qoldi... yoxud "nodoimiy" "doimiylar"

Elektron massasi 0.00054857990943(23) emas, balki, 0.000548579909067(14)(9)(2) massaning atom birligini tashkil etadi (qavs ichida, aniq o‘rnatilmagan son qiymatlar keltirilmoqda). Massaning birligining o‘zi esa, 1.66·10⁻²⁷ kg ni tashkil etadi. Bunday "mayda" sonlar kimga kerak o‘zi?

Elektronning massasi shu darajada kichikki, hatto atiga bitta proton va bitta elektronga ega bo‘lgan vodorod atomining massasini aniqlashda, elektronning massasini e'tiborga olmasa ham bo‘laveradi. Biroq uning massasi – biz yashayotgan butun borliq, olamning tabiatini tavsiflovchi eng asosiy fizik doimiylardan (konstantalardan) biridir. Bu ma'noda esa, uning massasi bilan hisoblashmaslik haqida gap bo‘lishi mumkin emas.

Bu boradagi eng katta aniqlikka ega o‘lchashlar, bundan bir necha yillar avval amalga oshirilgan bo‘lib, uning qiymati 2006-yilda O‘TXQning Fan va Texnika Muvofiqlashtirvchi Qo‘mitasi (CODATA) tomonidan rasman qabul qilingan va SI tizimi doirasida butun dunyo bo‘yicha amaliy va nazariy hisoblashlar uchun joriy etilgan edi. Yanada kattaroq (bizning misolimizda yanada kichikroq) natijaga erishishga, aniqrog‘i, elektron massasining yanada aniqroq qiymatini qayd etishga, Olmoniya Yadro fizikasi Institutining Maks Plank nomidagi ilmiy jamiyati fizik olimlari urinib ko‘rishdi.

Buning uchun g‘oya mualliflari oddiy uglerod atomini olishdi va undagi barcha elektronlarni chiqarib tashlashdi. Keyin esa "yalang‘och" qolgan uglerod yadrosiga atiga bir dona elektron kiritib, musbat zaryadlangan anionga ega bo‘lishdi. So‘ngra, tashqi elektromagnit maydon ta'sirida, undagi yakkayu yagona elektronni, tinch holatga maksimal yaqinlashtirishga keltirishdi. Uglerod yadrosining massasini avval boshdan yetarli darajada aniq bilgan holda, olimlarning elektron ustidagi keyingi harakatlari orqali, elektronni juda past magnit ta'sirga muvofiq munosabat (reaksiya) namoyon qilishga majburlashdi va ushbu munosabatni qayd etish orqali, elektron massasining yanada aniq qiymatini hisoblab chiqarishga erishishdi.

AQSHning eng nufuzli ilmiy nashrlaridan bo‘lmish "Nature" ning ekspert-jurnalisti Edmund Mayersning qayd etishicha, "olmon olimlarining erishgan mazkur natijalari, zamonaviy ilm-fan uchun katta texnik yutuq bo‘lib, ular aniqlikni birdaniga 13 martaga orttirishga erishdilar". Elektronning massasi hozirgi kunda qabul qilingan qiymatidan ko‘ra yanada yengilroq ekanligi ma'lum bo‘ldi.

Ushbu kiritilgan aniqliklar tez orada nazariyotchi va amaliyotchilar tomonidan, butun olamning eng asosiy qonuniyatlarini o‘rganish va hozirgi kunda juda dolzarb hisoblangan kvant mexanikasining Standart modelini tekshirish masalalariga tadbiq etilishi mumkin. Kvant nazariyasining ko‘plab bashoratlari hozirgacha bo‘lgan muddatda hayratlanarli darajadagi aniqlik bilan to‘g‘ri bo‘lib chiqmoqda, shunga qaramay u, yana qator sondagi kuzatilayotgan fizik hodisalarni tushuntirishga ojizlik qilmoqda. Masalan, gravitatsiyaning tabiati, qora materiya, modda va antimodda kabi ilmiy jumboqlarga to‘la muammolardir.

Zamonamizning ba'zi ilg‘or fikrli olimlarining fikriga ko‘ra, kvant mexanikasining Standart nazariyasi, odatiy va bizga ma'lum fizika ilmlari doirasidan, yangi zamon fizikasiga eshik ochishga yaqinlashtiruvchi navbatdagi qadam bo‘lib, o‘sha eshikning ochilishi, xuddi XX-asr boshida kvant nazariyasining paydo bo‘lishida sodir bo‘lgan va ziyolilar orasida, ko‘p asrlardan buyon saqlanib kelgan olam tuzilishi haqidagi odatiy tushunchalarni inqilobiy ravishda o‘zgartiradigan hodisa bo‘lishi kerak. Taassufki, o‘sha yangi zamon fizikasi eshigini ochilishiga qadar hali beri qulflar soni ko‘pga o‘xshamoqda. Va agar elektron massasi yetarlicha darajadagi katta aniqlikda o‘lchangan bo‘lsa, uning asosida, boshqa fundamental doimiylarning qiymatlarini ham nisbiy aniqlik darajasini muvofiqlashtirish zarur bo‘ladi. bu esa, yanada yangi texnik bosqichlarga ko‘tarilishni talab etadi.

Umuman olganda bunday tajribalarning eng dastlabki namunalari yaqin orada amalga oshirilishi mumkin. Elektron massasini aniqlashtirishning g‘oya mualliflaridan biri va uning ustidagi amaliy tajribalarda uzoq ishlagan mutaxassis Sven Shturmning aytishicha, ularning ilmiy guruhi endilikda, og‘ir va kuchli zaryadlangan ionlar ustida bajarilishi ko‘zda tutilgan yangi tajribalarga tayyorlanishmoqda. Bunday ionlar, hozirgi zamon fizikasiga ma'lum bilimlar doirasidagi barcha hodisalarga nisbatan sezgir bo‘lib, ular orqali, bizga noma'lum fizik va kimyoviy hodisalar haqida ham hech bo‘lmaganda boshlang‘ich axborotlarga ega bo‘lish mumkin bo‘lar ekan. Bu yo‘ldagi ilk qadamlardan biri esa, aynan elektron massasining juda katta aniqlik darajasida o‘lchanishidir!

Bilzaismi?

Fundamental fizik doimiylarning aniq bir ro‘yxati, nafaqat vaqt o‘tishi bilan (masalan, qachonlardir erkin tushish tezlanishini ham konstanta deb hisoblanar edi), balki, zamonaviy fiziklarning nuqtai nazarlari tufayli ham o‘zgarib turadi.

Bunday fundamental fizik doimiylar sirasiga kiritish uchun barcha fiziklar birdek rozi bo‘lgan doimiylar oltita bo‘lib, ular: gravitatsiya doimiysi (G); Plank doimiysi (h); elementlar zaryad (elektron zaryadi - e); yorug‘likning vakuumdagi tezligi (c) va Boltsmann doimiysi (k) lardir. Maqsad va vaziyatdan kelib chiqib, yuqoridagilar qatoriga, nozik struktura doimiysi, plank qiymatlar va boshqa ayrim kattaliklar kirishi mumkin.

Ba'zi zarrachalar va atomlarning massalari: