Kuchli, elektromagnit, kuchsiz va gravitatsion o`zaro taxsirlar

2.3. Kuchli, elektromagnit, kuchsiz va gravitatsion o`zaro taxsirlar
Yuqorida qayd qilinganidek, tabiatda printsipial farqlanadigan 4 xil fundamental o`zaro taxsirlar mavjud: kuchli (S), elektromagnit (E), kuchsiz (W) va gravitatsion (G). Ular bir-biridan o`zaro taxsir intensivlik (doimiylik)lari i, taxsir radiuslari Ri va xarakterli vaqtlari i hamda simmetriya xossalari bilan farqlanadilar.
Tajribalar ko`rsatadiki,
S 1, E 10-2, W 10-10, G 10-38, (2.2)
RS 10-15 m, RE = , RW 10-18 m, RG= , (2.3)
S 10-23 c, E 10-20, W 10-13 c, G= ?. (2.4)
Kuchli o`zaro taxsir. elementar zarralarning kuchli o`zaro taxsiri o`ziga xos o`lchamsiz doimiy bilan xarakterlanadi:
, (2.5)
bunda g - kuchli o`zaro taxsir “zaryadi” (mezon zaryadi). Kuchli taxsirning asosiy xossalari:
a) taxsir radiusi juda kichik
b) yadrolar barqarorligini taxminlaydi
v) universal emas
g) eng yuqori simmetriyaga ega
d) yadroda nuklonlar o, , K kabi mezonlar almashinish tufayli bog’lanadi, kvarklar esa glyuonlar almashinadi.
Elektromagnit o`zaro taxsir. elektromagnit kuchlar nisbatan yaxshiroq o`rganilgan. Zarralarning o`zaro elektromagnit taxsirlashuv kuchi kuchli o`zaro taxsirga qaraganda ancha ojiz, boshqa kuchlarga nisbatan esa o`ta kuchlidir. elektromagnit kuchlarining taxcir doirasi 10-12 sm dan tortib kosmik masofalargacha davom etadi. Ko`pchilik fizikaviy hodisalar: atomlar va molekulalar tuzilishi, kristallar, ximiyaviy reaktsiyalar, jismlarning termik va mexanikaviy xususiyatlari, radioto`lqinlar, quyosh va yulduzlarning nurlanishi va hokazo hodisalar elektromagnit kuchlarining taxsir doirasiga kiradilar.
Elektromagnit o`zaro taxsir har xil zarralarda har xil shiddat bilan namoyon bo`ladi. elektr zaryadiga ega bo`lgan zarralarda eng katta elektromagnit o`zaro taxsir kuchlari vujudga keladi. Massasi va spini nolga teng bo`lmagan zaryadsiz zarralar o`zaro kuchsizroq elektromagnit taxsirda bo`ladilar. eng kuchsiz elektromagnit o`zaro taxsirga neytral spinsiz zarralar, masalan neytral pi-mezon egadir. Zarralardan neytrino elektromagnit taxsirni deyarli sezmaydi.
Elektromagnit o`zaro taxsirni nozik tuzilish doimiysi deb ataluvchi o`lchamsiz kattalik xarakterlaydi:
= . (2.6)
Elektromagnit o`zaro taxsir zarralarning o`zidan foton chiqarib va yutib turishi jarayonida hosil bo`ladi deb tushuntiriladi. Bunday jarayon ham virtual, yaxni kuzatib bo`lmaydigan jarayondir.
Kuchsiz o`zaro taxsir. Agar tabiatda kuchsiz o`zaro taxsir bo`lmasa, zarralardan faqat neytrino bo`lmas edi. YAdrolar, atomlar, molekulalar, kristallar mavjud bo`laverardi. Faqat barqaror zarralar soni va binobarin, atomlar va materiyaning tuzilish shakllari ancha ko`p bo`lardi. Kuchsiz o`zaro taxsirning mavjudligi baxzi bir zarrralarni va natijada jismlarning baxzi tuzilish shakllarini barqaror qiladi. SHunday qilib, kuchsiz o`zaro taxsir ko`proq zarralarning parchalanishi bo`yicha “mutaxassisdir”. Masalan, myu-mezonlar, zaryadli pi-mezonlar, neytron va boshqa bir guruh og’ir zarralarning parchalanishi faqat kuchsiz o`zaro taxsir orqaligina ro`y beradi. Kuchsiz o`zaro taxsir jarayonlarining bunchalik xilma-xilligiga qaramasdan ularning hammasi uchun doimiy bitta:
, (2.7)
- parchalanuvchi zarraning kompton to`lqin uzunligi, G - parchalanish jarayoni uchun bog’lanish doimiysi.
Kuchsiz o`zaro taxsir doirasining radiusi eng qisqa bo`lib, taxminan 10-16 sm ga teng. Kuchsiz o`zaro taxsirni tashuvchi zarralar W va Zo oraliq bozonlardir.
Kuchsiz o`zaro taxsir kuchli va elektromagnit o`zaro taxsirlarga qaraganda kamroq simmetriyaga ega, yaxni kuchsiz o`zaro taxsirlarda saqlanish qonunlari ko`proq buziladi. Gravitatsion o`zaro taxsir. Gravitatsion o`zaro taxsir ko`rib o`tilgan o`zaro taxsirlar ichida eng zaifidir. Tabiatda mavjud to`rtta o`zaro taxsirlar ichida zarralarning o`zaro gravitatsiya taxsiri uni xarakterlovchi vaqtning juda kattaligi (1017 sek) va unga xos taxsir kuchining juda kichikligi (10-38) sababli hozirgacha elementar zarralar nazariyasida deyarli extiborga olinmaydi.
Gravitatsion o`zaro taxsir o`zining uchta muhim xususiyati - cheksiz katta taxsir doirasiga egaligi, absolyut universalligi va har qanday ikki massa o`rtasidagi taxsir kuchi ishorasining bir xilligiga asosan butun Koinotda, astronomik masshtablarda asosiy rolp o`ynaydi. Uchinchi xususiyatiga asosan gravitatsion o`zaro taxsir kuchi shu taxsirdagi jismlarning massalari ortishi bilan tez ortadi.
Shu sababli elementar zarralar nazariyasining oxirgi yutuqlari gravitatsion o`zaro taxsir katta energiyalik zarralar olamida munosib o`ringa ega bo`lishi mumkinligini ko`rsatdi. Haqiqatdan yuqori energiyagacha tezlatilgan zarralarning relyativistik massasi ortishi bilan gravitatsion o`zaro taxsir sezilarli bo`ladi. elektromagnit maydonga qiyos qilib gravitatsion o`zaro taxsir gravitonlar deb ataluvchi zarralar vositasida vujudga keladi deb hisoblanadi. Har qanday jism, zarralar o`zidan gravitonlar chiqarib turadi. Gravitonning harakatsiz holdagi massasi 10-39 - 10-42 Mev ga, yaxni deyarli nolga teng, harakat tezligi yorug’lik tezligidan biroz kam, spini ikkiga teng. Gravitonning to`lqin uzunligi 1028 sm. Bu kattalik koinotning radiusiga teng keladi.
Gravitatsion o`zaro taxsirni xarakterlovchi vaqtning va gravitonlar to`lqin uzunligining cheksiz kattaligi bu taxsirning butun Olam bo`ylab deyarli so`nmasdan tarqalishiga sabab bo`ladi. SHunday qilib gravitatsiya maydoni bilan o`zaro taxsirda bo`ladigan har qanday zarra uchun gravitonlar har doim realdir. Real gravitonsiz hech qanday holatning bo`lishi mumkin emas. Bu fikr har qanday o`zaro taxsirda ham ishirok qiluvchi gravitatsiya maydoni universial ekanligini ko`rsatadi. Barcha fundamental o`zaro taxsirlar mexanizmlarining (almashinuv xarakteri) umumiyligi materiya tuzilishining yagona nazariyasini qurishga intilishlarni keltirib chiqardi. Bunday harakatga mashhur A.Eynshteyn o`zining oxirgi sal kam 50 yillik umrini, V.Geyzenberg esa oxirgi 20 yil faoliyatini bag’ishladi.
