ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკა

ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკა — ფიზიკის დარგი, რომელიც შეისწავლის მატერიის შემადგენელი უმცირესი ნაწილაკების — ელემენტარული ნაწილაკების და ძლიერად ურთიერთქმედი ნაწილაკების ბმული სისტემის (ატომბირთვის) თვისებებს, აგრეთვე მათი ურთიერთქმედებით გამოწვეული პროცესების კანონზომიერებებს.

კვლევის ისტორია
პირველი ელემენტარული ნაწილაკის — ელექტრონის არსებობა 1897 წელს დაადგინა ჯ. ჯ. თომსონმა. 1932 წლიდან, ნეიტრონის აღმოჩენის შემდეგ, იწყება ბირთვის ფიზიკის, როგორც მეცნიერულად დამოუკიდებელი დარგის, განვითარება. დ. ივანენკოსა და ვ. ჰაიზენბერგის მიერ შემოთავაზებულ იქნა ბირთვის აგებულების ნეიტრონულ-პროტონული მოდელი – ბირთვის ტრადიციული (ნუკლონური) მოდელი. 

შემდგომში მნიშვნელოვანი გახდა მატერიის უმარტივესი შემადგენელი ნაწილაკების ძიება, მათი თვისებებისა და ურთიერთქმედების კანონების დადგენა. ამის შედეგად ჩამოყალიბდა თანამედროვე ფიზიკის ერთ-ერთი ძირითადი დარგი — ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკა. XX საუკუნის 50-იანი წლებიდან დაწყებული აღმოჩენილია რამდენიმე ასეული ელემენტარული ნაწილაკი. ამასთან დაკავშირებით, შეიცვალა წარმოდგენა ატომბირთვის აგებულების შესახებაც.

ელემენტარული ნაწილაკი მონაწილეობს ოთხი სახის ურთიერთქმედებაში — გრავიტაციულში, სუსტში, ელექტრომაგნიტურსა და ძლიერში. ელემენტარული ნაწილაკებს, რომლებსაც ძლიერი ურთიერთქმედება არ ახასიათებს, ლეპტონებს უწოდებენ, ძლიერად ურთიერთქმედ ნაწილაკებს კი — ჰადრონებს. ელემენტარულ ნაწილაკთა ძირითადი დამახასიათებელი თავისებურებაა მათი ურთიერთგარდაქმნა, რომელსაც ისინი განიცდიან დაშლისას და ურთიერთქმედებისას. ეს პროცესები მიმდინარეობს მუდმივობის კანონების (ენერგიის, იმპულსის, იმპულსის მომენტის, ელექტრული მუხტის, ლეპტონური და ბარიონული რიცხვებისა და სხვათა) დაცვით. ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის განვითარებისათვის მეტად მნიშვნელოვანი იყო XX საუკუნის 60-იანი წლები, როდესაც გამოირკვა, რომ ჰადრონები შედგენილია უფრო ფუნდამენტური ნაწილაკების – კვარკებისაგან. თავისუფალი სახით კვარკები დამზერილი არ არის; თანამედროვე წარმოდგენებით, საქმე გვაქვს ე. წ. კონფაინმენტის მოვლენასთან — კვარკების „დატყვევებასთან“ ჰადრონების შიგნით. ამ მოვლენის რაოდენობრივი ახსნა ჯერჯერობით არ არსებობს. ცნობილია კვარკების ექვსი სახეობა („არომატი“). თითოეული მათგანი სამი „ფერისაა“. ეს ახალი კვანტური რიცხვი პირველად, 1965 წელს შემოიღეს ნ. ბოგოლიუბოვმა, ა. თავხელიძემ და ბ. სტრუმინსკიმ (სსრკ) და მ.-ი. ჰანმა და ი. ნამბუმ (აშშ). ამ შედეგისათვის, კვარკული თვლის წესებთან ერთად, ა. თავხელიძეს მიენიჭა ლენინური პრემია (1988).

„ფერი“ პირობითი ტერმინია. არსებითად,  „ფერი“ თავისებური მუხტია. იგი კვარკების ურთიერთქმედების წყაროა. „ფერით“ გამოწვეული ურთიერთქმედების თეორიის – კვანტური ქრომოდინამიკის შექმნა ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის უმნიშვნელოვანესი მონაპოვარია. ამჟამად ცნობილ ფუნდამენტურ ნაწილაკთა სიმრავლე მოიცავს 6 კვარკს (თითოეულს სამ „ფერად“) და 6 ლეპტონს. ამას უნდა დაემატოს შუალედური ბოზონები, რომელთა მეშვეობით ხორციელდება ურთიერთქმედება ფუნდამენტურ ნაწილაკებს შორის. ესენია: ფოტონი (γ-კვანტი, ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების გადამტანი), W± და Z0 ბოზონები (სუსტი ურთიერთქმედების გადამტანი) და 8 გლუონი („ფერთა“ ურთიერთქმედების გადამტანი ბოზონები). გარდა ამისა, თეორია მოითხოვს კიდევ რამდენიმე ნაწილაკის არსებობას, რომლებიც ცდებით ჯერჯერობით აღმოჩენილი არ არის, მაგალითად, გრავიტონი (გრავიტაციული ურთიერთქმედების გადამტანი ბოზონი), ჰიგსის სკალარები (ე. წ. სტანდარტული მოდელის თანახმად, ეს ნაწილაკი არღვევს გაერთიანებული ელექტრო-სუსტი ურთიერთქმედების სიმეტრიას და წარმოქმნის ელემენტარულ ნაწილაკთა მასებს) და სხვა. სულ, ანტინაწილაკების გათვალისწინებით, გვაქვს 60-ზე მეტი ფუნდამენტური ნაწილაკი.

შედარებით დაბალი ენერგიების პირობებში, როცა შეიძლება უგულებელვყოთ პროტონებისა და ნეიტრონების (ნუკლონების) ზომები და სტრუქტურა, ატომბირთვის შესწავლა დაიყვანება წერტილოვან ნუკლონთა ურთიერთქმედების (ბირთვული ურთიერთქმედების ძალების) და ამ ურთიერთქმედებითა და ნუკლონთა მახასიათებლებით (ელექტრული მუხტი, მასა, სპინი, მაგნიტური მომენტი) განპირობებული ბირთვის თვისებების დადგენაზე. ბირთვებზე მიმდინარე რეაქციების შესწავლაც ამ ორ ძირითად მიზანს ემსახურება.

მინი|ბუშტოვან კამერაში K – მეზონის პროტონთან დაჯახების შედეგად Ω — ნაწილაკის დაბადების და შემდგომი დაშლის პირველი ფოტოსურათი (მარცხვნივ) და სქემა (შუაში). უმუხტო ნაწილაკები კამერაში კვალს არ ტოვებს. სქემაზე მათი ტრაექტორია ნაჩვენებია წყვეტილით. უმუხტო ნაწილაკების ბუნების დადგენა ხდება ენერგიის, იმპულსის და სხვა მუდმივობის კანონების საფუძველზე. მარჯვენა ნახაზზე ნაჩვენებია Ω — ნაწილაკის დაბადების უმარტივესი კვარკული დიაგრამა (შეესაბამება შუა ნახაზზე წითელი წყვეტილით მინიშნებულ არეს). პროცესები მიმდინარეობს ძლიერი (ფერადი) ურთიერთქმედებით, გლუონების გაცვლით. კვარკები ნაჩვენებია მთლიანი ფერადი ხაზებით, გლუონები — კლაკნილი ორმაგი ფერადი ხაზებით.
ბირთვული ძალები აიწერება ორი ტიპის მოდელით: ფენომენოლოგიური და ველის კვანტურ თეორიაზე დამყარებული მოდელებით. იდეა იმის შესახებ, რომ ბირთვულ ძალებს განაპირობებს არანულოვანი მასის ნაწილაკების გაცვლა ნუკლონთა მიერ, წამოაყენა და დაამუშავა ჰ. იუკავამ 1935 წელს, ბირთვული ფიზიკის განვითარების ადრინდელ ეტაპზე. ეს იდეა ექსპერიმენტულად დადასტურდა მხოლოდ π-მეზონების (პიონების, 1947-1948) და მძიმე მეზონების, განსაკუთრებით, ვექტორული მეზონების აღმოჩენის შემდეგ (XX საუკუნის 60-იანი წლების დასაწყისი). ამჟამად ბირთვულ ფიზიკაში ბირთვული ძალების ორივე მოდელს იყენებენ. არის იმის ცდები, რომ ეს ძალები დაუკავშირონ ნუკლონთა კვარკ-გლუონურ სტრუქტურას. იმის გამო, რომ ატომის ბირთვი მრავალნაწილაკოვანი კვანტურ-მექანიკური სისტემაა და მისი შესწავლისას ჩნდება მათემატიკური ხასიათის სიძნელეები, ბირთვის თეორიაში განიხილავენ ისეთ მოდელებს, რომლებშიც იდეალიზებულია სისტემის დინამიკის ესა თუ ის მხარე. მაგალითად, წვეთურ ან ჰიდროდინამიკურ მოდელში წინ არის წამოწეული ბირთვისშიდა მოძრაობის კოლექტიური მხარე, გარსულ მოდელში კი — პაულის პრინციპით განპირობებული ერთნაწილაკოვანი მოძრაობანი. ბირთვის სხვა მოდელებს (განზოგადებული, ზედენადური, დამოუკიდებელი წყვილების, კლასტერული) ზემოხსენებულ ორ უკიდურეს მიდგომას შორის შუალედური ადგილი უკავია. განიხილება აგრეთვე ბირთვული რეაქციების მოდელები. ბირთვული რეაქციების პირველ მოდელში (1935) ბირთვის მოქმედება მასზე დაცემულ ბირთვულ ნაწილაკზე გამოხატული იყო მარტივი პოტენციალური ორმოთი. შემდეგ ნ. ბორმა შექმნა შედგენილი ბირთვის მოდელი. ამ ორი მოდელის ერთგვარი შეხამებაა ბირთვის ოპტიკური მოდელი. საშუალო ენერგიების არეში იყენებენ ბირთვული რეაქციების პირდაპირ და დიფრაქციულ მოდელებს. ბირთვული ფიზიკის განვითარება საზოგადოების ყურადღების ცენტრში მოექცა, როდესაც აღმოაჩინეს და ახსნეს მძიმე ბირთვების გაყოფის მოვლენა (1939, ფ. შტრასმანი, ო. ჰანი; ლ. მაიტნერი, ო. ფრიში; 1940, გ. ფლიოროვი, კ. პეტრჟაკი) და დაიწყო ბირთვული ენერგიის პრაქტიკული (სამხედრო და სამეურნეო) გამოყენება. XX საუკუნის 40-იანი წლების ბოლოდან დაიწყო თერმობირთვული სინთეზის რეაქციების შესწავლა და გამოყენება როგორც სამხედრო, ასევე მართვადი თერმობირთვული სინთეზის განხორციელების მიზნით. 

კველვები საქართველოში
საქართველოში ელემენტარული ნაწილაკებისა და ბირთვული ფიზიკის თეორიაში კვლევას საფუძველი ჩაუყარა ვ. მამასახლისოვმა XX საუკუნის 30-იან წლებში. მის სახელთანაა დაკავშირებული იმ დროისათვის მეტად გაბედული იდეა ნიშანცვლადი ბირთვული პოტენციალისა და ბირთვის შიგნით ნუკლონთა ინდივიდუალურ მდგომარეობათა არსებობის შესახებ, რაც ერთგვარი წინამორბედია გარსული და ე. წ. კლასტერული მოდელებისა. მამასახლისოვის იდეა ბირთვში ნუკლონთა ასოციაციების (კლასტერების) არსებობის შესახებ გამოიყენეს და განავითარეს 1943 წელს თვითონ ვ. მამასახლისოვმა და მისმა მოწაფეებმა (ი. ვაშაკიძე, თ. კოპალეიშვილი, გ. ჭილაშვილი, რ. ჯიბუტი და სხვებმა). შემდგომ განვითარდა რამდენიმენუკლონიანი სისტემების შესწავლის მეთოდები, რომლებიც წარმატებით იქნა გამოყენებული ბირთვულ ფიზიკაში, კერძოდ, ფადეევის განტოლებათა თეორიაში (ჯ. მებონია, გ. ჭილაშვილი, ა. ხელაშვილი); ჰარტრი-ფოკის თეორიაში (ი. ვაშაკიძე და სხვ.); ტრანსლაციურად ინვარიანტული ოსცილატორული ბაზისის თეორიასა (თ. მაჭარაძე და სხვ.) და ჰიპერსფერული ფუნქციების ბაზისის თეორიაში [შედეგები შეჯამდა რ. ჯიბუტისა და ნ. კრუპენიკოვას მონოგრაფიაში „ჰიპერსფერულ ფუნქციათა მეთოდი რამდენიმე სხეულის კვანტურ მექანიკაში“ (თბ., 1984, რუს. ენაზე)]. შეიქმნა „ჰიბრიდული“ მეთოდი და მისი გამოყენებით შესწავლილ იქნა დაშლის ტიპის ბირთვული რეაქციები (რ. ჯიბუტი და სხვ.).

60-იანი წლების დასაწყისში ჩაისახა ბირთვული ფიზიკის ახალი დარგი — შუალედური და მაღალი ენერგიების ბირთვული ფიზიკა. იგი შეისწავლის ბირთვზე მიმდინარე ისეთ პროცესებს, რომელთა დროსაც ბირთვულ სისტემას შეიძლება გადაეცეს 100 მეგევ-ზე მეტი ენერგია. მეცნიერების ეს დარგი ვითარდებოდა ტრადიციული ბირთვული ფიზიკისა და ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის მიჯნაზე, შუალედური ენერგიების ბირთვული ფიზიკის ექსპერიმენტული ბაზაა ე. წ. „მეზონური ფაბრიკები“, რომლებიც მოქმედებენ აშშ-ში, კანადაში, რუსეთში და სხვაგან. საქართველოში კვლევა შუალედური ენერგიების ბირთვული ფიზიკის დარგში დაიწყო მისი ჩასახვის მომენტიდანვე, თავდაპირველად საქართველოს მეცნიერებათა აკადემიის ფიზიკის ინსტიტუტში (მაფი, 2006 წლიდან – ე. ანდრონიკაშვილის ფიზიკის ინსტიტუტი) და შემდგომ, უფრო სისტემატურად, თსუ-ის ფიზიკის ფაკულტეტის თეორიული ფიზიკის კათედრაზე, შემდეგ კი ბირთვული ფიზიკის სამეცნიერო-კვლევით ლაბორატორიაში [შემდგომ მაღალი ენერგიების ბირთვული ფიზიკის პრობლემური ლაბორატორია, 1974 წლიდან – თსუ-ის მაღალი ენერგიების ფიზიკის ინსტიტუტი (მეფი), ატომბირთვების მიერ შუალედური ენერგიების გამა-კვანტებისა და პიონების შთანთქმის პროცესების შესწავლით. ეს გამოკვლევები, რომლებმაც ბიძგი მისცა ანალოგიურ გამოკვლევებს საზღვარგარეთ, ერთ-ერთი პირველი იყო ამ მიმართულებით. პირველად იყო ნაჩვენები, რომ ნუკლონის ურთიერთქმედებისას განმზიდავი შუაგულის არსებობით გამოწვეული წყვილური კორელაციური ეფექტები ადვილად შეიძლება შენიღბული ან ჩახშული იყოს რეაქციის შედეგად ატომბირთვიდან გამოტყორცნილი ნუკლონების ურთიერთქმედების ეფექტებით საბოლოო მდგომარეობაში (თ. კოპალეიშვილი, რ. ჯიბუტი). ამასთან, ნაწინასწარმეტყველები იყო პიონების შთანთქმის ორნუკლონიან რეაქციებში ბირთვის სტრუქტურის ეფექტი (თ. კოპალეიშვილი, ი. მაჩაბელი და სხვები), რომელიც ექსპერიმენტულად დადასტურდა ევროპის ბირთვულ გამოკვლევათა ცენტრში (CERN). შრომათა ამ ციკლს მიენიჭა პ. მელიქიშვილის სახელობის პრემია (1973, თ. კოპალეიშვილი). პირველად მიაქციეს ყურადღება იმ გარემოებას, რომ არ შეიძლება ფოტობირთვული რეაქციების კვაზიდეიტრონული მოდელის უშუალო გამოყენება ნუკლონებზე პიონების ფოტოდაბადების ზღურბლის შესაბამის ენერგიაზე უფრო დაბალი ენერგიების გამა-კვანტებისთვის, და განავითარეს კვაზიდეიტრონული სახეშეცვლილი მოდელი, რომელმაც აღწერა ექსპერიმენტული მონაცემები. ეს შრომები შევიდა ბირთვების ფოტოგახლეჩის რეაქციებისადმი მიძღვნილ შრომათა ციკლში, რომელსაც მიენიჭა სსრკ სახელმწიფო პრემია (1977, თ. კოპალეიშვილი, რ. ჯიბუტი, სხვებთან ერთად). შემდგომ, ბირთვებთან პიონების ურთიერთქმედების შესწავლა წარიმართა მათი გაფანტვისა და გაფანტვა-შთანთქმის საერთო საკითხების თეორიული დამუშავების მიმართულებით.

ბირთვებთან პიონების ურთიერთქმედების კვლევა თ.კოპალეიშვილის მიერ გაგრძელდა დეიტრონზე (ა. მაჭავარიანთან ერთად) და He^4 ბირთვზე (ვ. სხირტლაძესთან ერთად), გაფანტვის პროცესებში პიონებისათვის რელატივისტური ეფექტების შესწავლის მიზნით. პირველ შემთხვევაში გამოყენებული იყო ვკთ-ში შემუშავებული ლოგუნოვ-თავხელიძის კვაზიპოტენციალური მეთოდი, ხოლო მეორე შემთხვევაში — ე. წ. პირდაპირი ურთიერთქმედების რელატივისტური თეორია. ძირითადი შედეგი მდგომარეობს იმაში, რომ რელატივისტური კინემატიკის გათვალისწინება იმავე რიგის ეფექტს იძლევა, რასაც მრავალჯერადი გაფანტვის ეფექტი. ამ კვლევების შედეგები შეჯამებულია თ. კოპალეიშვილის მონოგრაფიაში „პ-მეზონების ატომბირთვებთან ურთიერთქმედების თეორიის საკითხები“, რომელსაც მიენიჭა ნ. მუსხელიშვილის სახ. პრემია (1988). შესწავლილი იქნა აგრეთვე პიონების ორმაგი გადამუხტვის რეაქციები მცირენუკლონიან ბირთვებზე (რ. ჯიბუტი და სხვები).

XX სააუკუნის 80-იანი წლებიდან საქართველოში მიმდინარეობს ჰადრონებისა და მცირეჰადრონიანი სისტემების კვარკული სტრუქტურის შესწავლა, თავდაპირველად, არარელატივისტური მიდგომით, ჯგუფთა თეორიის მეთოდების გამოყენებით (შრომებს მიენიჭა საქართველოს უმაღლესი და სპეციალური საშუალო განათლების სამინისტროს I პრემია, 1983, თ. ბაბუციძე, თ. კოპალეიშვილი, ი. მაჩაბელი, მ. ჩაჩხუნაშვილი). შემდგომში კვარკ-ანტიკვარკული სისტემების (მეზონების) შესწავლა გაგრძელდა ბეტე-სოლპიტერის განტოლების გამოყენებით; გაკეთდა დასკვნები კვარკ-კვარკული ურთიერთქმედებების კონფაინმენტული ნაწილის ლორენც-სტრუქტურის შესახებ (თ. კოპალეიშვილი, ა. არჩვაძე, თ. ბაბუციძე, ა. რუსეცკი, მ. ჩაჩხუნაშვილი). მიღებული შედეგები შემდგომში დადასტურდა და ფიქსირებული იქნა სხვადასხვა უცხოელი ავტორის შრომებში.

XX საუკუნის 70-იან წლების დასაწყისში ბირთვულ გამოკვლევათა გაერთიანებულ ინსტიტუტში (ბგგი — დუბნა, რუსეთი) იწინასწარმეტყველეს და აღმოაჩინეს ნაწილაკთა კუმულაციური დაბადების ეფექტი მაღალი ენერგიების ბირთვების დაჯახებისას. ამ გამოკვლევებმა საფუძველი ჩაუყარა ახ. მიმართულებას – რელატივისტურ ბირთვულ ფიზიკას, რამაც განაპირობა ბირთვებში მიმდინარე პროცესების რელატივისტური თვალსაზრისით განხილვის აუცილებლობა. ამ მიმართულებით მნიშვნელოვანი შრომები შეიქმნა ა. რაზმაძის სახ. მათემატიკის ინსტიტუტში, რომლებიც დაჯამდა ვ. გარსევანიშვილის და ზ. მენთეშაშვილის მონოგრაფიაში „რელატივისტური ბირთვული ფიზიკა სინათლის ფრონტის ფორმალიზმში“ (აშშ, 1993, ინგლ. ენაზე). შრომების ციკლისათვის ველის კვანტურ თეორიასა და რელატივისტურ ბირთვულ ფიზიკაში სინათლის ფრონტზე ავტორთა ჯგუფს მიენიჭა საქართველოს სახელმწიფო პრემია (ა. ხელაშვილი, ვ. გარსევანიშვილი, მ.ნიორაძე, ზ. მენთეშაშვილი, 2009).

კვლევა ელემენტარული ნაწილაკების თეორიის დარგში მიმდინარეობს მრავალი მიმართულებით (კვარკების თეორიის საკითხები, ჯგუფთა თეორიის გამოყენება მრავალკვარკიანი სისტემების შესასწავლად, შინაგანი სიმეტრიები, პარტონული მოდელის განვითარება და გამოყენება, კქდ, სხვადასხვა ჰადრონული პროცესის გამოკვლევა და სხვ.). ინკლუზიური პროცესების მასშტაბური თვისებების გამოვლინებათა ერთიანი აღწერისთვის ჩამოყალიბებულია ავტომოდელობის პრინციპი (ა. თავხელიძე სხვებთან ერთად), დადგენილია მაღალი ენერგიების ჰადრონების დიდ კუთხეებზე გაბნევის კანონზომიერება — კვარკული თვლის წესები, რომლებიც ჰადრონების კვარკულ სტრუქტურას უშუალოდ ასაბუთებს (ა. თავხელიძე სხვებთან ერთად; ეს შედეგი რეგისტრირებულია, როგორც აღმოჩენა, N343, 1987). დადგინდა, რომ ელემენტარული ნაწილაკების ურთიერთქმედების თანამედროვე თეორიის ფარგლებში შესაძლებელია ფერმიონული რიცხვის შენახვის კანონის დარღვევა, შეიქმნა საშუალო ენერგიების არეში ნუკლონებზე პიონების ფოტოდაბადების დისპერსიული თეორია (სსრკ სახელმწიფო პრემია, 1973, ა. თავხელიძე სხვებთან ერთად), დადგინდა მაღალი და დაბალი ენერგიების არეში მიმდინარე პროცესების ფუნდამენტური კანონზომიერება — გლობალური დუალობა, რ-ის მოდიფიკაციები გამოიყენება ისეთი ეფექტების გამოსათვლელად, რომელთა გათვალისწინება შეუძლებელია შეშფოთების თეორიის ფარგლებში. კირალური სიმეტრიის დარღვევის ერთ-ერთი შესაძლო მექანიზმის საფუძველზე ქართველ ფიზიკოსთა მიერ (ა. ხელაშვილი) მიღებულია ნულოვანი სპინის მეზონებისა და ოქტეტური ბარიონების მასათა სპექტრისა და მეზონების დაშლის თვისებების თვითშეთანხმებული აღწერა; ფერმიონ-ანტიფერმიონის ბმული მდგომარეობისათვის უსასრულოდ ზრდადი პოტენციალის შემთხვევაში შემოთავაზებულია რელატივისტური განტოლება და ამოხსნადი მოდელები, რომლებსაც იყენებენ კვარკონიუმის სპექტროსკოპიაში (ა. ხელაშვილი და სხვ.), კვარკებისა და ლეპტონების თაობათა ერთიანი აღწერისთვის კი — ახალი ლოკალური SU(8) სიმეტრია. დეტალურად არის შესწავლილი ამ სიმეტრიიდან გამომდინარე ფიზიკური შედეგები: კვარკებისა და ლეპტონების მასური თანაფარდობები, კვარკების შერევის კუთხეები და CP-ინვარიანტობის დარღვევის ფაზა, ნეიტრინოს მასები და სხვ. (ზ. ბერეჟიანი, ჯ. ჩქარეული და სხვა).

ჰადრონული ინკლუზიური პროცესებისათვის განვითარებულია დიაგრამული ტექნიკა, რომელიც ჰადრონულ ფიზიკურ მოვლენათა ფართო წრის აღწერის საშუალებას იძლევა. შეიქმნა სწრაფი ჰადრონების ბირთვებთან ურთიერთქმედების რელატივისტურ სურათზე დაფუძნებული პარტონული მოდელი და მაღალენერგეტიკული ჰადრონული მრავლობითი პროცესების მოდელი, რომელშიც ქრომოდინამიკური მილების გაწყვეტის შედეგად იბადება მეორეული ჰადრონები (ო. ვ. ყანჩელი და სხვები). განვითარებულია ელემენტარული ნაწილაკების არაწრფივი კვარკული თეორია და ნაჩვენებია, რომ მათი ურთიერთქმედებები შეიძლება დაყვანილ იქნას კვარკების არაწრფივ ურთიერთქმედებაზე (დ. კურდღელაიძე). ლოგუნოვ-თავხელიძის კვაზიპოტენციალის მეთოდი გამოყენებული იქნა მაღალი ენერგიების ჰადრონების დრეკადი გაბნევის აღსაწერად, აღიწერა PN და NN გაფანტვის ექსპერ. მონაცემები მცირე და დიდი კუთხეების არეში (ვ. გარსევანიშვილი, ლ. სლეპჩენკო და სხვ.); კვანტური ქრომოდინამიკის ფარგლებში შესწავლილი იქნა ჰადრონებისა და ჭავლების წარმოქმნის ინკლუზიური და ღრმად არადრეკადი პროცესების კვეთების ასიმპტოტური ქცევა, აიხსნა Pτ დამოკიდებულებასთან დაკავშირებული სიძნელე ჰადრონულ დაჯახებებში გაბნევის ნებისმიერი კუთხეების შემთხვევაში (ლ. სლეპჩენკო სხვებთან ერთად). შემოთავაზებულია ნეიტრალური K°-მეზონების მასათა სხვაობის ნიშნის განსაზღვრის მეთოდი (ს. მატინიანი), რომელიც გამოყენებული იყო სსრკ-სა და აშშ-ში ჩატარებულ ექსპერიმენტებში. შემუშავებულია ნუკლონებისა და პიონების ელექტრომაგნ. ფორმფაქტორების განსაზღვრის მეთოდი გადაცემული იმპულსების დროისმაგვარ არეში; შესწავლილია ორმაგი მეზოატომების თვისებები, მიღებულია ფორმულა მათი სიცოცხლის ხანგრძლივობის გამოსათვლელად, თეორიულად შესწავლილია მეზონების იშვიათი დაშლების ზოგიერთი არხი, რის საფუძველზეც განისაზღვრა მეზონების ელექტრომაგნ. რადიუსი (ფ. ტყებუჩავა სხვებთან ერთად). შემუშავებულია ბინარული პროცესების დინამიკური ამპლიტუდების აგების ხერხი ნებისმიერსპინიანი ნაწილაკებისთვის (მ. ჩავლეიშვილი).

ა. კვინიხიძემ (ბულგარელ დ. სტოიანოვთან ერთად) სამი რელატივისტური ნაწილაკის ამოცანა დაიყვანა ფადეევის ტიპის განტოლებაზე, რომელიც კარგად არის შესწავლილი არარელატივისტური სისტემებისათვის. მანვე (ავსტრალიელ ბ. ბლანკლაიდერთან ერთად) გამოიყვანა განტოლებები, რომლებშიც ცხადად არის გათვალისწინებული ნაწილაკთა დაბადებისა და გაქრობის ეფექტები. ეს 3-განზომილებიანი განტოლებები შეიცავს გაცილებით უფრო მდიდარ ინფორმაციას, ვიდრე ნებისმიერი ცნობილი ანალოგიური განტოლებები, ამასთან, მათი ამოხსნა მოითხოვს ცნობილი მეთოდების მცირე მოდიფიცირებას. ამავე ავტორებმა გამოიყვანეს ანალოგიური 4-განზომილებიანი განტოლებები და გადაჭრეს დიდი ხნის ცნობილი ე.წ. ორმაგი თვლის პრობლემა. შეიმუშავეს კალიბრულად ინვარიანტული დენების აგების ზოგადი მეთოდი, რ-იც ცნობილი გახდა „gauging equations“ სახელით. ეს მეთოდი და ა. კვინიხიძის მიერ მიღებული თეორიული გამოსახულებები ინტენსიურად გამოიყენება მსოფლიოს წამყვანი ჯგუფების მიერ, კერძოდ, კვარკების და ნუკლონების ფიზიკაში.

1967–1973 წლებში სერპუხოვის (პროტვინო, რუსეთი) მაღალი ენერგიების ფიზიკის ინსტიტუტში განავითარეს ახალი მიდგომა მაღალ ენერგიებზე მიმდინარე ენ მრავლობითი დაბადების პროცესების როგორც თეორიული, ასევე ექსპერიმენტული შესწავლისათვის. ამ ე. წ. ინკლუზიურ მიდგომაში, პროცესში დაბადებულ ათეულობით ნაწილაკთა შორის აკვირდებიან მხოლოდ ერთ ან რამდენიმე გარკვეულ ნაწილაკს, ხოლო დანარჩენი ნაწილაკებით ხდება გასაშუალოება. ასეთი მიდგომა უფრო შეესაბამება მაღალ ენერგიებზე მიმდინარე პროცესების თავისებურებებს და უფრო მკაფიოდ გამოავლენს ურთიერთქმედებათა ზოგად კანონზომიერებებს. ინკლუზიური პროცესების შესწავლის შედეგად დადგინდა მასშტაბური ინვარიანტობა (სკელინგი), ელემენტარული ნაწილაკები სხვადასხვა ურთიერთქმედებათა საერთო მახასიათებლები, ჰადრონთა კვარკული სტრუქტურა და ცალკეული კვარკების თვისებები. ინკლუზიური მიდგომის შემუშავების, ინკლუზიური პროცესების თეორიული და ექსპერიმენტული შესწავლისათვის, ასევე მასშტაბური ინვარიანტობის აღმოჩენისათვის მ. მესტვირიშვილს სხვებთან ერთად მიენიჭა ლენინური პრემია (1986). თანამედროვე ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის კვლევის საგანია ფუნდამენტური ნაწილაკების საერთო საწყისების ძიება, სხვადასხვა ძალების გაერთიანება და ერთ ძირითად ურთიერთქმედებაზე დაყვანა, სივრცე-დროის სულ უფრო მცირე არეებში მიმდინარე მოვლენების კვლევა. ექსპერიმენტურ გამოკვლევათა ძირითადი მიმართულებაა სულ უფრო მაღალი ენერგიების ნაწილაკთა დაჯახებების შესწავლა, რაც სივრცე-დროის მცირე არეებს შეესაბამება. ამისთვის განვითარებულ ქვეყნებში აშენებენ ნაწილაკთა გიგანტურ ამჩქარებლებს. მაგალითად, სუსტი ურთიერთქმედების გადამტანი W და Z ბოზონები თავდაპირველად თეორიულად იქნა ნაწინასწარმეტყველები; მათი ექსპერ. აღმოჩენისათვის CERN-ში შეიქმნა ახალი პროტონ-ანტიპროტონული კოლაიდერი, რომელსაც საკმარისი ენერგია ჰქონდა ამ ბოზონების დაბადებისთვის. 1983 წელს ეს ნაწილაკები აღმოაჩინეს (ს. ვან დერ მეერი, კ. რუბია, ნობელის პრემია, 1984). სტანდარტული მოდელის შესწავლა გაგრძელდა ელექტრონ-პოზიტრონულ კოლაიდერზე LEP, რომელიც სპეციალურად ამ მიზნისათვის შეიქმნა CERN-ში. ამ ამჩქარებელზე შესრულებულმა ექსპერიმენტებმა მაღალი სიზუსტით დაადასტურა თეორიის სამართლიანობა. ამჟამად უდიდესი ამჩქარებლებია CERN-ში, ბატავიაში (აშშ, ფერმის ნაციონალური ამჩქარებელი ლაბორატორია, FNAL), ჰამბურგში (გერმანია, გერმანული ელექტრონულ-სინქროტრონული ცენტრი DESY) და სხვ. ქართველ ფიზიკოსთა მიღწევები ატომურ ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის ექსპერიმენტულ ფიზიკაში ამჩქარებლების გამოყენებით მოპოვებულია, ძირითადად, საერთაშორისო ცენტრების ამჩქარებლებზე მომუშავე დიდ საერთაშორისო კოლექტივებთან თანამშრომლობის ჩარჩოებში. საქართველო არის ბირთვულ გამოკვლევათა გაერთიანებული ინსტიტუტის (დუბნა, რუსეთი) წევრი-ქვეყანა (2010 წლიდან ბგგი-ში საქართველოს სრულუფლებიანი წარმომადგენელია ა. ხვედელიძე). 1958 წელს ბგგი-ის ამჩქარებელზე შესრულებულ ექსპერიმენტებში ნეიტრონებზე პროტონების გაბნევის კვეთის დეტალური გამოკვლევის საფუძველზე ახალი მეთოდით დიდი სიზუსტით განისაზღვრა ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის ერთ-ერთი ფუნდამენტური პარამეტრი – პიონ-ნუკლონის ურთიერთქმედების კონსტანტა (ნ. ამაღლობელი სხვებთან ერთად).