Hozirgi zamon fizikasining rivojlanishi shuni ko`rsatadiki, fundamental o`zaro taxsir doimiylari i qatxiy aniq qiymatga ega bo`lmasdan, balki o`zaro taxsirlashuvchi zarrachalar orasidagi masofaga (r) yoki, baribir, ularning energiyasiga (E) hamda almashinuv zarralarining massa (energiya)siga bog’liqdir. elementar zarralar orasidagi masofa kamayib (yoki ularning energiyalari) ortib borishi bilan ketma-ket (bosqichma-bosqich) ravishda to`rtala fundamental o`zaro taxsirlar o`rtasidagi farq yo`qola boradi va shu yo`l bilan yuqorida ko`rib chiqilgan 4 ta fundamental o`zaro taxsirni yagona o`zaro taxsirga birlashtirish masalasi tug’iladi.
S.Vaynberg, Sh.Gleshou va A.Salam (1979)larning nazariy ravishda ko`rsatishicha, leptonlar va kvarklar w 10-18 m masofagacha yaqinlashganda ular energiyasi Ew mwc2 1011 eV bo`lgan oraliq bozonlar almashinib taxsirlasha boshlaydi. E >> Ew energiyalarda ( <<w) oraliq bozonlarning tinchlikdagi massasini hisobga olmasa ham bo`ladi va bu holda ularning fotonlardan farqi qolmaydi, yaxni elektromagnit va kuchsiz o`zaro taxsirlar o`rtasidagi farq yo`qoladi. SHunday qilib, 1-bosqich birlashuv sodir bo`ladi: elektromagnit va kuchsiz o`zaro taxsir kuchlari elektrokuchsiz o`zaro taxsir kuchining xususiy ko`rinishlari bo`lib qoladi. Vaynberg, Gleshou va Salamlarning elektrokuchsiz o`zaro taxsir nazariyasida bashorat qilingan W, Zo oraliq bozonlar1984 yili K.Rubbia va S.van der Meerlar tomonidan eksperimental kashf etildi.
Hozirgi kunlarda fiziklar lokal kalibrli invariantlik va simmetriyaning spontan buzilishi nazariyalari asosida elementar zarralarning yanada umumiyroq nazariyasini ishlab chiqishga kirishganlar: kuchsiz, elektromagnit va kuchli o`zaro taxsirlarning yagona nazariyasi qurilgan. Unga ko`ra bu uchchala o`zaro taxsir elektroyadroviy o`zaro taxsir (“Buyuk birlashuv kuchi”)ning xususiy hollari deb qaraladi. R 10-32 m masofalarda (- 1015 GeV energiyalarda) bozonlar va glyuonlar o`rtasida farq yo`qoladi (2-bosqich birlashuv). “Buyuk birlashuv” nazariyasiga muvofiq juda yuqori energiyalarda leptonlar va kvarklar mxc2 1015 GeV energiyali kvantlar almashinib, bir-birlariga aylana oladilar. Boshqacha aytganda elektroyadroviy o`zaro taxsirga nisbatan barion zaryad V va lepton zaryad L larning saqlanish qonunlari buziladi. Bu nazariyaga muvofiq protonning o`rtacha yashash davri 1030 3 yil bo`lib,
r o + e+
sxema bo`yicha parchalanishi mumkin. Biroq bunday jarayon haligacha kuzatilgan emas. 1015 GeV energiyali zarralar hatto kosmik nurlar tarkibida ham topilmagan. Shunga qaramasdan gravitatsion o`zaro taxsirni ham xususiy hol sifatida hisobga olib, barcha 4 ta turdagi o`zaro taxsirlarning (materiyaning) yagona nazariyasini qurish ustida qizg’in nazariy ilmiy-tadqiqot ishlari olib borilmoqda. Maydon kvantining energiyasi “Plank massasi” deb ataluvchi mps2 1019 GeV qiymatga etganda gravitatsion o`zaro taxsirni ham kvant nazariyasi bilan ifodalash zarurati tug’iladi. Bunday sharoitda foton, oraliq bozonlar, glyuonlar va graviton o`rtasida farq yo`qoladi va to`rtala o`zaro taxsir “kengaytirilgan supergravitatsiya” deb ataluvchi yagona o`zaro taxsirga birlashadi (3-bosqich birlashuv). “Buyuk birlashuv” va “kengaytirilgan supergravitatsion” o`zaro taxsirlar Koinot evolyutsiyasining dastlabki paytlarida ro`y bergan bo`lishi mumkin deb taxmin qilinadi.
KAKda Xiggs bozonini ikkita fotonga parchalanishi orqali qayd qilinishi
H → γγ
H → e+e–e+e–,
H → e+e–μ+μ–,
H → μ+μ–μ+μ–.
Ilgarilari «mezon» termini «massa bo‘yicha o‘rtacha» ma'nosini berar edi va shuning uchun mezonlar qatoriga myuonlar deb nomlanuvchi zarrachalar ham kiritilgandi va ular - mezonlar deb nomlanardi. Hozirgi paytda myuonlar adrion emasligi, ular leptonlar sinfiga mansubligi aniqlandi.
“Agar bu qismning massasi bo`lmaganda, yulduzlar ham, galaktika ham, atomlar ham bo`lmas edi. Xiggs bozoni kashf etilgani biz koinotni anglash tushuntirib berish yo`lida to`g’ri qadam tashlayotganimizni ko`rsatadi”
Xulosalar.
Barpo etish uchun 10 milliard dollar miqdorida mablag’ sarflangan Ulkan Adron Kollayderi atom tarkibiy qismlarini yorug’lik tezligida harakatga keltiradigan tezlashtiruvchi inshootdir. Unda olimlar protonlarni yorug’lik tezligida aylantirganlar va keyin protonlar bir-birlariga to`qnashtirilgan.
2011 yili Evropa yadroviy tadqiqotlar markazi olimlari fanda “Xiggs bozon”i deb atalgan o`ta mitti atom tarkibiy qismni kashf etgan. Xiggs bozoni bundan oldin nazariy jihatdan mavjudligi e`lon qilingan, bu narsa jismlarni massa yoki og’irlik bilan ta`minlovchi qism ekanligi aytilgan.
Ilmiy talablarga ko`ra, topilgan mo`jaz qism aynan bozon ekaniga to`liq ishonch hosil qilish uchun chuqur tahlil va yana qo`shimcha tadqiqotlar o`tkazilishi lozim.
Kvarklarning noelementarligi - albatta haqiqatan ham kvarklar yana-da elementarroq zarrachalardan tarkib topgan bo‘lsa; 2017: Supersimmetriya agarda buning uchun 3 TeV atrofidagi energiya kerak bo‘lsa; 2019: Bozon Z1 (Z - shtrix) - agarda bu paytda noma'lum bo‘lgan beshinchi o‘zaro ta'sir mavjud bo‘lsa va 6 TeV atrofidagi energiyalarda o‘zini namoyon etadigan bo‘lsa; ushbu o‘zaro ta'sirni tashuvchi zarracha xuddi kuchsiz ta'sirlarda tashuvchilik qiluvchi Z- bozon sifatida shartli ravishda Z-shtrix deb nomlangan.