XX საუკუნის 50-იანი წლების მიწურულს ზ. მანჯავიძის და გ. ჩიქოვანის ხელმძღვანელობით მაფი-ში შემუშავდა და აიგო ახალი მარეგისტრირებელი ხელსაწყოები. სხვებისგან დამოუკიდებლად შეიქმნა ნაპერწკლოვანი კამერა (გ. ჩიქოვანი, ვ. მიხაილოვი, ვ. როინიშვილი). მნიშვნელოვანი ბირთვული რეაქტორი (მცხეთა). 1981. მიღწევა იყო ელემენტარული ნაწილაკების რეგისტრაციის იმ ახალი პრინციპის შემუშავება, რომლის საფუძველზეც აიგო სტრიმერული კამერა [ლენინური პრემია, 1970, გ. ჩიქოვანი, ვ. როინიშვილი, თ. ასათიანი, ა. ალიხანიანი (სომხეთი), სხვებთან ერთად]. გ. ჩიქოვანის ხელმძღვანელობით ჟენევაში აიგო ფართოღრეჩოიანი მაგნიტოსტრიქციული კამერები, რომელსაც წარმატებით იყენებდნენ CERN-ში და სერპუხოვის (პროტვინო, რუსეთი) ამჩქარებელზე. 1976 წელს მაფი-ში დასრულდა უნიკალური 5-მეტრიანი სტრიმერული კამერის აგება, რომელსაც ძირითად დეტექტორად იყენებდნენ საერთაშორისო თანამშრომლობის ექსპერიმენტ „რისკ-ში“ (რელატივისტური იონიზაციური სტრიმერული კამერა). დანადგარის შექმნისა და ამ ექსპერიმენტში მისი დანერგვისათვის ზ. მანჯავიძეს (სხვებთან ერთად) მიენიჭა საქართველოს სახელმწიფო პრემია (1983). მნიშვნელოვანი სამუშაოები ჩატარდა ჰადრონების სპექტროსკოპიის დარგში, რის შედეგად დამზერილი იყო H1, A3 და სხვა რეზონანსები (გ. ჩიქოვანი სხვებთან ერთად). საკავშირო თანამშრომლობის ჩარჩოებში მაფი მონაწილეობდა სერპუხოვის ამჩქარებელზე ბირთვების კულონურ ველში პიონების რადიაციული გაფანტვის შესწავლაში. ამ ცდებში პირველად იქნა შემჩნეული პიონის პოლარიზებადობა და გაიზომა დაშლის მუდმივა (ვ. როინიშვილი სხვებთან ერთად). სერპუხოვის ამჩქარებელზე თსუ-ის მეფიის ფიზიკოსთა ჯგუფი 1978-1985 წლებში დააკვირდა ფარული უცნაურობისა და 1.96 გევ მასის მქონე უჩვეულოდ ვიწრო ახალ ბარიონულ რეზონანსს (საქართვ. სახელმწ. პრემია, 1986, ნ. ამაღლობელი, თ. გრიგალაშვილი, ვ. კეკელიძე, გ. ნიკობაძე, ვ. ჯორჯაძე და სხვ.). ამავე ჯგუფმა სხვებთან ერთად შეისწავლა Lc+ ბარიონის დაბადება, XX საუკუნის 90-იან წლებში კი „EXCHARM“ საერთაშ. თანამშრომლობის ჩარჩოებში განაგრძო L c+ და sh c0 ჩარმიანი რეზონანსების დაშლის სხვადასხვა არხების შესწავლა. ნუკლონების გარდა, არსებობს სხვა სამკვარკიანი წარმონაქმნები. ერთ-ერთი ასეთი წარმონაქმნის, იზობარის წვლილი დეიტრონში ექსპერიმენტულად პირველად შეისწავლეს თსუ-ის მეფი-ში (მ. ნიორაძე და სხვ.) ბგგი-ის სინქროფაზოტრონზე, ბუშტოვანი კამერის გამოყენებით, დუბნაში მომუშავე საერთაშორისო კოლექტივთან ერთად. შეისწავლებოდა გადამუხტვის რეაქციები დეიტრონზე, ბირთვული რეაქციების მექანიზმი და ეგზოტიკური მდგომარეობები (დიბარიონული რეზონანსების ანომალიები) ბირთვულ ურთიერთქმედებებში. იგივე ჯგუფი მონაწილეობდა ექსპერიმენტებში იულიხის (გერმანია) კვლევათა ცენტრის ამჩქარებლებზე პოლარიზებული ნაკადების და პოლარიზებული სამიზნის გამოყენებით.

XX საუკუნის 90-იან წლებში მეფი-ის ფიზიკოსთა ორი ჯგუფის მიერ (ი. თევზაძე სხვებთან ერთად და ლ. ჩხაიძე სხვებთან ერთად) დუბნის ამჩქარებლებზე მიღებული ექსპერიმენტული მასალის დამუშავების საფუძველზე ჩატარდა რელატივისტური ნუკლონებისა და ბირთვების სხვადასხვა ბირთვებთან დაჯახების მექანიზმების კვლევა (ბირთვული მატერიის თვისებების შესწავლა დიდი სიმკვრივისა და მაღალი ტემპერატურის პირობებში) და დადგინდა ან დაზუსტდა ამგვარი პროცესების მახასიათებლები. ნოვოსიბირსკის (რუსეთი) ბირთვული ფიზიკის ინსტიტუტში ლ. ქურდაძის უშუალო მონაწილეობით XX საუკუნის 70-იან წლებში მიღებულია მნიშვნელოვანი შედეგები: პირველად ექსპერიმენტულად შემოწმდა კვანტური ელექტროდინამიკის სამართლიანობის ფარგლები 3.1 გევ ენერგიამდე და დადგინდა, რომ მიუონი 6×10-17 მ მანძილებამდე ჯერ კიდევ წერტილოვანი ნაწილაკია (1971); პირველად ექსპერიმენტულად შემოწმდა კვანტური ქრომოდინამიკის ზოგიერთი წინასწარმეტყველება 2 გევ ენერგიებამდე (1972-1979); რეკორდული სიზუსტით გაიზომა ρ, ω და φ-მეზონების დაბადების განივკვეთი ელექტრონულ-პოზიტრონული ანიჰილაციის პროცესებში, ρ-ω, ρ-φ და ω-φ ინტერფერენციის მოვლენა და მათი დაშლის იშვიათი არხები; დაბალენერგეტიკულ არეში 2E<1.4 გევ პრეციზიული სიზუსტით გაიზომა π, К და К-მეზონების ელექტრომაგნიტური ფორმფაქტორები და სხვ. ამავე ჯგუფის მიერ დამუშავდა კოლაიდერში ელექტრონული (პოზიტრონული) კონების აბსოლუტური ენერგიის განსაზღვრის მეთოდი პოლარიზებული ნაკადის რეზონანსული დეპოლარიზაციის საშუალებით. ეს მეთოდი 2-3 რიგით აუმჯობესებდა კონების ენერგიის განსაზღვრის ექსპერიმენტულ სიზუსტეს. ამ მეთოდის გამოყენებით ჩატარდა ენ-ის – К, φ, ψ, ψ ’, Υ და Υ ’ მასების პრეციზიული გაზომვები. შემდგომში ეს მეთოდი დაინერგა და წარმატებით გამოიყენება მსოფლიოს ყველა წამყვან ცენტრში. ელემენტარული ნაწილაკების მასის პრეციზიული გაზომვის მეთოდების შემუშავებისათვის ლ. ქურდაძეს სხვებთან ერთად მიენიჭა სსრკ სახელმწ. პრემია (1989). თსუ-ის მაღალი ენერგიების ბირთვული ფიზიკის პრობლემურ ლაბორატორიაში XX საუკუნის 70-იან წლებში შეიქმნა დამუხტული ნაწილაკების ტრეკების მარეგისტრირებელი დანადგარებით მიღებული ინფორმაციის დამუშავების ცენტრი, სადაც შემდგომში ჩატარდა გამოკვლევები ჰადრონული ფიზიკის სხვადასხვა მიმართულებით. აქ შესწავლილია მაღალი ენერგიების ჰადრონ-ჰადრონის დაჯახებისას ერთდროულად მრავალი ელემენტარული ნაწილაკების წარმოქმნის პროცესები, შემჩნეულია მეორეული ნაწილაკების განაწილების ადრეული ავტომოდელური ქცევა, დადგენილია ანომალია ნეიტრალური უცნაური ელემენტარული ნაწილაკების დაბადების კვეთის ენერგეტიკულ დამოკიდებულებაში (პ. მელიქიშვილის სახ. პრემია, 1976, ნ. ამაღლობელი, რ. სალუქვაძე, ი. თევზაძე, მ. ჩარგეიშვილი); ენერგიების მნიშვნელობათა ფართო ინტერვალში გამოკვლეულია p და K-მეზონების პროტონებთან ურთიერთქმედებისას მიმდინარე რეაქციების მრავალი ექსკლუზიური და ინკლუზიური არხი და გაზომილია მათი კვეთები; შესწავლილია პიონების გაცვლითი გაფანტვა დაპოლარებულ პროტონებზე; დამზერილია სპინური ეფექტები P0-მეზონების ინკლუზიური დაბადებისას. თსუ-ის ფიზიკის ფაკულტეტზე ფოტოემულსიური მეთოდით შესწავლილია პიონების დაბადება ბირთვებთან პროტონების დაჯახებისას, კერძოდ, დაბალი ენერგიების ე.წ. „ჯებირქვეშა“ პიონების გაჩენა (ქ. კოსტანაშვილი და სხვ.). ლეპტონების აკრძალული და იშვიათი პროცესების გამოკვლევებში, პაულ შერერის ინსტიტუტთან (შვეიცარია) ერთად, დადგინდა ახალი ზედა ზღვრები მიუონის დაშლის ზოგიერთი არხისათვის და მიუონიუმის ანტიმიუონიუმად კონვერსიისათვის (დ. მჟავია და სხვ.). 2009 წლის ბოლოს ამუშავდა დიდი ჰადრონული კოლაიდერი (LHC). კოლაიდერზე დამონტაჟებულ ოთხ დიდ კვლევით დანადგარზე (ALICE, ATLAS, CMS da LHCb) მომუშავე რამდენიმე ათას თანამშრომელს შორის სხვადასხვა დროს მუშაობდა 50-მდე ქართველი ფიზიკოსი.

XX საუკუნის I ნახევარში დიდი ამჩქარებლების აგებამდე (1953, ბრუკჰეივენის ნაციონალური ლაბორატორია, აშშ; 1955, ლოურენსის ნაციონალური ლაბორატორია, აშშ; 1957, ბგგი, სსრკ) მაღალენერგიული ნაწილაკების ერთადერთი წყარო იყო კოსმოსური სხივები. ელემენტარულ ნაწილაკთა ეს წყარო დღემდე ინარჩუნებს მნიშვნელობას – კოსმოსურ სხივებში ელემენტარულ ნაწილაკთა ენერგია ხშირად ბევრად მაღალია, ვიდრე ამჩქარებლებით შეიძლება იქნას მიღებული. საქართველოში კოსმოსური სხივების შესწავლის დაწყება (1936) შეიძლება ჩაითვალოს ჩვენს ქვეყანაში ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის განვითარების დასაწყისად.

1949-1950 წლებში იალბუზზე ზღვის დონიდან 3900 მ სიმაღლეზე მაფი-ის ახალგაზრდა თანამშრომელთა მიერ ე. ანდრონიკაშვილის ხელმძღვანელობით (მ. ბიბილაშვილი, ზ. მანჯავიძე, გ. ჩიქოვანი, გ. კახიძე, ვ. ცინცაძე და სხვ.) აიგო „ყინულოვანი ბაზა“. 1950 წელს აქ დაიწყო დაკვირვებები 20 სმ დიამეტრის ვილსონის კამერით. სსრკ-ში პირველად აღმოჩენილი იქნა ე. წ. უცნაური ელემენტარული ნაწილაკების (K-მეზონები, L-ჰიპერონები) „ორკაპა კვალები“.