XOTIMA
Tezlatgichdan olingan natijalar SM chegarasidan tashkdrida yotuvchi fizik hodisalar mavjud ekanligini ko`rsatishi mumkin;
Bundan tashkari yuqori energiyali yadro-yadro to`qdashuvlarini o`rganish, W va Z -bozonlar xususiyatlarini tadqiq qilish hamda t kvarklarning tug’ilishi va emirilish jarayonlarini o`rganish ahamiyatli;
Xiggs mexanizmi barcha hodisalarni tushuntira olmasada, u SMning 1 TeV dan kichik bo`lgan energiyalar uchun yaroqli nazariya ekanligini yoki buning mutloqo aksi ekanligini ko`rsatib beradi;
O’ylaymizki, kelajakda hal etilishi faqatgina LHC yoki undanda kuchlirok tezlatkichlar bilan bog’liq bo`lgan yangi va yangi muammolar paydo bo`lib boraveradi. Chunki tabiat, uning qirralari va unda sodir bo`lo`vchi voqealar inson imkoniyatlariga nisbatan cheksizdir.
Yuqori energiyalar fizikasi va astrofizika fanni insoniyatga faqatgina olam tuzilishi xaqida tasavvurlarnigini emas, balki zamonaviy texnologiyalarni rivojlantirish va amaliyotga qo`llash imkoniyatini xam beradi. YUqori energiyalar bo`yicha tajribalarni qo`yilishi va ishlatishda odatda yuzlab olimlar, elektronika, materialshunoslik va informatsion texnologiyalar bo`yicha mutaxassislar jalb etiladi.
Adabiyotlar
Мирзиёев, Шавкат Миромонович. , Эркин ва фаровон, демократик Ўзбекистон давлатини биргаликда барпо этамиз. Ўзбекистон Республикаси Президенти лавозимига киришиш тантанали маросимига бағишланган Олий Мажлис палаталарининг қўшма мажлисидаги нутқ /Ш.М. Мирзиёев. - Тошкент: «Ўзбекистон», 2016. -56 б.
M. Camenzind, Compact Objects in Astrophysics, Springer, 2007, 682 p.
Sivuxin D.V, Kurs obshey fiziki, uchebnoe posobie dlya vuzov, t. 5 – Atomnaya i yadernaya fizika, 3-e izdanie, FIZMATIZ, 2011.
T. Padmanabhan, Theoretical Astrophysics, Volume I-III, Cambridge University Press, 2010.
L. Rezzolla, O. Zanotti, Relativistic Hydrodynamics, Oxford University Press, 2013, 752 p.
Povh, K.Rith, C.Scholz, F. Zetsche, Particles and nuclei. An introduction to the physical concepts. Springer, 2006.
Fil’chenkov M.L., Gravitatsiya, astrofizika, kosmologiya: dopolnitel’nie glavi, «LIBROKOM», 2010.
8. Terrovere V.R. Otrajaet li obshaya teoriya otnositel’nosti fizicheskuyu real’nost’?URL: http://agora.guru.ru/display.php?conf=EKOMOD-2012 URL: http://youtube.com/watch?v=2YWjZc_-aUE&feature=g-u-u
9. Terrovere V.R. Padenie elektrona na gravitiruyushiy shar // Teoriya upravleniya i matematicheskoe modelirovanie: trudi konferentsii. Ijevsk, 15-18 maya 2012 g. / otv. za vip.: A.A. Ayzikovich, T.S. Bikova.– Ijevsk : Izd-vo IjGTU, 2012. S. 87. № 3. S. 16-26.
10. Itsikson K., Zyuber J. – B. Kvantovaya teoriya polya, T. 2.: Per. s angl. M.: Mir, 1984. 400 s.
11. Landau L.D., Lifshits E.M. Mexanika. T. 1 M.: Nauka, 1965. 204 s.
12. Terrovere V. R.. Sushestvuet li bozon Xiggsa? // Doklad na seminare 24.04.13.
URL: http://youtube.com/watch?v=oT4_-ZwDT81U
13. Xelzen F., Martin A. Kvarki i leptoni. N.: IO NKFMI, 2000. 452 s.
14. Xoking S. Priroda lrostranstva – vremeni. M.: IL, 1994.
15. Feynman R. Vi konechno shutite, mister Feynman! // UFN. 1986. T. 148. Vip.3
Internet ma`lumotlari
www.gov.uz
www.ziyonet.uz
www.edu.uz
www.uzedu.uz
www.pedagog.uz
ILOVALAR:
|