1953-1960 წლებში დაკვირვებები გაგრძელდა 1800 მ სიმაღლეზე (იალბუზი), შეწყვილებული ვილსონის კამერებით, 10 გევ ენერგიაზე. მსოფლიოში პირველად შემჩნეული იქნა შ ±-ჰიპერონების კვალი.

1956-1959 წლებში მაფი-ის თანამშრომლებმა სწრაფმოქმედი ერთმეტრიანი კონდენსაციური კამერის მეშვეობით შეისწავლეს KL 0-მეზონების თვისებები და პირველად დაადგინეს მათი დაშლის ზოგიერთი მოდის ალბათობა (დ. კოტლიარევსკი, ზ. მანჯავიძე და სხვ.).

1965 წელს ცხრაწყაროს უღელტეხილზე ზღვის დონიდან 2500 მ სიმაღლეზე, მაფი-ის მაღალმთიან სადგურზე (1968 წლიდან გ. ჩიქოვანის სახ. სადგური „ცხრაწყარო“) ამოქმედდა დანადგარი „ცხრაწყარო“ — 1000 ტ ელექტრომაგნიტის ღრეჩოში მოთავსებული ორი ვილსონის კამერა (2 მ × 1 მ × 0,4 მ ზომების), და იონიზაციური კალორიმეტრი – რამაც შესაძლებელი გახადა 1012 ევ ენერგიის მოვლენების შესწავლა. დამტკიცდა, რომ ორნაწილაკოვანი კორელაციები ადასტურებს ჰადრონის მულტიპერიფერიულ კლასტერულ მოდელს. ნაჩვენები იქნა, რომ ჰადრონის სტრუქტურის ჩამოსაყალიბებლად საჭირო დრო აღემატება ურთიერთქმედების ხანგრძლივობას.

1957-1959 წლებში საქართველოში იწყება გამოყენებითი ბირთვული ფიზიკის განვითარება. ქ. მცხეთის მახლობლად, სოფ. მუხათგვერდის მიმდებარე ტერიტორიაზე, აშენდა ИРТ-2000 ტიპის საქართველოს მაფი-ის კვლევითი ბირთვული რეაქტორი (ბრ).

1960 წლის იანვრიდან დაიწყო კვლევები ოთხ განყოფილებაში: „ნეიტრონოგრაფიის“ (ხელმძღვ. ა. მანჯავიძე), „მყარი ტანის რადიაციული ფიზიკის“ (ზ. სარალიძე), „დაბალტემპერატურული რადიაციული მასალათმცოდნეობისა“ (ი. ნასყიდაშვილი) და „გამოყენებითი ბირთვული ფიზიკის“ (თ. ცეცხლაძე). მაფიის ბირთვულ რეაქტორზე მსოფლიოში პირველად დაიწყეს ნეიტრონების ბირთვული პრეცესიის ექსპერიმენტული კვლევები. აიგო დანადგარი (1988, მ. წულაია და სხვ.) თბური პოლარიზებული ნეიტრონების გაბნევის გამოსაკვლევად პოლარიზებულ დაბალტემპერატურულ სამიზნეებზე. ამ კვლევების ჩასატარებლად ჩამოყალიბდა პოლარიზებულ-ოპტიკური ნეიტრონული კვლევების საკავშ. თანამშრომლობა „პონი“, რომლის ფარგლებში იკვლევდნენ ნეიტრონების ბირთვულ და მაღალსიხშირულ პრეცესიებს, ბირთვულ პროცესებში მუხტურსივრცული სიმეტრიის დარღვევას, ხისტ და არახისტ პროცესებს პოლარიზებული ნეიტრონებისა და ბირთვების ურთიერთქმედებისას. ბირთვული რეაქტორის გაჩერების შემდეგ, ბგგი-ის მიწვევით, ეს კვლევები გაგრძელდა დუბნაში ი. ფრანკის სახელობის ნეიტრონული ფიზიკის ლაბორატორიაში იმპულსურ რეაქტორზე იბრ-2. აქ გადაიტანეს და მოდერნიზაციის შემდეგ აამოქმედეს დანადგარი „კოლხიდა“ (მ. წულაია, 2010). მყარი ტანის განყოფილებაში სხვადასხვა მეთოდებით შეისწავლებოდა რადიაციული დეფექტების გავლენა მასალათა ოპტიკურ, კინეტიკურ, დინამიურ და მექანიკურ თვისებებზე. დასხივების პირობებში ნივთიერების სტრუქტურის შეცვლის კვლევას უდიდესი მნიშვნელობა აქვს ბირთვული ენერგეტიკის განვითარებისთვის, კერძოდ, მომავალი თერმობირთვული რეაქტორების ასაგებად. დასხივების გავლენის შესწავლა ზეგამტარების თვისებებზე, რომლებიც ამ დანადგარებში უნდა იქნას გამოყენებული, შესაძლებელია მხოლოდ დაბალი (თხევადი ჰელიუმის) ტემპერატურის პირობებში. ამ პირობებში ნივთიერებაზე რადიაციის მოქმედების შესასწავლად მაფი-ში შეიქმნა და ბირთვული რეაქტორის ერთ-ერთ ჰორიზონტალურ არხში დამონტაჟდა სსრკ-ში პირველი დაბალტემპერატურული (85–100 К) მარყუჟი. ბირთვული რეაქტორის ექსპერიმენტული შესაძლებლობები უფრო გაფართოვდა, როცა მის ბაზაზე შეიქმნა ინდიუმგალიუმის რადიაციული კონტური, რომელიც წარმოადგენდა „სუფთა“ (ნეიტრონებისაგან თავისუფალ) გ-გამოსხივების მძლავრ წყაროს. შედეგად, დაბალტემპერატურული რადიაციული მასალათმცოდნეობის დარგში საქართვ. მაფი აღიარებულ იქნა სსრკ მასშტაბით წამყვან დაწესებულებად. ამ კვლევების შედეგებს მსოფლიო სამეცნ. საზოგადოება ნაკლებად იცნობდა ბირთვულ რეაქტორზე მიმდინარე სამუშაოების გასაიდუმლოების გამო. თ. ცეცხლაძე ხელმძღვანელობდა ბირთვულ-ქიმიური პროცესების კვლევას არამეტალურ მყარ სხეულებში. შეისწავლებოდა ბირთვულ რეაქციებში წარმოქმნილი ტრიტიუმის როგორც თბური, ასევე გამოსხივების ველში მიმდინარე დაჩქარებული დიფუზია. განისაზღვრებოდა კრისტალური მესრის დეფექტების როლი ამ პროცესებში. განყოფილებაში შეიქმნა თბური და სწრაფი ნეიტრონების აქტივაციური დეტექტორები, რომლებშიც, დოზიმეტრულ პრაქტიკაში პირველად, გამოყენებულ იქნა ფენოლფორმალდეჰიდური ფისები; შეიქმნა ზედაპირულ და მიწისქვეშა წყლებში ტრიტიუმის მცირე კონცენტრაციების გასაზომი აპარატურა, რომელიც გამოიყენებოდა საქართველოს ნავთობის საბადოების დამუშავებისას მიწისქვეშა და გარედან ჩატუმბული წყლების მიგრაციის კონტროლის მიზნით, განისაზღვრებოდა ტრიტიუმის შემცველობა ატმოსფერულ ნალექებში. 1967-1968 წლებში რეაქტორის სიმძლავრე გაზარდეს 2 მეგვტ-დან 5 მეგვტ-მდე, აქტიურ ზონაში თბოგადაცემის პროცესის ინტენსიფიცირებით. ამას მიაღწიეს ე. წ. ორგანზომილებიანი ხელოვნური ხაოიანობის გამოყენებით, რომელიც შეიქმნა თბოგამომყოფი ელემენტების ზედაპირებზე (ვ.გომელაური). 1973–1975 წლებში რეკონსტრუქციისას ალუმინის ავზი შეცვალეს კოროზიამედეგი უჟანგავი ფოლადისაგან დამზადებული ავზით; ახალი თბოგამომყოფი ბლოკების გამოყენებით ბირთვული რეაქტორის სიმძლავრე გაზარდეს 8 მეგვტ-მდე; რეაქტორზე შეიქმნა მძლავრი დაბალტემპერატურული კომპლექსი ახალი კრიოგენული დანადგარებისა და დაბალტემპერატურული მარყუჟების ბაზაზე; დამონტაჟდა მომატებული სიმძლავრის რადიაციული კონტური; გაიზარდა ბირთვული რეაქტორის გამაცივებელი სისტემის წარმადობა; განხორციელდა კრიოგენული სადგურის რეკონსტრუქცია, რომელიც, თხევადი აზოტის წარმოების გაზრდის გარდა, მიზნად ისახავდა თხევადი ჰელიუმის წარმოების გაზრდასაც. შედეგად, მაფი-ის ბირთვული რეაქტორი გადაიქცა მძლავრ ბირთვულტექნოლოგიურ ექსპერიმენტულ კომპლექსად, რომელზეც ტარდებოდა ფუნდამენტური კვლევები 10–400 K ტემპერატურულ შუალედში ინტენსიური ნეიტრონული ნაკადებისა და გ-გამოსხივების პირობებში.

1990 წელს საზოგადოების ნაწილის ზეწოლით მაფი-ის ბირთვული რეაქტორი დაიხურა. რადიოაქტიური მასალებისა და გამოუყენებელი ბირთვული საწვავის ნაწილი შეიძინა და საქართველოდან გაიტანა უზბეკეთის მეცნიერებათა აკადემიამ თავისი კვლევითი ბირთვული რეაქტორის საჭიროებებისათვის; დარჩენილი ნაწილი შეიძინა ამერიკის შეერთებულმა შტატებმა. გაჩერებული ბირთვული რეაქტორის ინფრასტრუქტურის უსაფრთხოების უზრუნველსაყოფად მაფი-ში, ატომური ენერგიის საერთაშორისო სააგენტოს (აესს) ტექნიკური და ფინანსური მხარდაჭერით, შემუშავდა პროექტი (შ. აბრამიძე, ზ. სარალიძე, ნ. ქათამაძე), რომლის შესაბამისად, 2002 წელს შესრულდა ბირთვული რეაქტორის ავზის ქვედა რადიოაქტიური ნაწილის და დაგროვილი მაღალი აქტივობის მქონე ნარჩენების დაბეტონება. აესს რეკომენდაციით, განიხილება მსოფლიოში მოქმედი სხვადასხვა კონსტრუქციისა და ტიპის დანადგარებზე საქართვ. ბირთვულ რეაქტორზე გამოყენებული დაკონსერვების სქემის დანერგვის შესაძლებლობა. მიმდინარეობს მოლაპარაკება წყნარი ოკეანის ჩრდილო-დასავლეთის ნაციონალურ ლაბორატორიასთან (აშშ-ის ენერგეტიკის დეპარტამენტი, The Pacific Northwest National Laboratory, PNNL, Richland, Washington, USA) საერთო სამეცნიეროკვლევითი სამუშაოების ჩატარების შესაძლებლობაზე. ქართველი ფიზიკოსების მიერ ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკისა და ბირთვული ფიზიკის დარგში მიღებულმა შედეგებმა (როგორც თეორ., ასევე ექსპერ. კვლევების მიმართულებით) განაპირობა ის ავტორიტეტი, რომელიც ჰქონდა საქართველოში ჩატარებულ საერთაშორისო და საკავშირო კონფერენციებს, სიმპოზიუმებსა და სხვა ღონისძიებებს. გამორჩეული პოპულარობით სარგებლობდა ზამთრის სკოლები მაღალი ენერგიების ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკასა და ბირთვული ფიზიკაში, მაღალ ენერგიებზე არადრეკად პროცესებში, ასევე მასალათა რადიაციულ ფიზიკაში, რომლებიც სისტემატიურად ტარდებოდა მაფიის მაღალმთიან ბაზაზე (დაბა ბაკურიანი). 1976 წელს თბილისში ჩატარდა XVII საერთაშორისო კონფერენცია მაღალი ენერგიების ფიზიკაში (ე. წ. როჩესტერის კონფერენცია), რომელიც ორ წელიწადში ერთხელ ტარდება იმ ქვეყნებში, სადაც მეცნიერების ეს მიმართულება განსაკუთრებით არის განვითარებული.

ელემენტარული ნაწილაკებისა და ბირთვის ფიზიკის განვითარების ძირითადი ეტაპები
ძვ. წ. V საუკუნე — ბერძენმა ფილოსოფოსმა დემოკრიტემ ივარაუდა განუყოფელი ნაწილაკების (ატომების) არსებობა.
 1887 წელი — გერმანელმა ფიზიკოსმა ჰ. ჰერცმა აღმოაჩინა გარე ფოტოეფექტი. 
 1895 წელი — გერმანელმა ფიზიკოსმა ვ. რენტგენმა აღმოაჩინა რენტგენის სხივები. 
 1896 წელი — ფრანგმა ფიზიკოსმა ა. ბეკერელმა აღმოაჩინა ბუნებრივი რადიოაქტივობა. 
 1897 წელი — ინგლისელმა ფიზიკოსმა ჯ. ჯ. ტომსონმა აღმოაჩინა ელექტრონი. 
 1898 წელი — ფრანგმა ფიზიკოსებმა პ. კიურიმ და მ. სკლოდოვსკა-კიურიმ მიიღეს და შეისწავლეს პოლონიუმი და რადიუმი. 
 1899 წელი — ინგლისელმა ფიზიკოსმა ე. რეზერფორდმა აღმოაჩინა ა- და ბ-გამოსხივება. 
 1900 წელი — ფრანგმა ფიზიკოსმა პ. ვილარმა აღმოაჩინა გსხივები. გერმანელმა ფიზიკოსმა მ. პლანკმა წამოაყენა კვანტების ჰიპოთეზა. 
 1902-1903 წლები — ე. რეზერფორდმა და ინგლისელმა მეცნიერმა ფ. სოდიმ დაადგინეს რადიოაქტიური გარდაქმნების კანონი (წანაცვლების კანონი). 
 1908 წელი — გერმანელმა ფიზიკოსმა ჰ. გაიგერმა ე. რეზერფორდთან ერთად გამოიგონა ცალკეული დამუხტული მიკრონაწილაკების მთვლელი. 
 1928 წელი — მანვე გერმანელ ფიზიკოსთან ვ. მიულერთან ერთად გააუმჯობესა ეს ხელსაწყო (მას გაიგერ – მიულერის მთვლელი უწოდეს). 
 1909 წელი — ჰ. გაიგერმა და ინგლისელმა ფიზიკოსმა ე. მარსდენმა აღმოაჩინეს ა-ნაწილაკების დიდი კუთხით გადახრა თხელ ფოლგაში გავლისას. ე. რეზერფორდმა და ინგლისელმა ფიზიკოსმა ტ. როიდსმა დაამტკიცეს, რომ ა-ნაწილაკი ჰელიუმის ორჯერ იონიზებული ატომია. 
 1911 წელი — ე. რეზერფორდმა ივარაუდა ატომის შიგნით დადებითად დამუხტული ბირთვის არსებობა. 
 1912 წელი — ინგლისელმა ფიზიკოსმა ჩ. ვილსონმა გამოიგონა „ნისლოვანი კამერა“ (ვილსონის კამერა). ავსტრიელმა ფიზიკოსმა ვ. ჰესმა აღმოაჩინა კოსმოსური სხივები. 
 1913 წელი — დანიელმა ფიზიკოსმა ნ. ბორმა წამოაყენა ატომის კვანტური მოდელი. ამერიკელმა ფიზიკოსმა რ. მილიკენმა გაზომა ელექტრონის მუხტი. ინგლისელმა ფიზიკოსმა ჰ. მოზლიმ ექსპერიმენტულად დაადგინა, რომ ბირთვის მუხტი განისაზღვრება ელემენტის რიგითი ნომრით. 
 1919 წელი — ინგლისელმა მეცნიერმა ფ. ასტონმა ააგო მასსპექტროგრაფი და მისი მეშვეობით განაცალკევა ელემენტების იზოტოპები (მას-სპექტროგრაფის მოქმედების პრინციპი 1907 წამოაყენა ჯ. ჯ. ტომსონმა). ე. რეზერფორდმა განახორციელა ხელოვნური ბირთვული რეაქცია N14 + a → p + O17 და დაამტკიცა, რომ ატომის ბირთვი შეიცავს პროტონებს (მანვე 1914 ივარაუდა ბირთვში პროტონების არსებობა). 
 1922 წელი — ამერიკელმა ფიზიკოსმა ა. კომპტონმა გამოიკვლია რენტგენის სხივების გაბნევა ნივთიერების ელექტრონებზე და დაამტკიცა ფოტოტიბუნის არსებობა (ტერმინი შემოიღო ამერიკელმა ფიზიკოსმა გ. ლიუისმა 1929). 
 1924 წელი — ავსტრიელმა ფიზიკოსმა ვ. პაულიმ ჩამოაყალიბა ბუნების ერთ-ერთი ფუნდამენტური კანონი, ე. წ. პაულის პრინციპი. გერმანელმა ფიზიკოსმა ვ. ბოთემ დაამუშავა იშვიათ მოვლენათა რეგისტრაციის ახალი მეთოდი – დამთხვევათა მეთოდი. 
 1925 წელი — ჰოლანდიელმა ფიზიკოსებმა ს. გაუდსმითმა და ჯ. ულენბეკმა შემოიღეს სპინის ცნება. 
 1926 წელი — იტალიელმა ფიზიკოსმა ე. ფერმიმ დაადგინა სპინისა და სტატისტიკის შესაბამისობა. 
 1927 წელი — ფ. ასტონმა აღწერა ბირთვის ბმის ენერგიის დამოკიდებულება ნუკლონთა რაოდენობაზე. 
 1930 წელი — ამერიკელმა ფიზიკოსებმა ე. ლოურენსმა და ნ. ილდეფსენმა ააგეს ციკლოტრონი. 
 1931 წელი — ვ. პაულიმ ბ-დაშლის ელექტრონების სპექტრის ასახსნელად წამოაყენა ნეიტრინოს არსებობის ჰიპოთეზა. ამერიკელმა ფიზიკოსმა რ. ვან დე გრააფმა შექმნა ელექტროსტატიკური ამჩქარებელი (ვან დე გრააფის გენერატორი). 
 1932 წელი — ინგლისელმა ფიზიკოსმა ჯ. ჩედვიკმა აღმოაჩინა ნეიტრონი, რომლის არსებობა 1920 ივარაუდა რეზერფორდმა. საბჭოთა ფიზიკოსმა დ. ივანენკომ და გერმანელმა ფიზიკოსმა ვ. ჰაიზენბერგმა ივარაუდეს, რომ ატომბირთვი აგებულია პროტონებით და ნეიტრონებით. ამერიკელმა ფიზიკოსმა კ. ანდერსონმა აღმოაჩინა პოზიტრონი, ანუ ანტიელექტრონი (იწინასწარმეტყველა ინგლისელმა ფიზიკოსმა პ. დირაკმა 1931). ინგლისელმა ფიზიკოსებმა ჯ. დ. კოკროფტმა და ე. უოლტონმა განახორციელეს ბირთვული გარდაქმნა ხელოვნურად აჩქარებული პროტონებით. ამერიკელმა მეცნიერმა ჰ. იურიმ აღმოაჩინა დეიტერიუმი – წყალბადის მძიმე იზოტოპი. 
 1933 წელი — ფრანგმა ფიზიკოსებმა ფ. ჟოლიო-კიურიმ და უ. ტიბომ ექსპერიმენტულად დაამტკიცეს ელექტრონისა და პოზიტრონის ანიჰილაცია. გერმანელმა ფიზიკოსმა ო. შტერნმა და ინგლისელმა ფიზიკოსმა ო. ფრიშმა გაზომეს პროტონის მაგნიტური მომენტი. ე. რეზერფორდმა და ინგლისელმა ფიზიკოსმა მ. ოლიფანტმა ექსპერიმენტულად დაამტკიცეს აინშტაინის E=mc² თანაფარდობის მართებულობა ბირთვული გარდაქმნებისას. 
 1934 წელი — ფ. ჟოლიო-კიურიმ და ფრანგმა ფიზიკოსმა ი. ჟოლიო-კიურიმ აღმოაჩინეს ხელოვნური რადიოაქტივობა. ე. ფერმიმ ჩამოაყალიბა ბ-დაშლის თეორია და შემოიღო ახალი, ე. წ. სუსტი ურთიერთქმედება. ე. რეზერფორდმა, მ. ოლიფანტმა და გერმანელმა ფიზიკოსქიმიკოსმა პ. ჰარტეკმა აღმოაჩინეს წყალბადის ზემძიმე იზოტოპი – ტრიტიუმი. საბჭოთა ფიზიკოსმა პ. ჩერენკოვმა ს. ვავილოვის ხელმძღვანელობით აღმოაჩინა ნათება არასცინტილირებად სითხეებში რელატივისტური ნაწილაკების გავლისას (ჩერენკოვ-ვავილოვის ეფექტი). 
 1935 წელი — იაპონელმა ფიზიკოსმა ჰ. იუკავამ დაამუშავა ბირთვულ ურთიერთქმედებათა თეორია და წამოაყენა ჰიპოთეზა მეზონის არსებობის შესახებ, რომლის გაცვლით ხორციელდება ურთიერთქმედება ნუკლონებს შორის (აღმოაჩინეს 1947). ამერიკელმა ფიზიკოსმა ა. დემპსტერმა აღმოაჩინა ურანის იზოტოპი U235. 
 1937 წელი — კ. ანდერსონმა და ამერიკელმა მეცნიერმა სას. ნედერმაიერმა ვილსონის კამერის საშუალებით აღმოაჩინეს მიუონი. იტალიელმა ფიზიკოსებმა ე. სეგრემ და კ. პერიემ მოლიბდენის ბირთვის დეიტრონებით დაბომბვისას დაასინთეზეს პირველი ხელოვნური ელემენტი – ტექნეციუმი (იწინასწარმეტყველა რუსმა ქიმიკოსმა დ. მენდელეევმა, როგორც ეკა-მაგნიუმი). 
 1938 წელი — გერმანელმა მეცნიერმა ჰ. ბეთემ და ინგლისელმა მეცნიერმა ჩ. კრიტჩფილდმა აღმოაჩინეს თერმობირთვული რეაქციების პროტონ-პროტონული ციკლი, როგორც ვარსკვლავთა ენერგიის წყარო. ჰ. ბეთემ და გერმანელმა ფიზიკოსმა კ. ვაიცზეკერმა აღმოაჩინეს ვარსკვლავთა ენერგიის კიდევ ერთი წყარო – ნახშირბად-აზოტური ციკლი. 
 1939 წელი — გერმანელმა მეცნიერებმა ო. ჰანმა და ფ. შტრასმანმა აღმოაჩინეს ურანის ბირთვის გაყოფა ნეიტრონებით დასხივებისას. ა ვ ს ტ რ ი ე ლ მ ა ფიზიკოსმა ლ. მაიტნერმა და ო. ფრიშმა ახსნეს ო. ჰანისა და ფ. შტრასმანის ექსპერიმენტი. ლ. მაიტნერმა ამ მოვლენის ასახსნელად შემოიღო ცნება „ბირთვის გაყოფა“. დასაბუთებულ იქნა დაყოფის ჯაჭვური ბირთვული რეაქციის შესაძლებლობა (ჯაჭვური რეაქციის იდეა გამოთქვა ამერიკელმა ფიზიკოსმა ლ. სცილარდმა 1934). ამერიკელმა ფიზიკოსებმა ლ. ალვარესმა და რ. კორნოგმა აღმოაჩინეს ჰელიუმის მსუბუქი იზოტოპი He3 (იწანასწარმეტყველა მ. ოლიფანტმა 1934). 
 1940 წელი — ამერიკელმა ფიზიკოსმა დ. კერსტმა ააგო ბეტატრონი – ელექტრონების ციკლური ამჩქარებელი (1928 გამოიგონა ნორვეგიელმა მეცნიერმა რ. ვიდეროემ). ამერიკელმა ფიზიკოსებმა ე. მაკმილანმა და ფ. ეიბლსონმა აღმოაჩინეს 93-ე ქიმიური ელემენტი – ნეპტუნიუმი. ამერიკელმა ფიზიკოსებმა დ. კორსონმა, კ. მაკ-კენზიმ და ე. სეგრემ ბისმუთზე ა-ნაწილაკების დასხივებით დაასინთეზეს 85-ე ქიმიური ელემენტი – ასტატიუმი. 
 1941 წელი — ამერიკელმა მეცნიერმა გ. სიბორგმა და ე. მაკმილანმა დაასინთეზეს 94-ე ქიმიური ელემენტი – პლუტონიუმი. 
 1942 წელი — ე. ფერმიმ განახორციელა მართვადი ბირთვული ჯაჭვური რეაქცია თავისივე ხელმძღვანელობით აგებულ რეაქტორში. 
 1944 წელი — გ. სიბორგმა სხვებთან ერთად დაასინთეზა 95-ე და 96-ე ქიმიური ელემენტები – ამერიციუმი და კიურიუმი. 
 1944-1945 წლები — საბჭოთა ფიზიკოსმა ვ. ვექსლერმა (1944) და ე. მაკმილანმა (1945) წამოაყენეს ავტოფაზირების პრინციპი. 
 1945 წელი — 16 ივლისს ალამოგორდოს უდაბნოში (აშშ) განხორციელდა ექსპერიმენტული ბირთვული აფეთქება (დაყოფის ჯაჭვური რეაქცია). ამერიკელმა მეცნიერებმა ჯ. მარინსკიმ, ლ. გლენდენინმა და ჩ. კორიელმა დაასინთეზეს 61-ე ქიმიური ელემენტი – პრომეთიუმი. 
 1946 წელი — ამერიკელმა მეცნიერმა გ. გამოვმა წამოაყენა „დიდი აფეთქების“ მოდელი და დაამუშავა ქიმიურ ელემენტთა სინთეზის თეორია. 
 1947-1948 წლები — ინგლისელმა მეცნიერებმა ჩ. ლატესმა, ბ. მიუირჰელმა, ჯ. ოკიალინიმ და ს. პაუელმა აღმოაჩინეს პ-მეზონი. ამერიკელმა ფიზიკოსებმა ჯ. როჩესტერმა და კ. ბატლერმა აღმოაჩინეს K-მეზონი. 
 1948-1950 წლები — ამერიკელმა ფიზიკოსმა ა. სნელმა, კანადელმა ფიზიკოსმა ჯ. რობსონმა და საბჭოთა ფიზიკოსმა პ. სპივაკმა ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად აღმოაჩინეს თავისუფალი ნეიტრონის ბ-დაშლა (იწინასწარმეტყველა ფ. ჟოლიო-კიურიმ 1934) და გაზომეს ნახევარდაშლის პერიოდი. შეიქმნა და განვითარდა ბირთვის გარსული და კოლექტიური მოდელები. 
 1949 წელი — ამერიკელმა ფიზიკოსმა ი. პ. ვიგნერმა ჩამოაყალიბა ბარიონული რიცხვის შენახვის კანონი. გ. სიბორგმა და ამერიკელმა ფიზიკოსმა ს. ტომსონმა დაასინთეზეს 97-ე ქიმიური ელემენტი – ბერკლიუმი. 
 1950 წელი — ამერიკელმა ფიზიკოსებმა რ. ბიორკლუნდმა, ვ. კრენდალმა, ბ. მოიერმა და სხვ. აღმოაჩინეს ნეიტრალური პ-მეზონი. გ. სიბორგმა სხვებთან ერთად დაასინთეზა 98-ე ქიმიური ელემენტი – კალიფორნიუმი. 
 1951 წელი — ამერიკელმა ფიზიკოსმა მ. დოიჩმა აღმოაჩინა პოზიტრონიუმი. 
 1952 წელი — აღმოაჩინეს ლეპტონური რიცხვის შენახვის კანონი. აშშ-ში განახორციელეს თერმობირთვული სინთეზის ხელოვნური რეაქცია უმართავი აფეთქების სახით. 
 1953 წელი — ამერიკელმა ფიზიკოსმა მ. გელ-მანმა და იაპონელმა ფიზიკოსმა კ. ნიშიჯიმამ შემოიღეს კვანტური რიცხვი უცნაურობა და აღმოაჩინეს უცნაურობის შენახვის კანონი. ამერიკელმა ფიზიკოსმა დ. გლეზერმა შექმნა ბუშტოვანი კამერა. წყალბადის ბომბის აფეთქების პროდუქტებში აღმოაჩინეს 99-ე (ფერმიუმი) და მე-100 (აინშტაინიუმი) ქიმიური ელემენტების იზოტოპები. 
 1954 წელი — ობნინსკში (სსრკ) ამოქმედდა პირველი ატომური ელექტროსადგური. 
 1955 წელი — ე. სეგრემ და ამერიკელმა ფიზიკოსმა ო. ჩემბერლენმა სხვებთან ერთად აღმოაჩინეს ანტიპროტონი. 
 1955-1958 წლები — გ. სიბორგმა სხვებთან ერთად დაასინთეზა 101-ე ქიმიური ელემენტი – მენდელეევიუმი. ამერიკელმა მეცნიერმა რ. ჰოფშტადტერმა გაზომა პროტონის (1957) და ნეიტრონის (1958) ელექტრომაგნიტური ფორმფაქტორები. 
 1956 წელი — ამერიკელმა ფიზიკოსებმა ო. პიჩიონიმ, ბ. კორკმა და სხვ. აღმოაჩინეს ანტინეიტრონი. ამერიკელმა ფიზიკოსებმა ფ. რეინესმა და კ. კოუენმა ექსპერიმენტულად აღმოაჩინეს ელექტრონული ანტინეიტრინო (იწინასწარმეტყველა ვ. პაულიმ 1931). ამერიკელმა ფიზიკოსებმა ლიმ და იანგმა დაადგინეს სუსტ ურთიერთქმედებებში ლუწობის შენახვის კანონის დარღვევა, რაც ექსპერიმენტულად დაამტკიცა ამერიკელმა ფიზიკოსმა ც. ვუმ. ლ. ალვარესმა აღმოაჩინა ბირთვული სინთეზის µ კატალიზი (იწინასწარმეტყველა ამერიკელმა მეცნიერმა ფ. ფრანკმა 1947) 
 1958 წელი — გერმანელმა ფიზიკოსმა რ. მესბაუერმა აღმოაჩინა ე. წ. მესბაუერის ეფექტი. 
 1959 წელი — საბჭოთა ფიზიკოსებმა ს. ბელიაევმა, ვ. სოლოვიოვმა, ა. მიგდალმა შექმნეს ბირთვის ზედენადი მოდელი (საბჭოთა ფიზიკოსის ნ. ბოგოლიუბოვის 1958 წ. შექმნილი მეთოდის საფუძველზე). იაპონელმა ფიზიკოსებმა ს. ფუკუიმ და ს. მიამოტომ გამოიგონეს ნაპერწკლური კამერა. 
 1960 წელი — ლ. ალვარესმა აღმოაჩინა რეზონანსები – ჰადრონები, რომლებიც განიცდიან ძლიერ დაშლას. 
 1961 წელი — მ. გელ-მანმა და ამერიკელმა ფიზიკოსმა უ. ნეემანმა ჯგუფთა თეორიის საფუძველზე შემოიღეს ელემენტარულ ნაწილაკთა კლასიფიკაცია. 
 1961-1970 წლები — დუბნასა (სსრკ) და ბერკლიში (აშშ) ამჩქარებლებზე დაასინთეზეს 103-ე (ლოურენსიუმი) და 104-ე (რეზერფორდიუმი) ქიმიური ელემენტების სხვადასხვა იზოტოპი. 
 1962 წელი — ამერიკელმა ფიზიკოსმა ლ. ლედერმანმა დაასაბუთა განსხვავება ელექტრონულ და მიუონურ ნეიტრინოებს შორის. 
 1963 წელი — მ. გელ-მანმა და ამერიკელმა ფიზიკოსმა ჯ. ცვაიგმა წამოაყენეს ჰადრონების კვარკული მოდელი. 
 1964 წელი — ა მ ე რ ი კ ე ლ მ ა ფიზიკოსებმა შ. გლეშოუმ და ჯ. ბიორკენმა შემოიღეს კვანტური რიცხვი „მომხიბლაობა“, ანუ ჩარმი. ინგლისელმა მეცნიერმა პ. ჰიგსმა (ამერიკელი ფიზიკოსის ფ. ანდერსონის იდეებზე დაყრდნობით) ჩამოაყალიბა ელემენტარულ ნაწილაკთა მასის წ ა რ მ ო ქ მ ნ ი ს მექანიზმი ლოკალური კ ა ლ ი ბ რ უ ლ ი სიმეტრიის სპონტანური დ ა რ ღ ვ ე ვ ი ს ა ს , ს კ ა ლ ა რ უ ლ „ჰიგსის ველთან“ უ რ თ ი ე რ თ ქ მ ე დ ე ბ ი ს შედეგად და იწანასწარმეტყველა ამ ველის კვანტი – ჰიგსის ბოზონი. ამერიკელმა ფიზიკოსებმა ვ. ფითჩმა და ჯ. კრონინმა აღმოაჩინეს CP კომბინირებული ლუწობის (შემოიღო საბჭოთა ფიზიკოსმა ლ. ლანდაუმ 1957) დარღვევა K0 -მეზონების დაშლისას. ბრუკჰეივენის ნაციონალურ ლაბორატორიაში (ამერიკელი ფიზიკოსი უ. ფაულერი და სხვ.) აღმოაჩინეს ჰადრონი Ω-, რომლის არსებობა იწინასწარმეტყველა გელ-მანმა 1962.
 1965 წელი — საბჭოთა ფიზიკოსებმა ნ. ბოგოლიუბოვმა, ბ. სტრუმინსკიმ, ა. თავხელიძემ და ამერიკელმა ფიზიკოსებმა ი. ნამბუმ და მ.-ი. ჰანმა შემოიღეს კვანტური რიცხვი „ფერი“. 
 1966 წელი — ლ. ლედერმანმა დაასინთეზა ანტიდეიტრონები. საბჭოთა ფიზიკოსმა გ. ფლიოროვმა სხვებთან ერთად დაასინთეზა 102-ე ქიმიური ელემენტი – ნობელიუმი. 
 1967 წელი — ამერიკელმა ფიზიკოსმა ს. უაინბერგმა და პაკისტანელმა ფიზიკოსმა ა. სალამმა ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად წამოაყენეს სუსტ და ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებათა ერთიანი მოდელი. საბჭოთა ფიზიკოსმა ა. სახაროვმა განიხილა სამყაროს ბარიონული ასიმეტრიის წარმოქმნის მექანიზმი. საბჭოთა ფიზიკოსებმა ა. ლოგუნოვმა და მ. მესტვირიშვილმა სხვებთან ერთად განავითარეს ახალი მიდგომა ელემენტარულ ნაწილაკთა ურთიერთქმედების შესასწავლად; ამ მიდგომას ამერიკელმა ფიზიკოსმა რ. ფეინმანმა მოგვიანებით (1969) ინკლუზიური უწოდა. 
 1968 წელი — ექსპერიმენტულად აღმოაჩინეს ნუკლონების შინაგანი სტრუქტურა. იტალიელმა მეცნიერმა გ. ვენეციანომ შექმნა ე. წ. ვენეციანოს მოდელი და ჩაუყარა საფუძველი სიმთა თეორიის განვითარებას. 
 1970 წელი — შ. გლეშოუმ და სხვ. „მომხიბლავი“ კვარკის ცნების შემოტანით მოახდინეს უაინბერგ – სალამის სუსტ და ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებათა თეორიის მოდიფიცირება და ააგეს ე. წ. სტანდარტული მოდელი. საბჭოთა ფიზიკოსმა ი. პროკოშკინმა სხვებთან ერთად დაასინთეზა ანტიჰელიუმის ბირთვი He3. გ. ფლიოროვმა დაასინთეზა 105-ე ქიმიური ელემენტის – დუბნიუმის იზოტოპები. 
 1971 წელი — საბჭოთა ფიზიკოსებმა ი. გოლფანდმა და ე. ლიხტმანმა შემოიღეს სუპერსიმეტრიის კონცეფცია. 
 1973 წელი — მ. გელმანმა და სხვ. წამოაყენეს გლუონების ჰიპოთეზა და განავითარეს ძლიერი ურთიერთქმედების კვანტურ-ქრომოდინამიკური(კქდ) მოდელი. იაპონელმა ფიზიკოსებმა მ. კობაიაშიმ და ტ. მასუკავამ ივარაუდეს მესამე თაობის კვარკების არსებობა ელექტროსუსტ ურთიერთქმედებაში CP სიმეტრიის დარღვევის ასახსნელად. ექსპერიმენტულად აღმოაჩინეს ნეიტრალური სუსტი დენი, რითაც დადასტურდა გლეშოუ–უაინბერგ–სალამის ელექტროსუსტი ურთიერთქმედების მოდელი. 
 1974 წელი — ამერიკელმა ფიზიკოსებმა ბ. რიხტერმა და ს. ტინგმა აღმოაჩინეს „მომხიბლავი“ კვარკ-ანტიკვარკის ბმული მდგომარეობა – ჩარმონიუმი. გ. ფლიოროვმა და დ. სიბორგმა სხვებთან ერთად დაასინთეზეს 106-ე ქიმიური ელემენტი – სიბორგიუმი. 
 1975 წელი — ამერიკელმა ფიზიკოსმა მ. პერლმა აღმოაჩინა ტ-ლეპტონი. ამჩქარებელმზე SPEAR (აშშ) აღმოაჩნეს ჰადრონული ჭავლები, რაც იძლევა კვარკების თვისებების შესწავლის შესაძლებლობას. 
 1976-1989 წლები — დუბნასა (სსრკ) და დარმშტადტში(გერმანია) ამჩქარებლებზე დაასინთეზეს 107-ე ქიმიური ელემენტი – ბორიუმი. დარმშტადტში დაასინთეზეს 108-ედან 112-მდე ქიმიური ელემენტები: ჰასიუმი, მაიტნერიუმი, დარმშტადტიუმი, რენტგენიუმი და კოპერნიციუმი. 
 1977 წელი — ე. ფერმის ლაბორატორიაში (FNAL, აშშ) ლ. ლედერმანმა და სხვ. აღმოაჩინეს „მშვენიერი“ კვარკ-ანტიკვარკის ბმული მდგომარეობა – ბოტონიუმი. 
 1979 წელი — ექსპერიმენტულად დადასტურდა გლუონის არსებობა (DESY, გერმანია). 
 1980 წელი — შემოიღეს ახალი კვანტური რიცხვი „მშვენიერება“. ა მ ე რ ი კ ე ლ მ ა ფიზიკოსებმა დ. პოლიტცერმა, დ. გროსმა და ფ. უილჩეკმა აჩვენეს, რომ კქდ აღწერს როგორც კვარკების ასიმპტოტურ თ ა ვ ი ს უ ფ ლ ე ბ ა ს ჰადრონში, ასევე (თ ვ ი ს ე ბ რ ი ვ ა დ) ჰადრონში კვარკების „დატყვევების“ მოვლენას. 
 1983 წელი — e+e– კოლაიდერზე (CESR, აშშ) აღმოაჩინეს B-მეზონი. CERN-ში (შვეიცარია) კ. რუბიამ და ს. ვან დერ მეერმა აღმოაჩინეს ვექტორული ბოზონები W ± და Z0. 
 1987 წელი — საბჭოთა მეცნიერებმა მ. დანილოვმა და სხვ. აღმოაჩინეს B0d ↔ B0d ოსცილაციები. 
 1989 წელი — Z0 ბოზონის სიგანის ზუსტი გაზომვით დადგინდა, რომ არსებობს ლეპტონების და კვარკების სამი თაობა. 
 1995 წელი — აღმოაჩინეს t-კვარკი (FNAL, აშშ). 
 1998 წელი — დანადგარზე სუპერ-კამიოკანდე (იაპონია) აღმოაჩინეს ატმოსფერული ნეიტრინოების ოსცილაციები(იწინასწარმეტყველა საბჭოთა მეცნიერმა ბ. პონტეკორვომ 1957). 
 1998-2010 წლები — დუბნაში ფლიოროვის სახელობის ლაბორატორიაში დაასინთეზეს 113-ედან 118-ემდე ქიმიური ელემენტები. 
 2000 წელი — FNAL-ში აღმოაჩინეს t-ნეიტრინო. 
 2001 წელი — სადბერის ნეიტრინულ ობსერვატორიაში (SNO, კანადა) აღმოაჩინეს მზის ნეიტრინოების ოსცილაციები. 
 2001-2004 წლები — აღმოაჩინეს CP-სიმეტრიის დარღვევა ნეიტრალური B-მეზონების სისტემაში. 
 2010 წელი — ბრუკჰეივენის ნაციონალურ ლაბორატორიაში დაასინთეზეს ანტიჰელიუმის ბირთვი He4. 
 2011 წელი — CERN-ში (შვეიცარია) მიიღეს კვარკ-გლუონური პლაზმა. 
 2012 წელი — CERN-ში დეტექტორებზე ATLAS და CMS აღმოაჩინეს ჰიგსის ბოზონი.

ელემენტარული ნაწილაკების ცხრილი
+ ელემენტარული ნაწილაკები ნაწილაკისყველა ნაწილაკს შეესაბამება ანტინაწილაკი, რომელსაც საპირისპირო ნიშნის მუხტები აქვს. ფოტონის,  და  ბოზონების და გრავიტონის ანტინაწილაკები ემთხვევა ნაწილაკებს. დასახელება  მასამასა გამოსახულია ენერგეტიკულ ერთეულებში,  ფორმულის შესაბამისად.  მუხტი  სპინი  სიცოცხლის ხანგრძლივობა  (სრული სიგანე )  ურთიერთქმედება ყალიბრული (ურთიერთ-ქმედების გადამტანი) ბოზონებიფოტონი,  0(<1·) 0(<1·)  სტაბილური ელექტრომაგნიტურიგლიუონი,  0 ელექტრული 0,„ფერადი“ ოქტეტი  თავისუფალი სახით არ დაიმზირება „ფერადი“ (ძლიერი) 80.4 გევ ელექტრული ±e,„სუსტი“   გევ „სუსტი“ და ელექტრომაგნიტურიელექტრომაგნიტური და „სუსტი“ ურთიერთქმედება განიხილება, როგორც ერთიანი ელექტროსუსტი ურთიერთქმედების კერძო „სახეობები“. 91.2 გევ ელექტრული 0,„სუსტი“   გევ „სუსტი“გრავიტონი  (ჰიფოთეზური, ჯერ არ არის აღმოჩენილი) 0(<7·) 0  სტანილური (?) მხოლოდ გრავიტაციულიყველა ელემენტარული ნაწილაკი უნდა ურთიერთქმედებდეს გრავიტაციულადაც, მაგრამ, ლაბორატორიულ პირობებში ამ ურთიერთგმედების განსაკუთრებული სისუსტის გამო სხვა ურთიერთქმედებებთან შედარებით, ჩვეულებრივ მას უგულებელყოფენ. ჰიგსის ბოზონი  (აღმოჩენილია 2012 წელს, ჯერ არ არის შესწავლილი) 125-126 გევ ელექტრული 0,   (?) 0  ≈  ? ლეპტონებიელექტრონული ნეიტრინო,  0 (<2 ევ) 0  სტაბილური „სუსტი“ელექტრონი,  0.511 მეგევ e ( კ)  სტაბილური ( წ) ელექტროსუსტიმიუონური ნეიტრინო,  0 0  სტაბილური „სუსტი“მიუონი,  105.7 მეგევ    წმ ელექტროსუსტიტაონური ნეიტრინო,  0 0  სტაბილური „სუსტი“ტაონი,  1776.8 მეგევ    წმ ელექტროსუსტი კვარკები„ზედა“,  1.7-3.3 მეგევ , „ფერადი“ ტრიპლეტი  თავისუფალი სახით არ დაიმზირება „ფერადი“ და ელექტროსუსტი„ქვედა“,  4.1-5.8 მეგევ , „ფერადი“ ტრიპლეტი  თავისუფალი სახით არ დაიმზირება „ფერადი“ და ელექტროსუსტი„მომხიბლავი“,  1270 მეგევ , „ფერადი“ ტრიპლეტი  თავისუფალი სახით არ დაიმზირება „ფერადი“ და ელექტროსუსტი„უცნაური“,  80-130 მეგევ , „ფერადი“ ტრიპლეტი  თავისუფალი სახით არ დაიმზირება „ფერადი“ და ელექტროსუსტი„ჭეშმარიტი“ („უმაღლესი“),  172 გევ , „ფერადი“ ტრიპლეტი  თავისუფალი სახით არ დაიმზირება „ფერადი“ და ელექტროსუსტი„მშვენიერი“ („უდაბლესი“),  4.1-4.7 გევ , „ფერადი“ ტრიპლეტი  თავისუფალი სახით არ დაიმზირება „ფერადი“ და ელექტროსუსტი

 იხილეთ აგრეთვე 
ატომური ფიზიკა
ფუნდამენტური ურთიერთქმედება

 ლიტერატურა 

Frank Close (2004) Particle Physics: A Very Short Introduction. Oxford University Press. ISBN 0-19-280434-0.
Ford, Kenneth W. (2005) The Quantum World. Harvard Univ. Press.
Oerter, Robert (2006) The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics. Plume.
Schumm, Bruce A. (2004) Deep Down Things: The Breathtaking Beauty of Particle Physics. Johns Hopkins Univ. Press. ISBN 0-8018-7971-X.

 რესურსები ინტერნეტში 

The Particle Adventure
symmetry magazine
Particle physics – it matters 
 კვანტური ფლუქტუაცია
ელემენტარული ნაწილაკების სტანდარტული მოდელი

სქოლიო

კატეგორია:ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკა