տուն Բանջարեղեն Տարրական մասնիկների ուսումնասիրության հիմնական գործիքը։ Տարրական մասնիկների՝ ատոմների, հադրոնների, քվարկների, լարերի հայտնաբերման պատմությունը: Ֆոտոնը լույսի «կենդանացած» Պլանկի քվանտ է, այսինքն. լույսի իմպուլսի քվանտ

Բանջարեղեն

Տարրական մասնիկների ուսումնասիրության հիմնական գործիքը։ Տարրական մասնիկների՝ ատոմների, հադրոնների, քվարկների, լարերի հայտնաբերման պատմությունը: Ֆոտոնը լույսի «կենդանացած» Պլանկի քվանտ է, այսինքն. լույսի իմպուլսի քվանտ

Ներածություն

1. Տարրական մասնիկների հայտնաբերում

2. Տարրական մասնիկների տեսություններ

2.1. Քվանտային էլեկտրադինամիկա (QED)

2.2. Քվարկի տեսություն

2.3. Էլեկտրաթույլ փոխազդեցության տեսություն

2.4. քվանտային քրոմոդինամիկա

Եզրակացություն

գրականություն

Ներածություն.

20-րդ դարի կեսերին և երկրորդ կեսերին իսկապես զարմանալի արդյունքներ են ձեռք բերվել ֆիզիկայի այն ճյուղերում, որոնք զբաղված են նյութի հիմնարար կառուցվածքի ուսումնասիրությամբ։ Սա առաջին հերթին դրսևորվեց նոր ենթաատոմային մասնիկների մի ամբողջ զանգվածի հայտնաբերմամբ։ Դրանք սովորաբար կոչվում են տարրական մասնիկներ, բայց ոչ բոլորն են իրականում տարրական։ Դրանցից շատերն իրենց հերթին բաղկացած են էլ ավելի տարրական մասնիկներից։

Ենթաատոմային մասնիկների աշխարհն իսկապես բազմազան է: Դրանք ներառում են ատոմային միջուկներ կազմող պրոտոններ և նեյտրոններ, ինչպես նաև միջուկների շուրջ պտտվող էլեկտրոններ։ Բայց կան նաև մասնիկներ, որոնք գործնականում չեն հանդիպում մեզ շրջապատող նյութում։ Նրանց կյանքը չափազանց կարճ է, դա վայրկյանի ամենափոքր մասն է: Այս չափազանց կարճ ժամանակից հետո դրանք քայքայվում են սովորական մասնիկների: Նման անկայուն կարճատև մասնիկները զարմանալիորեն շատ են. դրանցից մի քանի հարյուրն արդեն հայտնի է:

1960-ականներին և 1970-ականներին ֆիզիկոսները լիովին շփոթված էին նոր հայտնաբերված ենթաատոմային մասնիկների առատությունից, բազմազանությունից և անսովորությունից: Կարծես նրանց վերջ չկար։ Միանգամայն անհասկանալի է, թե ինչու են այդքան շատ մասնիկներ։ Արդյո՞ք այս տարրական մասնիկները քաոսային և նյութի պատահական բեկորներ են: Կամ գուցե նրանք կրում են տիեզերքի կառուցվածքը հասկանալու բանալին: Հետագա տասնամյակների ընթացքում ֆիզիկայի զարգացումը ցույց տվեց, որ նման կառույցի գոյության մեջ կասկած չկա։ Քսաներորդ դարի վերջում։ ֆիզիկան սկսում է հասկանալ, թե որն է տարրական մասնիկներից յուրաքանչյուրի նշանակությունը:

Ենթաատոմային մասնիկների աշխարհն ունի խորը և ռացիոնալ կարգ։ Այս կարգը հիմնված է հիմնարար ֆիզիկական փոխազդեցությունների վրա:

1. Տարրական մասնիկների հայտնաբերում.

Տարրական մասնիկների հայտնաբերումը 19-րդ դարի վերջին ֆիզիկայի կողմից ձեռք բերված նյութի կառուցվածքի ուսումնասիրության ընդհանուր առաջընթացի բնական արդյունքն էր։ Պատրաստվել է ատոմների օպտիկական սպեկտրների համապարփակ ուսումնասիրություններով, հեղուկներում և գազերում էլեկտրական երևույթների, ֆոտոէլեկտրականության, ռենտգենյան ճառագայթների, բնական ռադիոակտիվության հայտնաբերմամբ, որոնք վկայում են նյութի բարդ կառուցվածքի առկայության մասին։

Պատմականորեն առաջին հայտնաբերված տարրական մասնիկը էլեկտրոնն էր՝ ատոմներում բացասական տարրական էլեկտրական լիցքի կրողը: 1897 թվականին Ջեյ Ջեյ Թոմսոնը հաստատեց, որ այսպես կոչված. կաթոդային ճառագայթները ձևավորվում են փոքր մասնիկների հոսքով, որոնք կոչվում էին էլեկտրոններ: 1911 թվականին Է.Ռադերֆորդը, բնական ռադիոակտիվ աղբյուրից ալֆա մասնիկները փոխանցելով տարբեր նյութերի բարակ փայլաթիթեղների միջով, պարզեց, որ ատոմներում դրական լիցքը կենտրոնացած է կոմպակտ գոյացություններում՝ միջուկներում, իսկ 1919 թվականին նա հայտնաբերեց պրոտոններ՝ միավոր դրական լիցքով մասնիկներ։ և զանգվածը 1840 անգամ մեծ է էլեկտրոնի զանգվածից: Միջուկը կազմող մեկ այլ մասնիկ՝ նեյտրոնը, հայտնաբերվել է 1932 թվականին Ջ. Չադվիքի կողմից՝ ուսումնասիրելով a-մասնիկների փոխազդեցությունը բերիլիումի հետ։ Նեյտրոնն ունի պրոտոնի զանգվածին մոտ, բայց չունի էլեկտրական լիցք։ Նեյտրոնի հայտնաբերումն ավարտեց մասնիկների՝ ատոմների կառուցվածքային տարրերի և դրանց միջուկների նույնականացումը:

Էլեկտրամագնիսական դաշտի մասնիկի՝ ֆոտոնի գոյության մասին եզրակացությունը ծագում է Մ.Պլանկի աշխատությունից (1900 թ.)։ Ենթադրելով, որ բացարձակապես սև մարմնի էլեկտրամագնիսական ճառագայթման էներգիան քվանտացված է, Պլանքը ստացել է ճառագայթման սպեկտրի ճիշտ բանաձևը։ Զարգացնելով Պլանկի գաղափարը՝ Ա. Էյնշտեյնը (1905 թ.) ենթադրեց, որ էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը (լույսը) իրականում առանձին քվանտների (ֆոտոնների) հոսք է, և դրա հիման վրա նա բացատրեց ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի օրինաչափությունները։ Ֆոտոնի գոյության ուղղակի փորձարարական ապացույցներ են տվել Ռ. Միլիկանը (1912-1915) և Ա. Քոմփթոնը (1922):

Նեյտրինոյի հայտնաբերումը, մասնիկը, որը գրեթե չի փոխազդում նյութի հետ, ծագում է Վ. Պաուլիի (1930 թ.) տեսական ենթադրությունից, որը հնարավորություն է տվել, ենթադրելով նման մասնիկի ծնունդ, վերացնել դժվարությունները պահպանման օրենքի հետ: էներգիա ռադիոակտիվ միջուկների բետա քայքայման գործընթացներում։ Նեյտրինոների գոյությունը փորձնականորեն հաստատվել է միայն 1953 թվականին (Ֆ. Ռեյնս և Կ. Քոուեն, ԱՄՆ)։

30-ականներից մինչև 50-ականների սկիզբը։ տարրական մասնիկների ուսումնասիրությունը սերտորեն կապված էր տիեզերական ճառագայթների ուսումնասիրության հետ։ 1932 թվականին տիեզերական ճառագայթների բաղադրության մեջ Կ.Անդերսոնը հայտնաբերեց պոզիտրոնը (e +)՝ էլեկտրոնի զանգվածով, բայց դրական էլեկտրական լիցքով մասնիկ։ Պոզիտրոնը հայտնաբերված առաջին հակամասնիկն էր։ e+-ի գոյությունը ուղղակիորեն հետևում է էլեկտրոնի հարաբերական տեսությունից, որը մշակել է Պ.Դիրակը (1928-31), պոզիտրոնի հայտնաբերումից կարճ ժամանակ առաջ։ 1936 թվականին ամերիկացի ֆիզիկոսներ Ք.Անդերսոնը և Ս. +.

1947 թվականին, նաև տիեզերական ճառագայթներում, Ս. Փաուելի խումբը հայտնաբերել է p+ և p- մեզոններ՝ 274 էլեկտրոնային զանգվածով, որոնք կարևոր դեր են խաղում միջուկներում նեյտրոնների հետ պրոտոնների փոխազդեցության մեջ։ Նման մասնիկների գոյությունն առաջարկել է Հ.Յուկավան 1935թ.

40-ականների վերջ - 50-ականների սկիզբ. նշանավորվել են անսովոր հատկություններով մասնիկների մեծ խմբի հայտնաբերմամբ, որը կոչվում է «տարօրինակ»: Այս խմբի առաջին մասնիկները՝ K + - և K - մեզոնները, L-, S + -, S- -, X- - հիպերոնները, հայտնաբերվել են տիեզերական ճառագայթներում, տարօրինակ մասնիկների հետագա բացահայտումները կատարվել են արագացուցիչների մոտ՝ կայանքներում, որոնք ստեղծում են. արագ պրոտոնների և էլեկտրոնների ինտենսիվ հոսքեր: Նյութի հետ բախվելիս արագացված պրոտոններն ու էլեկտրոնները առաջացնում են նոր տարրական մասնիկներ, որոնք դառնում են ուսումնասիրության առարկա։

50-ականների սկզբից։ արագացուցիչները դարձել են տարրական մասնիկների ուսումնասիրության հիմնական գործիքը։ 70-ական թթ. արագացուցիչներում ցրված մասնիկների էներգիաները կազմում էին տասնյակ և հարյուր միլիարդավոր էլեկտրոնային վոլտ (GeV): Մասնիկների էներգիաները մեծացնելու ցանկությունը պայմանավորված է նրանով, որ բարձր էներգիաները հնարավորություն են տալիս ուսումնասիրել նյութի կառուցվածքը ավելի կարճ հեռավորությունների վրա, այնքան բարձր է բախվող մասնիկների էներգիան։ Արագացուցիչները զգալիորեն մեծացրել են նոր տվյալների ստացման արագությունը և կարճ ժամանակում ընդլայնել ու հարստացրել են միկրոաշխարհի հատկությունների մասին մեր գիտելիքները։ Տարօրինակ մասնիկները ուսումնասիրելու համար արագացուցիչների օգտագործումը հնարավորություն տվեց ավելի մանրամասն ուսումնասիրել դրանց հատկությունները, մասնավորապես, դրանց քայքայման առանձնահատկությունները և շուտով հանգեցրեց կարևոր հայտնագործության. հայելային արտացոլման գործողություն - այսպես կոչված. տարածությունների խախտում, պարիտետ (1956)։ Միլիարդավոր էլեկտրոն վոլտ էներգիա ունեցող պրոտոնային արագացուցիչների գործարկումը հնարավորություն տվեց հայտնաբերել ծանր հակամասնիկներ՝ հակապրոտոն (1955), հականեյտրոն (1956) և հակասիգմա հիպերոններ (1960): 1964 թվականին հայտնաբերվեց W- ամենածանր հիպերոնը (մոտ երկու պրոտոնի զանգվածով)։ 1960-ական թթ արագացուցիչների մոտ հայտնաբերվեցին մեծ թվով ծայրահեղ անկայուն (համեմատած այլ անկայուն տարրական մասնիկների) մասնիկներ, որոնք կոչվում էին «ռեզոնանսներ»: Ռեզոնանսների մեծ մասի զանգվածները գերազանցում են պրոտոնի զանգվածը։ Դրանցից առաջինը D1 (1232) հայտնի է 1953 թվականից։ Պարզվեց, որ ռեզոնանսները կազմում են տարրական մասնիկների հիմնական մասը։

1962 թվականին պարզվեց, որ գոյություն ունի երկու տարբեր նեյտրինո՝ էլեկտրոն և մյուոն: 1964 թվականին չեզոք K-մեզոնների քայքայման ժամանակ հայտնաբերվեց, այսպես կոչված, ոչ պահպանումը։ համակցված պարիտետ (ներդրվել է Լի Ցուն-տաոյի և Յան Չեն-Նինգի կողմից և անկախ Լ. Դ. Լանդաուի կողմից 1956 թվականին), ինչը նշանակում է ժամանակի արտացոլման գործողության մեջ ֆիզիկական գործընթացների վարքագծի վերաբերյալ սովորական տեսակետները վերանայելու անհրաժեշտություն։

1974 թվականին հայտնաբերվեցին զանգվածային (3-4 պրոտոնային զանգվածներ) և միևնույն ժամանակ համեմատաբար կայուն y-մասնիկներ՝ ռեզոնանսների համար անսովոր երկար կյանքով։ Պարզվեց, որ դրանք սերտորեն կապված են տարրական մասնիկների նոր ընտանիքի՝ «հմայվածների» հետ, որոնց առաջին ներկայացուցիչները (D0, D+, Lс) հայտնաբերվել են 1976 թվականին: 1975 թվականին առաջին տեղեկությունները ստացվել են ծանր անալոգի գոյության մասին: ստացվել է էլեկտրոն և մյուոն (ծանր լեպտոն t): 1977 թվականին հայտնաբերվեցին Ў-մասնիկներ՝ տասը պրոտոնային զանգվածի զանգվածով։

Այսպիսով, էլեկտրոնի հայտնաբերումից հետո անցած տարիների ընթացքում բացահայտվել են նյութի տարբեր միկրոմասնիկների հսկայական քանակություն։ Տարրական մասնիկների աշխարհը բավականին բարդ է ստացվել։ Հայտնաբերված տարրական մասնիկների հատկությունները շատ առումներով անսպասելի են ստացվել։ Դրանք նկարագրելու համար, բացի դասական ֆիզիկայից փոխառված բնութագրերից, ինչպիսիք են էլեկտրական լիցքը, զանգվածը, անկյունային իմպուլսը, անհրաժեշտ էր ներմուծել բազմաթիվ նոր հատուկ բնութագրեր, մասնավորապես՝ նկարագրել տարօրինակ տարրական մասնիկներ՝ տարօրինակություն (K. Nishijima, M. Գել-Ման, 1953), «հմայված» տարրական մասնիկներ՝ «հմայքը» (ամերիկացի ֆիզիկոսներ Ջ. Բյորկեն, Ս. Գլաշոու, 1964); արդեն վերը նշված բնութագրերի անվանումները արտացոլում են տարրական մասնիկների հատկությունների անսովոր բնույթը, որոնք նրանք նկարագրում են:

Եվ ցանկալի արժեքները: Գործողությունների հաջորդականությունը, որոնք պետք է կատարվեն նախնական տվյալներից ցանկալի արժեքներին անցնելու համար, կոչվում է ալգորիթմ: 2. Տարրական մասնիկների մոդելների պատմական զարգացումը 2.1 Տարրական մասնիկների ֆիզիկայի զարգացման երեք փուլ Առաջին փուլ: Էլեկտրոնից մինչև պոզիտրոն՝ 1897-1932 (տարրական մասնիկներ՝ «Դեմոկրիտի ատոմները» ավելի խորը մակարդակում) Երբ հունական...

Սահմանափակ թվով երևույթներ՝ Նյուտոնի մեխանիկա կամ տեխնոլոգիայի օպտիմալ կամ կատարյալ ստեղծումից հեռու՝ «Տիտանիկ» ինքնաթիռ, «Տու-144» ինքնաթիռ, «Կոնկորդ», «Չեռնոբիլի» ատոմակայան, «Շաթլ» շարքի տիեզերանավեր և շատ ու շատ ավելին: 3. Գիտության մեջ համակարգված մոտեցման մշակում 3.1 Ֆիզիկական գիտելիքների համակարգման վաղ փորձեր Առաջին իսկապես հաջող փորձը՝ համակարգելու գիտելիքները ...

ՊԼԱՆ

Ներածություն

1. Տարրական մասնիկների հայտնաբերում

2. Տարրական մասնիկների տեսություններ

2.1. Քվանտային էլեկտրադինամիկա (QED)

2.2. Քվարկի տեսություն

2.3. Էլեկտրաթույլ փոխազդեցության տեսություն

2.4. քվանտային քրոմոդինամիկա

Եզրակացություն

գրականություն

Ներածություն.

1. Տարրական մասնիկների հայտնաբերում.

2. Տարրական մասնիկների տեսություններ

2.1. Քվանտային էլեկտրադինամիկա (QED)

Քվանտային մեխանիկան հնարավորություն է տալիս նկարագրել տարրական մասնիկների շարժումը, բայց ոչ դրանց առաջացումը կամ ոչնչացումը, այսինքն՝ այն օգտագործվում է միայն մասնիկների մշտական քանակով համակարգեր նկարագրելու համար։ Քվանտային մեխանիկայի ընդհանրացումը դաշտի քվանտային տեսությունն է. դա անսահման թվով ազատության աստիճաններով համակարգերի քվանտային տեսություն է (ֆիզիկական դաշտեր): Նման տեսության անհրաժեշտությունը առաջանում է քվանտ-ալիքային դուալիզմի, բոլոր մասնիկների մեջ ալիքային հատկությունների առկայության պատճառով: Դաշտի քվանտային տեսության մեջ փոխազդեցությունը ներկայացվում է որպես դաշտային քվանտների փոխանակման արդյունք։

կեսերին քսաներորդ դարի. ստեղծվել է էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության տեսությունը. QED-ի քվանտային էլեկտրադինամիկան ֆոտոնների և էլեկտրոնների փոխազդեցության տեսություն է, որը մտածված է ամենափոքր մանրամասնությամբ և հագեցած է կատարյալ մաթեմատիկական ապարատով: QED-ը հիմնված է էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության նկարագրության վրա՝ օգտագործելով վիրտուալ ֆոտոնների՝ դրա կրիչների հայեցակարգը: Այս տեսությունը բավարարում է ինչպես քվանտային տեսության, այնպես էլ հարաբերականության հիմնական սկզբունքները։

Տեսության կենտրոնում մեկ լիցքավորված մասնիկի կողմից մեկ ֆոտոնի արտանետման կամ կլանման ակտերի վերլուծությունն է, ինչպես նաև էլեկտրոն-պոզիտրոն զույգի ոչնչացումը ֆոտոնի կամ նման զույգի առաջացումը ֆոտոնների կողմից։

Եթե դասական նկարագրության մեջ էլեկտրոնները ներկայացված են որպես պինդ կետային գնդակ, ապա QED-ում էլեկտրոնը շրջապատող էլեկտրամագնիսական դաշտը համարվում է որպես վիրտուալ ֆոտոնների ամպ, որն անխնա հետևում է էլեկտրոնին՝ շրջապատելով այն էներգիայի քվանտաներով: Այն բանից հետո, երբ էլեկտրոնը արձակում է ֆոտոն, այն ստեղծում է (վիրտուալ) էլեկտրոն-պոզիտրոն ծակոտի, որը կարող է ոչնչացվել՝ ձևավորելով նոր ֆոտոն: Վերջինս կարող է կլանվել սկզբնական ֆոտոնով, բայց կարող է առաջացնել նոր զույգ և այլն։ Այսպիսով, էլեկտրոնը ծածկված է վիրտուալ ֆոտոնների, էլեկտրոնների և պոզիտրոնների ամպով, որոնք գտնվում են դինամիկ հավասարակշռության վիճակում։ Ֆոտոնները շատ արագ հայտնվում և անհետանում են, իսկ էլեկտրոնները տարածության մեջ շարժվում են ոչ այնքան հստակ հետագծերով։ Դեռևս հնարավոր է այս կամ այն կերպ որոշել ուղու մեկնարկային և ավարտական կետերը` ցրվելուց առաջ և հետո, բայց ուղին ինքնին շարժման սկզբի և վերջի միջև ընկած ժամանակահատվածում մնում է չսահմանված:

Փոխազդեցության նկարագրությունը կրող մասնիկի օգնությամբ հանգեցրեց ֆոտոն հասկացության ընդլայնմանը։ Ներդրված են իրական (մեզ տեսանելի լույսի քվանտ) և վիրտուալ (անցողիկ, ուրվական) ֆոտոն հասկացությունները, որոնք «տեսնում են» միայն ցրման ենթարկվող լիցքավորված մասնիկները։

Ստուգելու համար, թե արդյոք տեսությունը համապատասխանում է իրականությանը, ֆիզիկոսները կենտրոնացան հատուկ հետաքրքրություն ներկայացնող երկու էֆեկտների վրա։ Առաջինը վերաբերում էր ջրածնի ատոմի էներգիայի մակարդակներին՝ ամենապարզ ատոմին։ Ըստ QED-ի, մակարդակները պետք է մի փոքր շեղվեն այն դիրքի համեմատ, որը նրանք կզբաղեցնեին վիրտուալ ֆոտոնների բացակայության դեպքում: QED-ի երկրորդ որոշիչ փորձարկումը վերաբերում էր էլեկտրոնի սեփական մագնիսական պահի չափազանց փոքր ուղղմանը: QED ստուգման տեսական և փորձարարական արդյունքները համընկնում են ամենաբարձր ճշգրտության հետ՝ ավելի քան ինը տասնորդական տեղ: Նման ապշեցուցիչ համապատասխանությունը իրավունք է տալիս դիտարկել QED-ը որպես գոյություն ունեցող բնական գիտությունների տեսություններից ամենակատարյալը։

Նմանատիպ հաղթանակից հետո QED-ն ընդունվեց որպես երեք այլ հիմնարար փոխազդեցությունների քվանտային նկարագրության մոդել: Իհարկե, այլ փոխազդեցությունների հետ կապված դաշտերը պետք է համապատասխանեն այլ կրող մասնիկներին։

2.2. Քվարկի տեսություն

Քվարկների տեսությունը հադրոնների կառուցվածքի տեսությունն է։ Այս տեսության հիմնական գաղափարը շատ պարզ է. Բոլոր հադրոնները կառուցված են ավելի փոքր մասնիկներից, որոնք կոչվում են քվարկներ: Սա նշանակում է, որ քվարկներն ավելի շատ տարրական մասնիկներ են, քան հադրոնները։ Քվարկները կրում են կոտորակային էլեկտրական լիցք. նրանք ունեն լիցք, որը կամ -1/3 կամ +2/3 է հիմնարար միավորի՝ էլեկտրոնի լիցքը։ Երկու և երեք քվարկների համակցությունը կարող է ունենալ ընդհանուր լիցք, որը հավասար է զրոյի կամ մեկին: Բոլոր քվարկներն ունեն սպին S, ուստի դրանք ֆերմիոններ են: Քվարկների տեսության հիմնադիրներ Գել-Մանն ու Ցվեյգը, հաշվի առնենք, որ բոլոր հայտնիները 60-ական թթ. հադրոնները ներկայացրել են քվարկների երեք տեսակ (համեր)՝ u (վերևից), d (ներքևից ներքև) և s (տարօրինակից - տարօրինակ):

Քվարկները կարող են միավորվել միմյանց հետ երկու հնարավոր եղանակներից մեկով. Երեք քվարկները կազմում են համեմատաբար ծանր մասնիկներ՝ բարիոններ, ինչը նշանակում է «ծանր մասնիկներ»։ Ամենահայտնի բարիոններն են նեյտրոնը և պրոտոնը։ Ավելի թեթև քվարկ-հակակվարկ զույգերը ձևավորում են մեզոններ կոչվող մասնիկներ՝ «միջանկյալ մասնիկներ»։ Օրինակ՝ պրոտոնը բաղկացած է երկու u-ից և մեկ d-քվարկից (uud), իսկ նեյտրոնը՝ երկու d-քվարկից և մեկ u-քվարկից (udd): Որպեսզի քվարկների այս «եռյակը» չքայքայվի. դրանք պահող ուժ է պետք, որոշակի «սոսինձ»։

Պարզվեց, որ միջուկում նեյտրոնների և պրոտոնների միջև առաջացած փոխազդեցությունը պարզապես քվարկների միջև ավելի հզոր փոխազդեցության մնացորդային ազդեցություն է: Սա բացատրեց, թե ինչու է ուժեղ ուժը թվում այդքան բարդ: Երբ պրոտոնը «կպչում» է նեյտրոնին կամ մեկ այլ պրոտոնին, փոխազդեցության մեջ ներգրավված են վեց քվարկներ, որոնցից յուրաքանչյուրը փոխազդում է բոլոր մյուսների հետ։ Ուժերի զգալի մասը ծախսվում է քվարկների եռյակի ուժեղ սոսնձման վրա, իսկ մի փոքր մասը ծախսվում է քվարկների երկու եռյակների միմյանց հետ կապելու վրա։ (Բայց պարզվեց, որ քվարկները նույնպես մասնակցում են թույլ փոխազդեցություններին: Թույլ փոխազդեցությունը կարող է փոխել քվարկի համը: Նեյտրոնի քայքայումը հենց այսպես է տեղի ունենում: Նեյտրոնի d-քվարկներից մեկը վերածվում է u-քվարկի: և ավելորդ լիցքը տանում է միաժամանակ ծնված էլեկտրոնը: Նմանապես, համի փոփոխությունը, թույլ փոխազդեցությունը հանգեցնում են այլ հադրոնների քայքայման:

Այն փաստը, որ բոլոր հայտնի հադրոնները կարելի է ստանալ երեք հիմնական մասնիկների տարբեր համակցություններից, քվարկների տեսության հաղթանակն էր: Բայց 70-ական թթ. հայտնաբերվել են նոր հադրոններ (psi-մասնիկներ, upsilon meson և այլն)։ Սա հարված հասցրեց քվարկների տեսության առաջին տարբերակին, քանի որ դրա մեջ տեղ չկար մեկ նոր մասնիկի համար։ Քվարկների և նրանց անտիկվարկերի բոլոր հնարավոր համակցություններն արդեն սպառվել են։

Խնդիրը լուծվեց երեք նոր համերի ներմուծմամբ։ Անունը ստացել են՝ հմայքը (հմայքը), կամ հետ; բ-քվարկ (ներքևից՝ ներքև, իսկ ավելի հաճախ՝ գեղեցկություն՝ գեղեցկություն կամ հմայքը); այնուհետև ներկայացվեց մեկ այլ համ՝ t (վերևից վերև):

Քվարկները միմյանց պահում են ուժեղ ուժով: Ուժեղ փոխազդեցության կրողներն են գլյուոնները (գունավոր լիցքերը)։ Տարրական մասնիկների ֆիզիկայի ոլորտը, որն ուսումնասիրում է քվարկների և գլյուոնների փոխազդեցությունը, կոչվում է քվանտային քրոմոդինամիկա։ Ինչպես քվանտային էլեկտրադինամիկան էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության տեսությունն է, այնպես էլ քվանտային քրոմոդինամիկան ուժեղ փոխազդեցության տեսությունն է։

Թեև քվարկների սխեմայից որոշակի դժգոհություն կա, ֆիզիկոսների մեծամասնությունը քվարկներին համարում է իսկապես տարրական մասնիկներ՝ կետային, անբաժանելի և առանց ներքին կառուցվածքի: Այս առումով նրանք նման են լեպտոնների, և վաղուց ենթադրվում էր, որ պետք է խորը հարաբերություններ լինեն այս երկու տարբեր, բայց կառուցվածքով նման ընտանիքների միջև:

Այսպիսով, իսկապես տարրական մասնիկների (չհաշված հիմնարար փոխազդեցությունների կրողներին) ամենահավանական թիվը 20-րդ դարի վերջում 48 է։ Դրանցից լեպտոններ (6x2) = 12 գումարած քվարկներ (6x3)x2 = 36։

2.3. Էլեկտրաթույլ փոխազդեցության տեսություն

20-րդ դարի 70-ական թվականներին բնական գիտության մեջ տեղի ունեցավ ակնառու իրադարձություն. չորս ֆիզիկոսների երկու փոխազդեցությունները միավորվեցին մեկի մեջ: Բնության հիմնարար հիմքերի պատկերը որոշ չափով պարզեցվել է։ Էլեկտրամագնիսական և թույլ փոխազդեցությունները, որոնք թվացյալ բնույթով շատ տարբեր են, իրականում պարզվեց, որ մեկ այսպես կոչվածի երկու տեսակ են: էլեկտրաթույլ փոխազդեցություն: Էլեկտրաթույլ փոխազդեցության տեսությունը վճռականորեն ազդեց տարրական մասնիկների ֆիզիկայի հետագա զարգացման վրա 20-րդ դարի վերջում։

Այս տեսության կառուցման հիմնական գաղափարը թույլ փոխազդեցության նկարագրությունն էր չափիչ դաշտի հայեցակարգի տեսանկյունից, ըստ որի փոխազդեցությունների էությունը հասկանալու բանալին համաչափությունն է: 20-րդ դարի երկրորդ կեսի ֆիզիկայի հիմնարար գաղափարներից մեկը։ այն համոզմունքն է, որ բոլոր փոխազդեցությունները գոյություն ունեն միայն բնության մեջ վերացական սիմետրիաների որոշակի շարք պահպանելու համար: Ի՞նչ կապ ունի համաչափությունը հիմնարար փոխազդեցությունների հետ: Առաջին հայացքից պարադոքսալ ու անհասկանալի է թվում նման կապի գոյության մասին ենթադրությունը։

Նախ այն մասին, թե ինչ է նշանակում համաչափություն: Ընդհանրապես ընդունված է, որ առարկան ունի սիմետրիա, եթե առարկան մնում է անփոփոխ այն փոխակերպելու այս կամ այն գործողության արդյունքում։ Այսպիսով, գունդը սիմետրիկ է, քանի որ այն նույն տեսքն ունի, երբ պտտվում է իր կենտրոնից ցանկացած անկյան տակ: Էլեկտրականության օրենքները սիմետրիկ են դրական լիցքերը բացասականով փոխարինելու առումով և հակառակը։ Այսպիսով, համաչափություն ասելով մենք հասկանում ենք անփոփոխություն ինչ-որ գործողության նկատմամբ:

Կան տարբեր տեսակի համաչափություններ՝ երկրաչափական, հայելային, ոչ երկրաչափական։ Ոչ երկրաչափականների թվում կան այսպես կոչված չափիչի համաչափություններ. Չափաչափերի համաչափությունները վերացական են և ուղղակիորեն ամրագրված չեն: Դրանք կապված են հետհաշվարկի փոփոխության հետ մակարդակ, մասշտաբ կամ արժեքորոշ ֆիզիկական քանակություն . Համակարգն ունի չափիչի համաչափություն, եթե դրա բնույթը մնում է անփոփոխ այս տեսակի փոխակերպման ժամանակ:Այսպիսով, օրինակ, ֆիզիկայում աշխատանքը կախված է բարձրությունների տարբերությունից, այլ ոչ թե բացարձակ բարձրությունից; լարումը - պոտենցիալ տարբերությունից, և ոչ թե դրանց բացարձակ արժեքներից և այլն: Համաչափությունները, որոնց վրա հիմնված է չորս հիմնարար փոխազդեցությունների ըմբռնման վերանայումը, հենց այդպիսին են: Չափաչափի փոխակերպումները կարող են լինել գլոբալ կամ տեղական: Չափաչափի փոխակերպումները, որոնք տարբերվում են կետից կետ, հայտնի են որպես «տեղական» չափիչ փոխակերպումներ: Բնության մեջ կան մի շարք տեղական չափիչների համաչափություններ, և համապատասխան քանակի դաշտեր են անհրաժեշտ՝ փոխհատուցելու այս չափիչի փոխակերպումները: Ուժային դաշտերը կարող են դիտվել որպես միջոց, որով բնությունը ստեղծում է իր բնորոշ տեղական չափիչ համաչափությունները:Չափաչափի համաչափության հայեցակարգի նշանակությունը կայանում է նրանում, որ դրա շնորհիվ տեսականորեն մոդելավորվում են բնության մեջ տեղի ունեցող բոլոր չորս հիմնարար փոխազդեցությունները: Դրանք բոլորը կարելի է համարել որպես չափիչ դաշտեր։

Ներկայացնելով թույլ փոխազդեցությունը որպես չափիչ դաշտ՝ ֆիզիկոսները ելնում են նրանից, որ թույլ փոխազդեցությանը մասնակցող բոլոր մասնիկները ծառայում են որպես նոր տեսակի դաշտի՝ թույլ ուժերի դաշտի աղբյուրներ։ Թույլ փոխազդող մասնիկները, ինչպիսիք են էլեկտրոնները և նեյտրինոները, կրում են «թույլ լիցք», որը նման է էլեկտրական լիցքին և այս մասնիկները կապում է թույլ դաշտի հետ։

Թույլ փոխազդեցության դաշտը որպես չափիչ դաշտ ներկայացնելու համար նախ անհրաժեշտ է սահմանել համապատասխան չափիչի համաչափության ճշգրիտ ձևը: Փաստն այն է, որ թույլ փոխազդեցության համաչափությունը շատ ավելի բարդ է, քան էլեկտրամագնիսականը։ Ի վերջո, այս փոխազդեցության մեխանիզմն ավելի բարդ է: Նախ, նեյտրոնի քայքայումին, օրինակ, թույլ փոխազդեցությանը մասնակցում են առնվազն չորս տարբեր տեսակի մասնիկներ (նեյտրոն, պրոտոն, էլեկտրոն և նեյտրինո)։ Երկրորդ՝ թույլ ուժերի գործողությունը հանգեցնում է դրանց բնույթի փոփոխության (թույլ փոխազդեցության պատճառով որոշ մասնիկների փոխակերպում մյուսների)։ Ընդհակառակը, էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունը չի փոխում դրան մասնակցող մասնիկների բնույթը։

Սա որոշում է այն փաստը, որ թույլ փոխազդեցությունը համապատասխանում է ավելի բարդ չափիչի համաչափությանը, որը կապված է մասնիկների բնույթի փոփոխության հետ: Պարզվեց, որ այստեղ սիմետրիա պահպանելու համար անհրաժեշտ է երեք նոր ուժային դաշտ՝ ի տարբերություն մեկ էլեկտրամագնիսական դաշտի։ Ստացվել է նաև այս երեք դաշտերի քվանտային նկարագրությունը՝ պետք է լինեն երեք նոր տեսակի մասնիկներ՝ փոխազդեցության կրիչներ, յուրաքանչյուր դաշտի համար մեկը։ Դրանք բոլորը կոչվում են ծանր վեկտորային բոզոններ՝ սպին 1-ով և թույլ փոխազդեցության կրողներ են։

W+ և W մասնիկները թույլ փոխազդեցության հետ կապված երեք դաշտերից երկուսի կրողներն են: Երրորդ դաշտը համապատասխանում է էլեկտրականորեն չեզոք կրող մասնիկին, որը կոչվում է Z-մասնիկ։ Z-մասնիկի առկայությունը նշանակում է, որ թույլ փոխազդեցությունը կարող է չուղեկցվել էլեկտրական լիցքի տեղափոխմամբ։

Ինքնաբուխ սիմետրիայի խախտման հայեցակարգը առանցքային դեր է խաղացել էլեկտրաթույլ փոխազդեցության տեսության ստեղծման գործում. խնդրի յուրաքանչյուր լուծում չէ, որ պետք է ունենա իր սկզբնական մակարդակի բոլոր հատկությունները: Այսպիսով, այն մասնիկները, որոնք բոլորովին տարբեր են ցածր էներգիաների դեպքում, իրականում կարող են լինել նույն մասնիկը բարձր էներգիայի դեպքում, բայց տարբեր վիճակներում: Ելնելով սիմետրիայի ինքնաբուխ խախտման գաղափարից՝ էլեկտրաթույլ փոխազդեցության տեսության հեղինակներին՝ Վայնբերգին և Սալամին, հաջողվել է լուծել մի մեծ տեսական խնդիր՝ նրանք միավորել են անհամատեղելի թվացող բաները (թույլ փոխազդեցության կրիչների զգալի զանգված, մի կողմից. և չափիչի անփոփոխության գաղափարը, որը ենթադրում է չափիչ դաշտի երկարաժամկետ բնույթ և նշանակում է կրող մասնիկների զրոյական հանգստի զանգված, մյուս կողմից) և այդպիսով համակցված էլեկտրամագնիսականությունը և թույլ փոխազդեցությունը չափիչ դաշտի միասնական տեսության մեջ:

Այս տեսության մեջ ներկայացված են միայն չորս դաշտեր՝ էլեկտրամագնիսական դաշտը և թույլ փոխազդեցություններին համապատասխանող երեք դաշտեր։ Բացի այդ, ներդրվել է սկալյար դաշտ (այսպես կոչված՝ Հիգսի դաշտեր), որը հաստատուն է ողջ տիեզերքում, որի հետ մասնիկները փոխազդում են տարբեր ձևերով, ինչը որոշում է նրանց զանգվածների տարբերությունը։ (Սկալյար դաշտի քվանտան նոր տարրական մասնիկներ են զրոյական սպինով: Դրանք կոչվում են Հիգս (ֆիզիկոս Պ. Հիգսի անունով, ով առաջարկել է դրանց գոյությունը): Նման Հիգսի բոզոնների թիվը կարող է հասնել մի քանի տասնյակի: Նման բոզոններ դեռ չեն եղել: փորձնականորեն հայտնաբերված: Ֆիզիկոսները դրանց գոյությունը համարում են կամընտիր, բայց կատարյալ տեսական մոդել առանց Հիգսի բոզոնների դեռ չի գտնվել) Սկզբում W և Z քվանտները զանգված չունեն, սակայն սիմետրիայի խախտումը հանգեցնում է նրան, որ որոշ Հիգսի մասնիկներ միաձուլվում են W և Z մասնիկների հետ՝ օժտելով նրանց զանգվածով։

Էլեկտրամագնիսական և թույլ փոխազդեցությունների հատկությունների տարբերությունները տեսությամբ բացատրվում են որպես սիմետրիայի խախտում։ Եթե համաչափությունը չխախտվեր, ապա երկու փոխազդեցությունները մեծությամբ համեմատելի կլինեն։ Սիմետրիայի խախտումը հանգեցնում է թույլ փոխազդեցության կտրուկ նվազմանը: Կարելի է ասել, որ թույլ փոխազդեցությունն այնքան փոքր է, քանի որ W և Z մասնիկները շատ զանգվածային են։ Լեպտոնները հազվադեպ են մոտենում նման փոքր հեռավորություններին (r< 1 0 n см., где n = - 1 6). Но при больших энергиях (>1 0 0 ԳեՎ), երբ W և Z մասնիկները կարող են ազատորեն արտադրվել, W և Z բոզոնների փոխանակումը նույնքան հեշտ է, որքան ֆոտոնների փոխանակումը (անզանգված մասնիկներ): Ֆոտոնների և բոզոնների տարբերությունը ջնջվում է։Այս պայմաններում պետք է լինի ամբողջական համաչափություն էլեկտրամագնիսական և թույլ փոխազդեցությունների միջև՝ էլեկտրաթույլ փոխազդեցությունը։

Նոր տեսության փորձարկումը պետք է հաստատեր հիպոթետիկ W և Z մասնիկների առկայությունը։ Նրանց բացահայտումը հնարավոր դարձավ միայն նորագույն տիպի շատ մեծ արագացուցիչների ստեղծմամբ։ 1983 թվականին W և Z մասնիկների հայտնաբերումը նշանակեց էլեկտրաթույլ փոխազդեցության տեսության հաղթանակը։ Չորս հիմնարար փոխազդեցությունների մասին խոսելու կարիք այլեւս չկար։ Մնացել է երեքը։

2.4. քվանտային քրոմոդինամիկա

Հիմնարար փոխազդեցությունների մեծ միավորման ճանապարհին հաջորդ քայլը ուժեղ փոխազդեցության միաձուլումն է էլեկտրաթույլ փոխազդեցության հետ: Դա անելու համար անհրաժեշտ է ուժեղ փոխազդեցությանը տալ չափիչ դաշտի առանձնահատկությունները և ներկայացնել իզոտոպային համաչափության ընդհանրացված գաղափար: Ուժեղ փոխազդեցությունը կարելի է համարել որպես գլյուոնների փոխանակման արդյունք, որն ապահովում է քվարկների (զույգերով կամ եռյակներով) կապը հադրոնների հետ։

Այստեղ միտքը հետևյալն է. Յուրաքանչյուր քվարկ ունի էլեկտրական լիցքի անալոգը, որը ծառայում է որպես գլյուոնային դաշտի աղբյուր։ Այն կոչվում էր գույն (Իհարկե, այս անունը սովորական գույնի հետ կապ չունի): Եթե էլեկտրամագնիսական դաշտը առաջանում է միայն մեկ տեսակի լիցքից, ապա ավելի բարդ գլյուոնային դաշտ ստեղծելու համար պահանջվում է երեք տարբեր գունային լիցք։ Յուրաքանչյուր քվարկ «գունավոր» է երեք հնարավոր գույներից մեկում, որոնք, միանգամայն կամայականորեն, անվանվել են կարմիր, կանաչ և կապույտ: Եվ համապատասխանաբար, անտիկվարկները հակակարմիր, հակականաչ և հակակապույտ են:

Հաջորդ փուլում ուժեղ փոխազդեցության տեսությունը զարգանում է նույն գծերով, ինչ թույլ փոխազդեցության տեսությունը։ Տեղական չափիչի համաչափության պահանջը (այսինքն՝ անփոփոխությունը գունային փոփոխությունների նկատմամբ տարածության յուրաքանչյուր կետում) հանգեցնում է փոխհատուցող ուժային դաշտերի ներդրման անհրաժեշտությանը: Ընդամենը պահանջվում է ութ նոր փոխհատուցող ուժի դաշտ: Այս դաշտերը կրող մասնիկները գլյուոններ են, և, հետևաբար, տեսությունից հետևում է, որ պետք է լինի ութ տարբեր տեսակի գլյուոններ։ (Մինչ էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության կրողը միայն մեկն է (ֆոտոն), իսկ թույլ փոխազդեցության կրողները երեքն են: Գլյուոններն ունեն զրոյական հանգստի զանգված և պտտվում են 1: Գլյուոնները նույնպես ունեն տարբեր գույներ, բայց ոչ մաքուր, այլ խառը (օրինակ. , կապույտ- հակականաչ): Հետեւաբար, գլյուոնի արտանետումը կամ կլանումը ուղեկցվում է քվարկի գույնի փոփոխությամբ («գույների խաղ»)։ Այսպիսով, օրինակ, կարմիր քվարկը, կորցնելով կարմիր-հակակապույտ գլյուոնը, վերածվում է կապույտ քվարկի, իսկ կանաչ քվարկը, կլանելով կապույտ-հակականաչ գլյուոնը, վերածվում է կապույտ քվարկի: Օրինակ, պրոտոնում երեք քվարկներ անընդհատ գլյուոններ են փոխանակում՝ փոխելով դրանց գույնը։ Այնուամենայնիվ, նման փոփոխությունները կամայական չեն, այլ ենթարկվում են խիստ կանոնի. ցանկացած պահի երեք քվարկների «ընդհանուր» գույնը պետք է լինի սպիտակ լույսը, այսինքն. «կարմիր + կանաչ + կապույտ» գումարը: Սա վերաբերում է նաև մեզոններին, որոնք բաղկացած են քվարկ-հակակվարք զույգից։ Քանի որ հակաքվարկը բնութագրվում է հակագույնով, նման համակցությունն ակնհայտորեն անգույն է («սպիտակ»), օրինակ՝ կարմիր քվարկը հակակարմիր քվարկի հետ միասին կազմում է անգույն մեզոն։

Քվանտային քրոմոդինամիկայի տեսանկյունից (գույնի քվանտային տեսություն) ուժեղ փոխազդեցությունը ոչ այլ ինչ է, քան բնության որոշակի վերացական սիմետրիա պահպանելու ցանկություն. բոլոր հադրոնների սպիտակ գույնի պահպանումը դրանց բաղկացուցիչ մասերի գույնը փոխելիս: Քվանտային քրոմոդինամիկան հիանալի բացատրում է այն կանոնները, որոնց ենթարկվում են քվարկների բոլոր համակցությունները, գլյուոնների փոխազդեցությունը միմյանց հետ (գլյուոնը կարող է քայքայվել երկու գլյուոնների կամ միաձուլել երկու գլյուոններ մեկի մեջ, ահա թե ինչու են ոչ գծային տերմինները հայտնվում գլյուոնային դաշտի հավասարման մեջ), բարդ հադրոնի կառուցվածք, որը բաղկացած է քվարկների ամպերի մեջ «հագցված» և այլն:

Հնարավոր է, որ վաղաժամ է գնահատել քվանտային քրոմոդինամիկան որպես ուժեղ ուժի վերջնական և ամբողջական տեսություն, սակայն դրա ձեռքբերումները, այնուամենայնիվ, խոստումնալից են։

Եզրակացություն.

Տարրական մասնիկների բազմաթիվ հատկությունների ծագումը և դրանց բնածին փոխազդեցությունների բնույթը հիմնականում մնում են անհասկանալի: Հավանաբար, բոլոր ներկայացումների մեկից ավելի վերակառուցում և միկրոմասնիկների հատկությունների և տարածություն-ժամանակի երկրաչափական հատկությունների միջև փոխհարաբերությունների շատ ավելի խորը ըմբռնում կպահանջվի նախքան տարրական մասնիկների տեսության կառուցումը:

ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ

Ալեքսեև Վ.Պ. Մարդկության ձևավորումը. Մ., 1984: Bohr N. Ատոմային ֆիզիկա և մարդկային գիտելիքներ. Մ., 1961 Ծնվել է Մ.Էյնշտեյնի հարաբերականության տեսությունը Մ., 1964 թ.

Դորֆման Յա.Գ. Ֆիզիկայի համաշխարհային պատմությունը 19-րդ դարի սկզբից մինչև 20-րդ դարի կեսերը։ Մ., 1979:

Kaempfer F. Ճանապարհ դեպի ժամանակակից ֆիզիկա. Մ., 1972։

Նայդիշ Վ.Մ. Ժամանակակից բնագիտության հասկացությունները. Ուսուցողական. Մ., 1999:

Բաժենով Լ.Բ. Բնական գիտության տեսության կառուցվածքը և գործառույթները. Մ., 1978։

Ռոզենտալ Ի.Լ. Տիեզերքի տարրական մասնիկներն ու կառուցվածքը. Մ, 1984 թ.

Էլեկտրոնից մինչև նեյտրինո

Էլեկտրոն

Պոզիտրոն

Նեյտրինո

Տարօրինակությունից մինչև հմայքը

Տարօրինակ մասնիկների հայտնաբերում

Ռեզոնանսներ

«Հմայված» մասնիկներ

Եզրակացություն

գրականություն

Ներածություն.

Տարրական մասնիկների հայտնաբերումը 19-րդ դարի վերջին ֆիզիկայի կողմից ձեռք բերված նյութի կառուցվածքի ուսումնասիրության ընդհանուր առաջընթացի բնական արդյունքն էր։ Պատրաստվել է ատոմների օպտիկական սպեկտրների համապարփակ ուսումնասիրություններով, հեղուկներում և գազերում էլեկտրական երևույթների ուսումնասիրությամբ, ֆոտոէլեկտրականության, ռենտգենյան ճառագայթների, բնական ռադիոակտիվության հայտնաբերմամբ, որոնք վկայում են նյութի բարդ կառուցվածքի գոյության մասին։

Ենթաատոմային մասնիկների աշխարհն իսկապես բազմազան է: Դրանք ներառում են ատոմային միջուկներ կազմող պրոտոններ և նեյտրոններ, ինչպես նաև միջուկների շուրջ պտտվող էլեկտրոններ։ Բայց կան նաև մասնիկներ, որոնք գործնականում չեն հանդիպում մեզ շրջապատող նյութում։ Նրանց կյանքը չափազանց կարճ է, դա վայրկյանի ամենափոքր մասն է: Այս չափազանց կարճ ժամանակից հետո դրանք քայքայվում են սովորական մասնիկների: Նման անկայուն կարճատև մասնիկների զարմանալի քանակություն կա. դրանցից մի քանի հարյուրն արդեն հայտնի է:

Ենթաատոմային մասնիկների աշխարհն ունի խորը և ռացիոնալ կարգ։ Այս կարգը հիմնված է հիմնարար ֆիզիկական փոխազդեցությունների վրա

Տարրական մասնիկներն այս տերմինի ճշգրիտ իմաստով առաջնային, հետագա անբաժանելի մասնիկներն են, որոնցից, ենթադրաբար, բաղկացած է ամբողջ նյութը։ «Տարրական մասնիկներ» հասկացությունը ժամանակակից ֆիզիկայում արտահայտում է պարզունակ սուբյեկտների գաղափարը, որոնք որոշում են նյութական աշխարհի բոլոր հայտնի հատկությունները, գաղափար, որը ծագել է բնական գիտության ձևավորման վաղ փուլերում և միշտ կարևոր դեր է խաղացել դրա զարգացումը։

«Տարրական մասնիկներ» հասկացությունը ձևավորվել է մանրադիտակային մակարդակում նյութի կառուցվածքի դիսկրետ բնույթի հաստատման հետ կապված։ Բացահայտում 19-20-րդ դարերի վերջին. նյութի հատկությունների ամենափոքր կրիչները՝ մոլեկուլներ և ատոմներ, և այն փաստի հաստատումը, որ մոլեկուլները կառուցված են ատոմներից, առաջին անգամ հնարավոր եղավ նկարագրել բոլոր հայտնի նյութերը որպես վերջավոր, թեև մեծ թվով կառուցվածքային համակցություններ։ բաղադրիչներ - ատոմներ. Ատոմների բաղկացուցիչ բաղադրիչների՝ էլեկտրոնների և միջուկների առկայության հետագա հայտնաբերումը, միջուկների բարդ բնույթի հաստատումը, որը պարզվեց, որ կառուցված է ընդամենը երկու տեսակի մասնիկներից (պրոտոններ և նեյտրոններ), զգալիորեն նվազեցրեց դիսկրետ տարրերի քանակը։ որոնք ձևավորում են նյութի հատկությունները և հիմք են տալիս ենթադրելու, որ նյութի բաղկացուցիչ մասերի շղթան ավարտվում է դիսկրետ անկառույց գոյացություններով՝ տարրական մասնիկներով։ Նման ենթադրությունը, ընդհանուր առմամբ, հայտնի փաստերի էքստրապոլացիա է և որևէ կերպ չի կարող արդարացվել։ Անհնար է վստահորեն պնդել, որ գոյություն ունեն վերը նշված սահմանման իմաստով տարրական մասնիկներ: Օրինակ՝ պրոտոններն ու նեյտրոնները, որոնք երկար ժամանակ համարվում էին տարրական մասնիկներ, ինչպես պարզվեց, ունեն բարդ կառուցվածք։ Հնարավոր է, որ նյութի կառուցվածքային բաղադրիչների հաջորդականությունը սկզբունքորեն անսահման է։ Կարող է նաև պարզվել, որ «բաղկացած է...» հայտարարությունը նյութի ուսումնասիրության ինչ-որ փուլում բովանդակությունից զուրկ կլինի: Այս դեպքում, վերը տրված «տարրական» սահմանումից պետք է հրաժարվել: Տարրական մասնիկների գոյությունը մի տեսակ պոստուլատ է, և դրա վավերականության ստուգումը ֆիզիկայի կարևորագույն խնդիրներից է։

Էլեկտրոնից մինչև նեյտրինո

Էլեկտրոն

Պատմականորեն առաջին հայտնաբերված տարրական մասնիկը էլեկտրոնն էր՝ ատոմներում բացասական տարրական էլեկտրական լիցքի կրողը

Սա «ամենահին» տարրական մասնիկն է։ Գաղափարախոսական առումով նա մտավ ֆիզիկա 1881 թվականին, երբ Հելմհոլցը Ֆարադեյի պատվին իր ելույթում նշեց, որ նյութի ատոմային կառուցվածքը Ֆարադեյի էլեկտրոլիզի օրենքների հետ միասին անխուսափելիորեն հանգեցնում է այն մտքին, որ էլեկտրական լիցքը միշտ պետք է լինի որոշ տարրական լիցքի բազմապատիկ, այսինքն՝ եզրակացություն էլեկտրական լիցքի քվանտացման մասին։ Բացասական տարրական լիցքի կրողը, ինչպես հիմա գիտենք, էլեկտրոնն է

Մաքսվելը, ով ստեղծեց էլեկտրական և մագնիսական երևույթների հիմնարար տեսությունը և նշանակալի կերպով օգտագործեց Ֆարադեյի փորձարարական արդյունքները, չընդունեց ատոմային էլեկտրականության վարկածը։

Մինչդեռ էլեկտրոնի գոյության «ժամանակավոր» տեսությունը հաստատվել է 1897 թվականին Ջ. Ջ. Թոմսոնի փորձերում, որոնցում նա նույնացնում էր այսպես կոչված կաթոդային ճառագայթները էլեկտրոնների հետ և չափում էլեկտրոնի լիցքն ու զանգվածը։ Թոմսոնը կաթոդային ճառագայթների մասնիկներին անվանել է «մարմիններ» կամ սկզբնական ատոմներ։ «Էլեկտրոն» բառն ի սկզբանե օգտագործվել է «մարմինի» լիցքի մեծությունը նշելու համար։ Եվ միայն ժամանակի ընթացքում մասնիկը ինքնին սկսեց կոչվել էլեկտրոն:

Այնուամենայնիվ, էլեկտրոնի գաղափարը անմիջապես չընդունվեց: Երբ Թագավորական ընկերությունում դասախոսության ժամանակ էլեկտրոնի հայտնաբերողը Ջ. Ինքը՝ Պլանկը, 1925 թվականին խոստովանել է, որ այն ժամանակ՝ 1900 թվականին, լիովին չի հավատում էլեկտրոնի վարկածին.

Կարելի է ասել, որ Միլիկանի փորձերից հետո, ով 1911 թ. առանձին էլեկտրոնների լիցքերով, այս առաջին տարրական մասնիկը գոյության իրավունք ստացավ

Ֆոտոն

Ֆոտոնի գոյության ուղղակի փորձարարական ապացույցը տվել է Ռ.Միլիկանը 1912-1915 թթ. ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի իր ուսումնասիրություններում, ինչպես նաև Ա. Քոմփթոնը 1922 թվականին, ով հայտնաբերեց ռենտգենյան ճառագայթների ցրումը դրանց հաճախականության փոփոխությամբ.

Ֆոտոնը, ինչ-որ իմաստով, հատուկ մասնիկ է: Բանն այն է, որ նրա հանգիստ զանգվածը, ի տարբերություն այլ մասնիկների (բացառությամբ նեյտրինոների), հավասար է զրոյի։ Հետևաբար, այն անմիջապես չհամարվեց որպես մասնիկ. սկզբում ենթադրվում էր, որ վերջավոր և ոչ զրոյական հանգստի զանգվածի առկայությունը տարրական մասնիկի պարտադիր հատկանիշն է։

Ֆոտոնը Պլանկի լույսի «անիմացիոն» քվանտ է, այսինքն՝ իմպուլս կրող լույսի քվանտ։

Լույսի քվանտները մտցվել են Պլանկի կողմից 1901 թվականին՝ ամբողջովին սև մարմնի ճառագայթման օրենքները բացատրելու համար։ Բայց նա մասնիկներ չէր, այլ միայն այս կամ այն հաճախականության լույսի էներգիայի նվազագույն հնարավոր «մասնաբաժինները»։

Թեև Պլանկի ենթադրությունը լույսի էներգիայի քանակականացման մասին բացարձակապես հակասում էր ամբողջ դասական տեսությանը, Պլանկն ինքը դա անմիջապես չհասկացավ։ Գիտնականը գրել է, որ ինքը «...փորձել է ինչ-որ կերպ մտցնել h-ի արժեքը դասական տեսության շրջանակներում: Սակայն, չնայած բոլոր նման փորձերին, այս արժեքը շատ համառ է ստացվել։ Հետագայում այս արժեքը կոչվեց Պլանկի հաստատուն (h \u003d 6 * 10 -27 erg.s)

Պլանկի հաստատունի ներդրումից հետո իրավիճակն ավելի պարզ չդարձավ։

Ֆոտոնները կամ քվանտան «կենդանի» դարձրեց Էյնշտեյնի հարաբերականության տեսությունը, որը 1905 թվականին ցույց տվեց, որ քվանտան պետք է ունենա ոչ միայն էներգիա, այլև իմպուլս, և որ դրանք լրիվ իմաստով մասնիկներ են, միայն հատուկ, քանի որ նրանց հանգիստ զանգվածը զրոյական է։ և նրանք շարժվում են լույսի արագությամբ

Այսպիսով, էլեկտրամագնիսական դաշտի մասնիկի՝ ֆոտոնի գոյության մասին եզրակացությունը ծագում է Մ.Պլանկի աշխատությունից (1900թ.): Ենթադրելով, որ բացարձակապես սև մարմնի էլեկտրամագնիսական ճառագայթման էներգիան քվանտացված է, Պլանքը ստացել է ճառագայթման սպեկտրի ճիշտ բանաձևը։ Զարգացնելով Պլանկի գաղափարը՝ Ա. Էյնշտեյնը (1905) ենթադրեց, որ էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը (լույսը) իրականում առանձին քվանտների (ֆոտոնների) հոսք է, և դրա հիման վրա բացատրեց ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի օրինաչափությունները։

Պրոտոն

Պրոտոնը հայտնաբերվել է Է. Ռադերֆորդի կողմից 1919 թվականին՝ ատոմային միջուկների հետ ալֆա մասնիկների փոխազդեցության ուսումնասիրության ժամանակ։

Ավելի ճիշտ՝ պրոտոնի հայտնաբերումը կապված է ատոմային միջուկի հայտնաբերման հետ։ Այն պատրաստվել է Ռադերֆորդի կողմից՝ ռմբակոծելով ազոտի ատոմները բարձր էներգիայի ալֆա մասնիկներով։ Ռադերֆորդը եզրակացրեց, որ «ազոտի ատոմի միջուկը քայքայվում է արագ α-մասնիկի հետ բախման ժամանակ զարգացող ահռելի ուժերի արդյունքում, և որ ազատված ջրածնի ատոմը կազմում է ազոտի միջուկի անբաժանելի մասը»։ 1920 թվականին Ռադերֆորդի կողմից ջրածնի ատոմի միջուկները անվանվեցին պրոտոններ (պրոտոն հունարեն նշանակում է ամենապարզը, առաջնայինը)։ Անվանման այլ առաջարկներ կային. Այսպես, օրինակ, առաջարկվեց «բարոն» անունը (բարոս հունարեն նշանակում է ծանրություն): Այնուամենայնիվ, այն ընդգծում էր ջրածնի միջուկի միայն մեկ առանձնահատկությունը՝ նրա զանգվածը։ «Պրոտոն» տերմինը շատ ավելի խորն ու բովանդակալից էր՝ արտացոլելով պրոտոնի հիմնարար բնույթը, քանի որ պրոտոնը ամենապարզ միջուկն է՝ ջրածնի ամենաթեթև իզոտոպի միջուկը։ Սա, անկասկած, տարրական մասնիկների ֆիզիկայի ամենահաջող տերմիններից մեկն է: Այսպիսով, պրոտոնները մասնիկներ են, որոնց միավորի դրական լիցքն է և զանգվածը 1840 անգամ մեծ է էլեկտրոնի զանգվածից։

Նեյտրոն

Մեկ այլ մասնիկ, որը կազմում է միջուկը՝ նեյտրոնը, հայտնաբերվել է 1932 թվականին Ջ. Չադվիքի կողմից՝ ուսումնասիրելով ալֆա մասնիկների փոխազդեցությունը բերիլիումի հետ։ Նեյտրոնն ունի պրոտոնի զանգվածին մոտ, բայց չունի էլեկտրական լիցք։ Նեյտրոնի հայտնաբերումն ավարտեց մասնիկների՝ ատոմների կառուցվածքային տարրերի և դրանց միջուկների նույնականացումը

Իզոտոպների հայտնաբերումը չպարզեց միջուկի կառուցվածքի հարցը։ Այս պահին հայտնի էին միայն պրոտոնները՝ ջրածնի միջուկները և էլեկտրոնները, և, հետևաբար, բնական էր փորձել իզոտոպների գոյությունը բացատրել այս դրական և բացասական լիցքավորված մասնիկների տարբեր համակցություններով: Կարելի է մտածել, որ միջուկները պարունակում են A պրոտոններ, որտեղ A-ն զանգվածային թիվն է, իսկ A-ն ? Z էլեկտրոններ. Այս դեպքում ընդհանուր դրական լիցքը համընկնում է Z ատոմային թվի հետ

Միատարր միջուկի նման պարզ պատկերը սկզբում չէր հակասում միջուկի փոքր չափի մասին եզրակացությանը, որը բխում էր Ռադերֆորդի փորձերից։ Էլեկտրոնի r0 \u003d e 2 /mc 2 էլեկտրոնի «բնական շառավիղը» (որը ստացվում է գնդաձև թաղանթի վրա բաշխված լիցքի էլեկտրաստատիկ էներգիան e 2/r0 հավասարեցնելով էլեկտրոնի mc 2-ի ինքնաէներգիան) r0 է: \u003d 2,82 * 10 -15 մ: Նման էլեկտրոնը բավական փոքր է 10–14 մ շառավղով միջուկի ներսում գտնվելու համար, թեև դժվար կլինի այնտեղ մեծ քանակությամբ մասնիկներ տեղադրել: 1920 թ Ռադերֆորդը և այլ գիտնականներ դիտարկեցին պրոտոնի և էլեկտրոնի կայուն համակցության հնարավորությունը՝ վերարտադրելով չեզոք մասնիկը, որի զանգվածը մոտավորապես հավասար է պրոտոնին։ Սակայն էլեկտրական լիցքի բացակայության պատճառով նման մասնիկները դժվար կլինի հայտնաբերել։ Քիչ հավանական է, որ նրանք կարողանան նաև մետաղական մակերեսներից էլեկտրոններ հեռացնել, ինչպես էլեկտրամագնիսական ալիքները ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի ժամանակ:

Միայն մեկ տասնամյակ անց, այն բանից հետո, երբ բնական ռադիոակտիվությունը մանրակրկիտ ուսումնասիրվեց և ռադիոակտիվ ճառագայթումը սկսեց լայնորեն կիրառվել ատոմների արհեստական փոխակերպում առաջացնելու համար, միջուկի նոր բաղադրիչի առկայությունը հավաստիորեն հաստատվեց: 1930 թվականին Վ. Բոթեն և Գ. Բեքերը Գիզենի համալսարանից ճառագայթեցին լիթիումը և բերիլիումը ալֆա մասնիկներով և օգտագործելով Գայգերի հաշվիչը՝ գրանցեցին ստացված թափանցող ճառագայթումը։ Քանի որ այս ճառագայթման վրա չեն ազդել էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը, և այն ուներ բարձր թափանցող ուժ, հեղինակները եզրակացրել են, որ արտանետվել է կոշտ գամմա ճառագայթում: 1932 թվականին Ֆ. Ջոլիոն և Ի. Կյուրին կրկնեցին բերիլիումի հետ կապված փորձերը՝ նման թափանցող ճառագայթումը փոխանցելով պարաֆինային բլոկի միջով։ Նրանք պարզել են, որ անսովոր բարձր էներգիայի պրոտոններ են արտանետվում պարաֆինից և եզրակացրել են, որ պարաֆինով անցնող գամմա ճառագայթումը ցրման արդյունքում արտադրում է պրոտոններ։ (1923 թվականին պարզվեց, որ ռենտգենյան ճառագայթները ցրվում են էլեկտրոնների վրա՝ տալով Կոմպտոնի էֆեկտը):

Ջ. Չեդվիքը կրկնեց փորձը: Նա նաև օգտագործեց պարաֆին և օգտագործելով իոնացման խցիկ, որտեղ հավաքվում էր ատոմներից էլեկտրոնների դուրսբերման ժամանակ առաջացած լիցքը, նա չափեց հետադարձ պրոտոնների տիրույթը:

Չեդվիքը նաև օգտագործեց գազային ազոտը (ամպային խցիկում, որտեղ ջրի կաթիլները խտանում են լիցքավորված մասնիկի հետքի երկայնքով) ճառագայթումը կլանելու և ազոտի հետադարձ ատոմների շրջանակը չափելու համար։ Երկու փորձերի արդյունքների վրա կիրառելով էներգիայի և իմպուլսի պահպանման օրենքները՝ նա եկել է այն եզրակացության, որ հայտնաբերված չեզոք ճառագայթումը գամմա ճառագայթումը չէ, այլ պրոտոնին մոտ զանգված ունեցող մասնիկների հոսք։ Չեդվիքը նաև ցույց տվեց, որ գամմա ճառագայթման հայտնի աղբյուրները պրոտոնները չեն նոկաուտի ենթարկում:

Այսպիսով, հաստատվեց նոր մասնիկի առկայությունը, որն այժմ կոչվում է նեյտրոն։

Մետաղական բերիլիումի պառակտումն ընթացավ հետևյալ կերպ.

Ալֆա մասնիկներ 4 2 Նա (լիցք 2, զանգված թիվ 4) բախվել է բերիլիումի միջուկներին (լիցք 4, զանգված թիվ 9), որի արդյունքում առաջացել է ածխածին և նեյտրոն։

Նեյտրոնի հայտնաբերումը կարևոր առաջընթաց էր: Միջուկների դիտարկված բնութագրերը այժմ կարելի է մեկնաբանել՝ դիտարկելով նեյտրոններն ու պրոտոնները որպես միջուկների բաղկացուցիչներ

Այժմ հայտնի է, որ նեյտրոնը 0,1%-ով ավելի ծանր է, քան պրոտոնը։ Ազատ նեյտրոնները (միջուկից դուրս) ենթարկվում են ռադիոակտիվ քայքայման՝ վերածվելով պրոտոնի և էլեկտրոնի։ Սա հիշեցնում է բարդ չեզոք մասնիկի նախնական վարկածը: Այնուամենայնիվ, կայուն միջուկի ներսում նեյտրոնները կապված են պրոտոնների հետ և ինքնաբերաբար չեն քայքայվում։

Պոզիտրոն

Սկսած 1930-ականներից մինչև 1950-ական թվականները նոր մասնիկներ են հայտնաբերվել հիմնականում տիեզերական ճառագայթներում։ 1932 թվականին նրանց կազմի մեջ Ա.Անդերսոնը հայտնաբերեց առաջին հակամասնիկը՝ պոզիտրոնը (e +)՝ էլեկտրոնի զանգվածով, բայց դրական էլեկտրական լիցքով մասնիկ։ Պոզիտրոնը հայտնաբերված առաջին հակամասնիկն էր։ e+-ի գոյությունը ուղղակիորեն հետևում է էլեկտրոնի հարաբերական տեսությունից, որը մշակել է Պ.Դիրակը (1928-31), պոզիտրոնի հայտնաբերումից կարճ ժամանակ առաջ։ 1936 թ Ամերիկացի ֆիզիկոսներ Կ.Անդերսոնը և Ս.

Պոզիտրոնները (դրական էլեկտրոնները) նյութի մեջ չեն կարող գոյություն ունենալ, քանի որ երբ դանդաղում են, դրանք ոչնչացվում են՝ միանալով բացասական էլեկտրոնների հետ։ Այս գործընթացում, որը կարելի է համարել որպես զույգ արտադրության հակառակ պրոցես, անհետանում են դրական և բացասական էլեկտրոնները, և ձևավորվում են ֆոտոններ, որոնց փոխանցվում է նրանց էներգիան։ Էլեկտրոնի և պոզիտրոնի ոչնչացման ժամանակ շատ դեպքերում առաջանում է երկու ֆոտոն, շատ ավելի հազվադեպ՝ մեկ ֆոտոն։ Մեկ ֆոտոոնի ոչնչացումը կարող է տեղի ունենալ միայն այն դեպքում, երբ էլեկտրոնը ամուր կապված է միջուկին; միջուկի մասնակցությունն այս դեպքում անհրաժեշտ է իմպուլսի պահպանման համար։ Երկու ֆոտոնով ոչնչացում, ընդհակառակը, կարող է տեղի ունենալ նաև ազատ էլեկտրոնի դեպքում։ Հաճախ ոչնչացման գործընթացը տեղի է ունենում այն բանից հետո, երբ պոզիտրոնը գրեթե ամբողջությամբ դադարում է: Այս դեպքում հավասար էներգիայով երկու ֆոտոն արտանետվում են հակառակ ուղղություններով

Պոզիտրոնը հայտնաբերվել է Անդերսոնի կողմից տիեզերական ճառագայթներն ուսումնասիրելիս՝ օգտագործելով ամպային խցիկի մեթոդը։ Նկարը, որը Անդերսոնի կողմից ամպային խցիկում արված լուսանկարի վերարտադրությունն է, ցույց է տալիս դրական մասնիկը, որը մտնում է 0,6 սմ հաստությամբ կապարի ափսե՝ 6,3 x 107 էՎ/վ իմպուլսով և թողնում այն 2,3 x 107 էՎ իմպուլսով: /ս. Կարելի է այս մասնիկի զանգվածի վերին սահման սահմանել՝ ենթադրելով, որ այն էներգիա է կորցնում միայն բախումների ժամանակ։ Այս սահմանը 20 ինձ է: Այս և նմանատիպ այլ լուսանկարների հիման վրա Անդերսոնը ենթադրեց դրական մասնիկի գոյության մասին, որի զանգվածը մոտավորապես հավասար է սովորական էլեկտրոնի զանգվածին։ Այս եզրակացությունը շուտով հաստատվեց Բլեքեթի և Օկիալինիի դիտարկումներով ամպային պալատում։ Դրանից կարճ ժամանակ անց Կյուրին և Ջոլիոթը հայտնաբերեցին, որ պոզիտրոններն առաջանում են ռադիոակտիվ աղբյուրներից գամմա ճառագայթների փոխակերպման արդյունքում և արտանետվում են նաև արհեստական ռադիոակտիվ իզոտոպների կողմից։ Քանի որ ֆոտոնը, լինելով չեզոք, կազմում է զույգ (պոզիտրոն և էլեկտրոն), էլեկտրական լիցքի պահպանման սկզբունքից բխում է, որ պոզիտրոնի լիցքի բացարձակ արժեքը հավասար է էլեկտրոնի լիցքին։

Պոզիտրոնի զանգվածի առաջին քանակական որոշումը կատարել է Թիբոն, ով չափել է e/m հարաբերակցությունը տրոխոիդ մեթոդով և եզրակացրել, որ պոզիտրոնի և էլեկտրոնի զանգվածները տարբերվում են ոչ ավելի, քան 15%: Ավելի ուշ Spies-ի և Zan-ի փորձերը, ովքեր օգտագործեցին զանգվածային սպեկտրոգրաֆիկ կարգավորում, ցույց տվեցին, որ էլեկտրոնի և պոզիտրոնի զանգվածները համընկնում են 2%-ի սահմաններում: Դեռ ավելի ուշ Դումոնդը և նրա գործընկերները մեծ ճշգրտությամբ չափեցին ոչնչացման ճառագայթման ալիքի երկարությունը։ Ճշգրիտ լինելով փորձարարական սխալների նկատմամբ (0,2%), նրանք ստացան ալիքի երկարության այնպիսի արժեք, որը պետք է ակնկալել այն ենթադրությամբ, որ պոզիտրոնն ու էլեկտրոնը հավասար զանգվածներ ունեն։

Զույգերի արտադրության գործընթացում կիրառվող անկյունային իմպուլսի պահպանման օրենքը ցույց է տալիս, որ պոզիտրոններն ունեն կես ամբողջ թվով պտույտ և, հետևաբար, ենթարկվում են Ֆերմի վիճակագրությանը։ Խելամիտ է ենթադրել, որ պոզիտրոնի սպինը 1/2 է, ինչպես և էլեկտրոնի սպինը։

Peonies և Muons. Մեզոնի բացահայտում

Մեզոնի հայտնաբերումը, ի տարբերություն պոզիտրոնի հայտնաբերման, մեկ դիտարկման արդյունք չէր, այլ ավելի շուտ փորձարարական և տեսական ուսումնասիրությունների մի ամբողջ շարքի եզրակացություն։

1932 թվականին Ռոսին, օգտագործելով Բոտեի և Կոլհերսթերի առաջարկած համընկնման մեթոդը, ցույց տվեց, որ ծովի մակարդակում նկատվող տիեզերական ճառագայթման հայտնի մասը բաղկացած է մասնիկներից, որոնք կարող են ներթափանցել մինչև 1 մ հաստությամբ կապարի թիթեղների միջով: Դրանից կարճ ժամանակ անց նա նաև ուշադրություն հրավիրեց. Տիեզերական ճառագայթներում երկու տարբեր բաղադրիչների առկայության համար: Մեկ բաղադրիչի մասնիկները (ներթափանցող բաղադրիչ) ունակ են անցնել նյութի մեծ հաստությամբ, և տարբեր նյութերի կողմից դրանց կլանման աստիճանը մոտավորապես համաչափ է այդ նյութերի զանգվածին։ Մյուս բաղադրիչի մասնիկները (ցնցուղային բաղադրիչ) արագ ներծծվում են, հատկապես ծանր տարրերի կողմից. այս դեպքում առաջանում են մեծ թվով երկրորդական մասնիկներ (ցնցուղներ)։ Անդերսոնի և Նեդդեմեյերի ամպային խցիկի փորձերը տիեզերական ճառագայթների մասնիկների կապարի թիթեղների միջով անցնելու վերաբերյալ նույնպես ցույց տվեցին, որ տիեզերական ճառագայթների երկու տարբեր բաղադրիչ կա: Այս փորձերը ցույց տվեցին, որ թեև կապարի մեջ տիեզերական ճառագայթների մասնիկների էներգիայի միջին կորուստը համապատասխան էր տեսականորեն հաշվարկված բախման կորստին, այդ մասնիկներից ոմանք շատ ավելի մեծ կորուստներ ունեցան:

1934 թվականին Բեթեն և Հեյթլերը հրապարակեցին էլեկտրոնների ճառագայթային կորստի և ֆոտոնների կողմից զույգերի արտադրության տեսությունը։ Անդերսոնի և Նեդդեմեյերի կողմից դիտված ավելի քիչ թափանցող բաղադրիչի հատկությունները համընկնում էին Բեթեի և Հեյթլերի տեսության կողմից կանխատեսված էլեկտրոնների հատկությունների հետ. այս դեպքում մեծ կորուստները բացատրվում էին ռադիացիոն գործընթացներով։ Ռոսիի հայտնաբերած ցնցուղ առաջացնող ճառագայթման հատկությունները կարելի է բացատրել նաև ենթադրելով, որ այդ ճառագայթումը բաղկացած է բարձր էներգիայի էլեկտրոններից և ֆոտոններից։ Մյուս կողմից, ճանաչելով Բեթեի և Հեյթլերի տեսության վավերականությունը, պետք է եզրակացնել, որ Ռոսսիի փորձերում «թափանցող» մասնիկները և Անդերսոնի և Նեդդեմեյերի փորձերում ավելի քիչ կլանված մասնիկները տարբերվում են էլեկտրոններից: Պետք էր ենթադրել, որ թափանցող մասնիկները էլեկտրոններից ավելի ծանր են, քանի որ, ըստ տեսության, ճառագայթման էներգիայի կորուստը հակադարձ համեմատական է զանգվածի քառակուսուն։

Դրա հետ կապված քննարկվել է բարձր էներգիաներում ճառագայթման տեսության փլուզման հնարավորությունը։ Որպես այլընտրանք՝ Ուիլյամսը 1934 թվականին առաջարկեց, որ տիեզերական ճառագայթների թափանցող մասնիկները կարող են ունենալ պրոտոնի զանգված։ Այս վարկածի հետ կապված դժվարություններից մեկը ոչ միայն դրական, այլև բացասական պրոտոնների գոյության անհրաժեշտությունն էր, քանի որ ամպային խցիկի փորձերը ցույց տվեցին, որ տիեզերական ճառագայթների թափանցող մասնիկները երկու նշանների լիցքեր ունեն: Ավելին, Անդերսոնի և Նեդդեմեյերի կողմից ամպային խցիկում արված որոշ լուսանկարներում կարելի էր տեսնել մասնիկներ, որոնք էլեկտրոնների պես չեն ճառագայթում, բայց, այնուամենայնիվ, պրոտոնների չափ ծանր չեն: Այսպիսով, 1936 թվականի վերջին գրեթե ակնհայտ դարձավ, որ էլեկտրոններից բացի, տիեզերական ճառագայթները պարունակում են նաև մինչ այժմ անհայտ տիպի մասնիկներ, ենթադրաբար մասնիկներ, որոնց զանգվածը միջանկյալ է էլեկտրոնի և պրոտոնի զանգվածի միջև։ Հարկ է նշել նաև, որ 1935 թվականին Յուկավան, զուտ տեսական նկատառումներից ելնելով, կանխատեսել է նման մասնիկների գոյությունը.

Միջանկյալ զանգվածային մասնիկների առկայությունը ուղղակիորեն ապացուցվել է 1937 թվականին Նեդդեմեյերի և Անդերսոնի, Սթրիթի և Սթիվենսոնի փորձերով։

Նեդդեմեյերի և Անդերսոնի փորձերը վերը նշված ուսումնասիրությունների շարունակությունն էին (կատարելագործված տեխնիկայով) տիեզերական ճառագայթների մասնիկների էներգիայի կորուստների վերաբերյալ։ Դրանք իրականացվել են մագնիսական դաշտում տեղադրված ամպային խցիկում և 1 սմ հաստությամբ պլատինե թիթեղով բաժանված երկու կեսի: Տիեզերական ճառագայթների առանձին մասնիկների իմպուլսի կորուստը որոշվել է ափսեից առաջ և հետո ուղու կորությունը չափելով:

Կլանված մասնիկները հեշտությամբ կարող են մեկնաբանվել որպես էլեկտրոններ: Այս մեկնաբանությունը հաստատվում է նրանով, որ, ի տարբերություն ներթափանցող մասնիկների, ներծծվող մասնիկները հաճախ առաջացնում են երկրորդական պրոցեսներ պլատինե կլանիչում և մեծ մասամբ տեղի են ունենում խմբերով (երկու կամ ավելի): Սա հենց այն է, ինչ սպասելի էր, քանի որ էլեկտրոններից շատերը, որոնք նկատվել են նույն փորձարարական երկրաչափության մեջ, ինչպես Նեդդեմայերի և Անդերսոնի էլեկտրոնները, շրջապատող նյութում ձևավորված անձրևների մի մասն են: Ինչ վերաբերում է ներթափանցող մասնիկների բնույթին, Նեդդեմեյերի և Անդերսոնի կողմից ստացված հետևյալ երկու արդյունքները շատ բան բացատրեցին այստեղ.

մեկը): Չնայած այն հանգամանքին, որ ներծծվող մասնիկները համեմատաբար ավելի տարածված են ցածր մոմենտի ժամանակ, իսկ ներթափանցող մասնիկները հակառակն են (ավելի հաճախակի բարձր մոմենտի դեպքում), կա իմպուլսի ընդմիջում, որտեղ ներկայացված են և՛ կլանված, և՛ ներթափանցող մասնիկները: Այսպիսով, այս երկու տեսակի մասնիկների վարքագծի տարբերությունը չի կարող վերագրվել էներգիաների տարբերությանը: Այս արդյունքը բացառում է ներթափանցող մասնիկները որպես էլեկտրոններ դիտարկելու հնարավորությունը՝ բացատրելով նրանց վարքը բարձր էներգիաներում ճառագայթման տեսության անարդարությամբ։

2). Կան մի շարք ներթափանցող մասնիկներ, որոնց մոմենտը պակաս է 200 MeV/c-ից, որոնք արտադրում են ոչ ավելի իոնացում, քան միայնակ լիցքավորված մասնիկը իոնացման կորի նվազագույնի մոտ: Սա նշանակում է, որ տիեզերական ճառագայթների ներթափանցող մասնիկները շատ ավելի թեթև են, քան պրոտոնները, քանի որ 200 MeV/c-ից պակաս իմպուլս ունեցող պրոտոնն արտադրում է հատուկ իոնացում մոտավորապես 10 անգամ ավելի բարձր, քան նվազագույնը։

Սթրիթը և Սթիվենսոնը փորձեցին ուղղակիորեն գնահատել տիեզերական ճառագայթների մասնիկների զանգվածը՝ միաժամանակ չափելով իմպուլսը և հատուկ իոնացումը։ Նրանք օգտագործում էին ամպային խցիկ, որը կառավարվում էր Գեյգեր-Մյուլեր հաշվիչների համակարգով, որը միացված էր հակապատահականությունների համար: Սա հասավ մասնիկների ընտրությանը մոտ իրենց տիրույթի ավարտին: Խցիկը տեղադրվել է 3500 գաուս ուժգնությամբ մագնիսական դաշտում; Խցիկը գործարկվել է մոտ 1 վայրկյան ուշացումով, ինչը հնարավորություն է տվել հաշվել կաթիլները։ Մեծ թվով լուսանկարների մեջ Սթրիթն ու Սթիվենսոնը գտան ծայրահեղ հետաքրքրություն ներկայացնող մեկը:

Այս լուսանկարը ցույց է տալիս 29 MeV/c իմպուլս ունեցող մասնիկի հետքը, որի իոնացումը նվազագույնից մոտ վեց անգամ է: Այս մասնիկը ունի բացասական լիցք, երբ այն շարժվում է դեպի ներքև։ Դատելով իմպուլսից և հատուկ իոնացումից՝ նրա զանգվածը կազմում է մոտ 175 էլեկտրոնային զանգված; 25% հավանական սխալը պայմանավորված է կոնկրետ իոնացման չափման անճշտությամբ: Նշենք, որ 29 MeV/c իմպուլս ունեցող էլեկտրոնը գործնականում նվազագույն իոնացում ունի: Մյուս կողմից, այս իմպուլսով և պրոտոնային զանգվածով մասնիկները (կամ դեպի վեր շարժվող սովորական պրոտոն կամ դեպի ներքև շարժվող բացասական պրոտոն) ունեն հատուկ իոնացում, որը մոտ 200 անգամ նվազագույն է. Բացի այդ, նման պրոտոնի միջակայքը խցիկի գազում պետք է լինի 1 սմ-ից պակաս: Միևնույն ժամանակ, խնդրո առարկա հետքը հստակ տեսանելի է 7 սմ-ով, որից հետո այն թողնում է լուսավորված ծավալը:

Վերը նկարագրված փորձերը, անշուշտ, ապացուցեցին, որ թափանցող մասնիկները իսկապես ավելի ծանր են, քան էլեկտրոնները, բայց ավելի թեթև, քան պրոտոնները: Բացի այդ, Սթրիթի և Սթիվենսոնի փորձը տվեց այս նոր մասնիկի զանգվածի առաջին մոտավոր գնահատականը, որը մենք այժմ կարող ենք անվանել իր ընդհանուր անունով՝ մեզոն։

Այսպիսով, 1936 թվականին Ա. Անդերսոնը և Ս. Նեդդերմայերը հայտնաբերեցին մյուոնը (μ-մեզոն): Այս մասնիկը էլեկտրոնից տարբերվում է միայն իր զանգվածով, որը մոտ 200 անգամ մեծ է էլեկտրոնից։

1947 թ Փաուելը լուսանկարչական էմուլսիաներում նկատել է լիցքավորված մասնիկների հետքեր, որոնք մեկնաբանվել են որպես Յուկավա մեզոններ և անվանել π մեզոններ կամ պիոններ։ Լիցքավորված պիոնների քայքայման արտադրանքները, որոնք նույնպես լիցքավորված մասնիկներ են, կոչվում էին մյուոններ կամ մյուոններ։ Կոնվերսիի փորձերում նկատվել են բացասական մյուոններ. ի տարբերություն պիոնների, մյուոնները, ինչպես էլեկտրոնները, ուժեղ չեն փոխազդում ատոմային միջուկների հետ:

Քանի որ խստորեն սահմանված էներգիայի մյուոնները միշտ ձևավորվում էին դադարեցված պիոնների քայքայման ժամանակ, հետևեց, որ երբ π-ն վերածվեց μ-ի, պետք է ձևավորվի ևս մեկ չեզոք մասնիկ (նրա զանգվածը պարզվեց, որ շատ մոտ է զրոյին): Մյուս կողմից, այս մասնիկը գործնականում չի փոխազդում նյութի հետ, ուստի եզրակացրել են, որ այն չի կարող լինել ֆոտոն։ Այսպիսով, ֆիզիկոսները կանգնած են նոր չեզոք մասնիկի հետ, որի զանգվածը զրոյական է

Այսպիսով, հայտնաբերվել է լիցքավորված Յուկավա մեզոն, որը քայքայվում է մյուոնի և նեյտրինոյի: Այս քայքայման նկատմամբ π-մեզոնի կյանքի տևողությունը պարզվեց, որ հավասար է 2·10 -8 վ: Հետո պարզվեց, որ մյուոնը նույնպես անկայուն է, որ նրա քայքայման արդյունքում առաջանում է էլեկտրոն։ Մյուոնի կյանքի տևողությունը պարզվեց, որ 10 -6 վ-ի կարգի է: Քանի որ մյուոնի քայքայման ժամանակ ձևավորված էլեկտրոնը չունի խիստ սահմանված էներգիա, եզրակացվեց, որ էլեկտրոնի հետ մեկտեղ մյուոնի քայքայման ժամանակ ձևավորվում են երկու նեյտրինո։

Նեյտրինո

Միջուկների β-քայքայման ժամանակ, ինչպես արդեն ասացինք, բացի էլեկտրոններից դուրս են թռչում նաեւ նեյտրինոները։ Այս մասնիկը առաջին անգամ տեսականորեն «ներդրվեց» ֆիզիկայի մեջ։ Դա նեյտրինոյի գոյությունն էր, որը ենթադրվում էր Պաուլիի կողմից 1929 թվականին՝ իր փորձնական հայտնագործությունից շատ տարիներ առաջ (1956 թ.): Նեյտրինոն՝ զրոյական (կամ աննշան) զանգվածով չեզոք մասնիկ, Պաուլիին անհրաժեշտ էր՝ ատոմային միջուկների β-քայքայման գործընթացում էներգիայի պահպանման օրենքը պահպանելու համար։

Սկզբում Պաուլին միջուկների β-քայքայման ժամանակ ձևավորված հիպոթետիկ չեզոք մասնիկը անվանեց նեյտրոն (սա մինչև Չադվիքի հայտնաբերումը) և առաջարկեց, որ այն միջուկի մի մասն է։

Որքան դժվար էր գալ նեյտրինների վարկածին, որոնք ձևավորվում են հենց նեյտրոնների քայքայման ժամանակ, երևում է առնվազն այն փաստից, որ թույլ փոխազդեցության հատկությունների մասին Ֆերմիի հիմնարար հոդվածի հայտնվելուց ընդամենը մեկ տարի առաջ. Հետազոտողն օգտագործել է «նեյտրոն» տերմինը ատոմային միջուկի ֆիզիկայի ներկա վիճակի մասին զեկույցում, որպեսզի նշանակի երկու մասնիկները, որոնք այժմ կոչվում են նեյտրոն և նեյտրինո: «Օրինակ, Պաուլիի առաջարկի համաձայն,- ասում է Ֆերմին,- հնարավոր կլիներ պատկերացնել, որ ատոմային միջուկի ներսում կան նեյտրոններ, որոնք միաժամանակ կարձակվեն β-մասնիկների հետ: Այս նեյտրոնները կարող էին անցնել նյութի մեծ հաստության միջով՝ առանց կորցնելու իրենց էներգիան, և, հետևաբար, գործնականում աննկատելի կլինեն: Նեյտրոնի գոյությունը, անկասկած, կարող էր պարզապես բացատրել որոշ դեռևս անհասկանալի հարցեր, ինչպիսիք են ատոմային միջուկների վիճակագրությունը, որոշ միջուկների անոմալ ներքին պահերը և նաև, հավանաբար, թափանցող ճառագայթման բնույթը: Իսկապես, երբ խոսքը վերաբերում է β-էլեկտրոններով արտանետվող և նյութի կողմից վատ կլանված մասնիկի մասին, անհրաժեշտ է նկատի ունենալ նեյտրինոն: Կարելի է եզրակացնել, որ 1932 թվականին նեյտրոնի և նեյտրինոյի խնդիրները չափազանց շփոթված էին։ Տեսաբանների և փորձարարների կողմից մեկ տարվա քրտնաջան աշխատանք պահանջվեց ինչպես հիմնարար, այնպես էլ տերմինաբանական դժվարությունները լուծելու համար:

«Նեյտրոնի հայտնաբերումից հետո,- ասաց Պաուլին,- Հռոմում անցկացվող սեմինարների ժամանակ Ֆերմին սկսեց անվանել իմ նոր մասնիկը, որն արտանետվում էր β-քայքայման ժամանակ «նեյտրինո»՝ այն տարբերելու ծանր նեյտրոնից: Այս իտալական անունը դարձել է ընդհանուր ընդունված»

1930-ականներին Ֆերմիի տեսությունն ընդհանրացվել է պոզիտրոնային քայքայման (Wick, 1934) և միջուկի անկյունային իմպուլսի փոփոխությամբ անցումներին (Gamow and Teller, 1937)

Նեյտրինոյի «ճակատագիրը» կարելի է համեմատել էլեկտրոնի «ճակատագրի» հետ։ Երկու մասնիկներն էլ սկզբում հիպոթետիկ էին. էլեկտրոնը ներմուծվեց նյութի ատոմային կառուցվածքը էլեկտրոլիզի օրենքներին համապատասխանեցնելու համար, իսկ նեյտրինոն ներմուծվեց β-քայքայման գործընթացում էներգիայի պահպանման օրենքը փրկելու համար: Եվ միայն շատ ավելի ուշ դրանք բացահայտվեցին որպես իրական

1962 թվականին պարզվեց, որ գոյություն ունի երկու տարբեր նեյտրինո՝ էլեկտրոն և մյուոն: 1964 թվականին չեզոք K-մեզոնների քայքայման ժամանակ հայտնաբերվեց, այսպես կոչված, ոչ պահպանումը։ համակցված հավասարություն (ներդրվել է Լի Ցուն-տաոյի և Յան Չժեն-Նինգի կողմից և անկախ Լ. Դ. Լանդաուի կողմից 1956 թվականին), ինչը նշանակում է ժամանակի արտացոլման գործողության ընթացքում ֆիզիկական գործընթացների վարքագծի վերաբերյալ սովորական տեսակետները վերանայելու անհրաժեշտություն։

Տարօրինակությունից մինչև հմայքը

Տարօրինակ մասնիկների հայտնաբերում

1947թ.-ին Բաթլերը և Ռոչեսթերը դիտեցին երկու մասնիկ, որոնք կոչվում էին V մասնիկներ, ամպի խցիկում: Դիտարկվեցին երկու հետքեր, կարծես ձևավորում էին լատինական V տառը: Երկու հետքերի ձևավորումը ցույց տվեց, որ մասնիկները անկայուն են և քայքայվել են այլ, ավելի թեթև մասնիկների: V մասնիկներից մեկը չեզոք էր և քայքայվեց երկու լիցքավորված մասնիկների՝ հակառակ լիցքերով: (Հետագայում այն նույնացվել է չեզոք K-մեզոնի հետ, որը քայքայվում է դրական և բացասական պիոնների)։ Մյուսը լիցքավորվել և քայքայվել է լիցքավորված մասնիկի՝ ավելի փոքր զանգվածով և չեզոք մասնիկով: (Հետագայում այն նույնացվել է լիցքավորված K + մեզոնի հետ, որը քայքայվում է լիցքավորված և չեզոք պիոնների)

V-մասնիկները առաջին հայացքից ընդունում են մեկ այլ մեկնաբանություն. դրանց տեսքը կարելի է մեկնաբանել ոչ թե որպես մասնիկների քայքայում, այլ որպես ցրման գործընթաց: Իրոք, միջուկի կողմից լիցքավորված մասնիկի ցրման գործընթացները վերջնական վիճակում մեկ լիցքավորված մասնիկի ձևավորմամբ, ինչպես նաև չեզոք մասնիկի անառաձգական ցրման գործընթացները միջուկի կողմից երկու լիցքավորված մասնիկների ձևավորմամբ, նույն տեսքը կունենան: ամպային խցիկ՝ որպես V-մասնիկների քայքայում: Բայց նման հնարավորությունը հեշտությամբ բացառվեց՝ պատճառաբանելով, որ ավելի խիտ լրատվամիջոցներում ցրման գործընթացներն ավելի հավանական են։ Եվ V- իրադարձությունները նկատվել են ոչ թե կապարի մեջ, որն առկա էր ամպի խցիկում, այլ անմիջապես բուն խցիկում, որը լցված է ավելի ցածր խտությամբ գազով (համեմատած կապարի խտության հետ):

Նկատի ունեցեք, որ եթե π մեզոնի փորձնական հայտնաբերումը ինչ-որ առումով «սպասելի» էր՝ պայմանավորված նուկլեոնների փոխազդեցությունների բնույթը բացատրելու անհրաժեշտությամբ, ապա V մասնիկների հայտնաբերումը, ինչպես մյուոնի հայտնաբերումը, լրիվ անակնկալ էր։ .

V-մասնիկների հայտնաբերումը և դրանց առավել «տարրական» բնութագրերի որոշումը ձգվել է ավելի քան մեկ տասնամյակ: Այս մասնիկների առաջին դիտարկումից հետո 1947 թ. Ռոչեսթերը և Բաթլերը շարունակեցին իրենց փորձերը ևս երկու տարի, սակայն նրանց չհաջողվեց դիտարկել ոչ մի մասնիկ։ Եվ միայն այն բանից հետո, երբ սարքավորումները բարձրացրին լեռները, կրկին հայտնաբերվեցին V-մասնիկներ, ինչպես նաև հայտնաբերվեցին նոր մասնիկներ։

Ինչպես պարզվեց ավելի ուշ, այս բոլոր դիտարկումները պարզվեցին, որ նույն մասնիկի տարբեր քայքայման դիտարկումներ են՝ K-մեզոն (լիցքավորված կամ չեզոք)

V-մասնիկների «վարքագիծը» ծննդյան ժամանակ և հետագա քայքայումը հանգեցրեց նրան, որ դրանք սկսեցին տարօրինակ կոչվել.

Տարօրինակ մասնիկներն առաջին անգամ լաբորատորիայում ստացվել են 1954 թվականին։ Ֆաուլերը, Շաթը, Թորնդայքը և Ուայթմորը, ովքեր, օգտագործելով 1,5 ԳեՎ սկզբնական էներգիայով Բրուքհավենի տիեզերքից իոնային ճառագայթը, դիտարկել են տարօրինակ մասնիկների ասոցիատիվ արտադրության ռեակցիաները։

50-ականների սկզբից։ արագացուցիչները դարձել են տարրական մասնիկների ուսումնասիրության հիմնական գործիքը։ 70-ական թթ. արագացուցիչների մոտ արագացող մասնիկների էներգիան կազմել է տասնյակ և հարյուր միլիարդավոր էլեկտրոնային վոլտ (GeV): Մասնիկների էներգիաները մեծացնելու ցանկությունը պայմանավորված է նրանով, որ բարձր էներգիաները հնարավորություն են տալիս ուսումնասիրել նյութի կառուցվածքը ավելի կարճ հեռավորությունների վրա, այնքան բարձր է բախվող մասնիկների էներգիան։ Արագացուցիչները զգալիորեն մեծացրել են նոր տվյալների ստացման արագությունը և կարճ ժամանակում ընդլայնել ու հարստացրել են միկրոաշխարհի հատկությունների մասին մեր գիտելիքները։ Տարօրինակ մասնիկները ուսումնասիրելու համար արագացուցիչների օգտագործումը հնարավորություն տվեց ավելի մանրամասն ուսումնասիրել դրանց հատկությունները, մասնավորապես, դրանց քայքայման առանձնահատկությունները և շուտով հանգեցրեց կարևոր հայտնագործության. հայելային արտացոլման գործողություն - այսպես կոչված. տարածությունների խախտում, պարիտետ (1956)։ Միլիարդավոր էլեկտրոն վոլտ էներգիա ունեցող պրոտոնային արագացուցիչների գործարկումը հնարավորություն տվեց հայտնաբերել ծանր հակամասնիկներ՝ հակապրոտոն (1955), հականեյտրոն (1956) և հակասիգմա հիպերոններ (1960): 1964 թվականին հայտնաբերվեց ամենածանր հիպերոնը W- (մոտ երկու պրոտոնի զանգվածով)

Ռեզոնանսներ.

1960-ական թթ արագացուցիչների մոտ հայտնաբերվեցին մեծ թվով ծայրահեղ անկայուն (համեմատած այլ անկայուն տարրական մասնիկների) մասնիկներ, որոնք կոչվում էին «ռեզոնանսներ»: Ռեզոնանսների մեծ մասի զանգվածները գերազանցում են պրոտոնի զանգվածը։ Դրանցից առաջինը D1 (1232) հայտնի է 1953 թվականից։ Պարզվեց, որ ռեզոնանսները կազմում են տարրական մասնիկների հիմնական մասը։

3/2 ընդհանուր իզոտոպային սպինով և 3/2 իմպուլսով պ-մեզոնի և նուկլեոնի ուժեղ փոխազդեցությունը հանգեցնում է նուկլեոնի գրգռված վիճակի առաջացմանը։ Այս վիճակը շատ կարճ ժամանակում (10-23 վ-ի կարգի) քայքայվում է նուկլեոնի և π մեզոնի: Քանի որ այս վիճակն ունի հստակ սահմանված քվանտային թվեր, ինչպես նաև կայուն տարրական մասնիկներ, բնական էր այն անվանել մասնիկ: Այս վիճակի շատ կարճ կյանքն ընդգծելու համար այն և նմանատիպ կարճատև վիճակները սկսեցին կոչվել ռեզոնանսային:

Նուկլեոնային ռեզոնանսը, որը հայտնաբերեց Ֆերմին 1952 թվականին, հետագայում կոչվեց ∆ 3/2 3/2 իզոբար (ընդգծելու այն փաստը, որ ∆-իզոբարի սպինը և իզոտոպային սպինը 3/2 են)։ Քանի որ ռեզոնանսների կյանքի տևողությունը աննշան է, դրանք չեն կարող ուղղակիորեն դիտարկվել, ինչպես դիտվում են «սովորական» պրոտոնները, π-մեզոնները և մյուոնները (իրենց հետքերով ուղու սարքերում): Ռեզոնանսները հայտնաբերվում են մասնիկների ցրման խաչմերուկների բնորոշ վարքով, ինչպես նաև դրանց քայքայման արտադրանքի հատկությունների ուսումնասիրությամբ։ Հայտնի տարրական մասնիկների մեծ մասը պատկանում է ռեզոնանսների խմբին

Δ-ռեզոնանսի հայտնաբերումը մեծ նշանակություն ունեցավ տարրական մասնիկների ֆիզիկայի համար

Նկատի ունեցեք, որ գրգռված վիճակները կամ ռեզոնանսները ֆիզիկայի բացարձակապես նոր օբյեկտներ չեն: Նախկինում դրանք հայտնի էին ատոմային և միջուկային ֆիզիկայում, որտեղ դրանց գոյությունը կապված է ատոմի (առաջացած միջուկից և էլեկտրոններից) և միջուկի (պրոտոններից և նեյտրոններից առաջացած) կոմպոզիտային բնույթի հետ։ Ինչ վերաբերում է ատոմային վիճակների հատկություններին, ապա դրանք որոշվում են միայն էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությամբ։ Դրանց քայքայման ցածր հավանականությունը կապված է էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության հաստատունի փոքրության հետ

Գրգռված վիճակներ գոյություն ունեն ոչ միայն նուկլեոնի համար (այս դեպքում խոսում են նրա իզոբար վիճակների մասին), այլ նաև π մեզոնի համար (այս դեպքում խոսում են մեզոնների ռեզոնանսների մասին)

«Ուժեղ փոխազդեցություններում ռեզոնանսների առաջացման պատճառն անհասկանալի է,- գրում է Ֆեյնմանը,- սկզբում տեսաբանները չէին ենթադրում, որ ռեզոնանսները դաշտային տեսության մեջ գոյություն ունեն մեծ փոխազդեցության հաստատունով: Հետագայում նրանք հասկացան, որ եթե փոխազդեցության հաստատունը բավականաչափ մեծ է, ապա առաջանում են իզոբարային վիճակներ։ Այնուամենայնիվ, հիմնարար տեսության համար ռեզոնանսների գոյության փաստի իրական նշանակությունը մնում է անհասկանալի:

«Հմայված» մասնիկներ

1974-ի վերջին Փորձարարների երկու խումբ (Թինգի խումբը Բրուքհեյվեն պրոտոնային արագացուցչում և Բ. Ռիխտերի խումբը, ովքեր աշխատում էին Սթենֆորդում էլեկտրոն-պոզիտրոնային ճառագայթների բախվող ինստալացիայի վրա) միաժամանակ կատարեցին տարրական մասնիկների ֆիզիկայի ամենակարևոր հայտնագործությունը. նրանք հայտնաբերեցին նոր մասնիկ՝ ռեզոնանս։ 3,1 ԳէՎ-ի հավասար զանգվածով (գերազանցում է երեք պրոտոնի զանգվածը)

Այս ռեզոնանսի ամենազարմանալի հատկությունը նրա փոքր քայքայման լայնությունն էր՝ այն ընդամենը 70 կՎ է, ինչը համապատասխանում է մոտ 10-23 վրկ կյանքի տևողությանը։

Ψ-մեզոնների էության ընդհանուր ընդունված բացատրությունը հիմնված է չորրորդ՝ c-քվարկի գոյության վարկածի վրա՝ «ստանդարտ» երեք u-, d- և s-քվարկների հետ միասին։ C-քվարկը տարբերվում է նախկինում հայտնի քվարկներից նոր քվանտային թվի արժեքով, որը կոչվում է հմայքը: Հետևաբար, c-քվարկը կոչվում էր հմայքը կամ հմայված քվարկը:

1974 թվականին հայտնաբերվեցին այլ զանգվածային (3-4 պրոտոնային զանգվածներ) և միևնույն ժամանակ համեմատաբար կայուն y-մասնիկներ՝ ռեզոնանսների համար անսովոր երկար կյանքով։ Պարզվեց, որ դրանք սերտորեն կապված են տարրական մասնիկների նոր ընտանիքի հետ՝ «հմայված», որի առաջին ներկայացուցիչները (D0, D+, Lc) հայտնաբերվել են 1976 թվականին: 1975 թվականին առաջին տեղեկությունը ստացվել է ծանր նյութի գոյության մասին: էլեկտրոնի և մյուոնի անալոգը (ծանր լեպտոն t)

Թինգը և Ռիխտերը 1976 թվականին ֆիզիկայի ոլորտում Նոբելյան մրցանակի են արժանացել ψ մասնիկների հայտնաբերման համար։

1977 թ Հայտնաբերվել են ավելի ծանր (համեմատած ψ-մասնիկների հետ) չեզոք մեզոններ՝ 10 ԳեՎ կարգի զանգվածով, այսինքն. ավելի քան տասն անգամ ավելի ծանր, քան նուկլոնները: Ինչպես ψ-մեզոնների դեպքում, այնպես էլ այս մեզոնները, որոնք կոչվում են «upsilon» մեզոններ, դիտվել են պրոտոն-միջուկային բախումների ժամանակ մյուոնների զույգերի առաջացման ռեակցիայի ժամանակ։

Եզրակացություն

Այսպիսով, էլեկտրոնի հայտնաբերումից հետո անցած տարիների ընթացքում բացահայտվել են նյութի տարբեր միկրոմասնիկների հսկայական քանակություն։ Բոլոր տարրական մասնիկները բնութագրվում են բացառիկ փոքր չափսերով. նուկլեոնի և պիոնի գծային չափերը մոտավորապես հավասար են 10-15 մ: Տեսությունը կանխատեսում է, որ էլեկտրոնի չափը պետք է լինի 10-19 մ կարգի:

Մասնիկների ճնշող մեծամասնության զանգվածը համեմատելի է պրոտոնի զանգվածի հետ, որը էներգիայի միավորներով մոտ է 1 ԳեՎ-ին (1000 ՄէՎ)

Տարրական մասնիկների աշխարհը բավականին բարդ է ստացվել։ Հայտնաբերված տարրական մասնիկների հատկությունները շատ առումներով անսպասելի են ստացվել։ Դրանք նկարագրելու համար, բացի դասական ֆիզիկայից փոխառված բնութագրերից, ինչպիսիք են էլեկտրական լիցքը, զանգվածը, անկյունային իմպուլսը, անհրաժեշտ էր ներմուծել բազմաթիվ նոր հատուկ բնութագրեր, մասնավորապես՝ նկարագրել տարօրինակ տարրական մասնիկներ՝ տարօրինակություն (K. Nishijima, M. Գել-Ման, 1953), «հմայված» տարրական մասնիկներ՝ «հմայքը» (ամերիկացի ֆիզիկոսներ Ջ. Բյորկեն, Ս. Գլաշոու, 1964); արդեն իսկ տվյալ բնութագրերի անվանումներն արտացոլում են նրանց կողմից նկարագրված տարրական մասնիկների հատկությունների անսովոր բնույթը

Նյութի ներքին կառուցվածքի և տարրական մասնիկների հատկությունների ուսումնասիրությունն իր առաջին քայլերից ուղեկցվել է բազմաթիվ հաստատված հասկացությունների և գաղափարների արմատական վերանայմամբ։ Փոքրում մատերիայի վարքագիծը կարգավորող օրինաչափությունները պարզվեց, որ այնքան տարբեր են դասական մեխանիկայի և էլեկտրադինամիկայի օրինաչափություններից, որ դրանց նկարագրության համար պահանջվեցին բոլորովին նոր տեսական կոնստրուկցիաներ։ Տեսության մեջ այնպիսի նոր հիմնարար կառուցումներ էին մասնավոր (հատուկ) և ընդհանուր հարաբերականությունը (Ա. Էյնշտեյն, 1905 և 1916 թթ., Հարաբերականության տեսություն, Ձգողականություն) և քվանտային մեխանիկա (1924-27; Ն. Բոր, Լ. դե Բրոլի, Վ. Հայզենբերգ, E. Schrödinger, M. Born): Հարաբերականության տեսությունը և քվանտային մեխանիկա իրական հեղափոխություն դրեցին բնության գիտության մեջ և հիմք դրեցին միկրոաշխարհի երևույթների նկարագրության համար: Այնուամենայնիվ, տարրական մասնիկների հետ տեղի ունեցող գործընթացները նկարագրելու համար քվանտային մեխանիկան անբավարար էր։ Այն կատարեց հաջորդ քայլը՝ դասական դաշտերի քվանտացում (այսպես կոչված՝ երկրորդական քվանտացում) և դաշտերի քվանտային տեսության զարգացում։ Նրա զարգացման ճանապարհին կարևորագույն փուլերն էին` քվանտային էլեկտրադինամիկայի ձևակերպումը (Պ. Դիրակ, 1929), բ-քայքայման քվանտային տեսությունը (Է. Ֆերմի, 1934), որը հիմք դրեց թույլի ժամանակակից տեսությանը։ փոխազդեցություններ, քվանտային մեզոդինամիկա (Յուկավա, 1935): Վերջինիս անմիջական նախորդը եղել է այսպես կոչված. բ-միջուկային ուժերի տեսություն (I. E. Tamm, D. D. Ivanenko, 1934; Ուժեղ փոխազդեցություններ): Այս շրջանն ավարտվեց քվանտային էլեկտրադինամիկայի համար հետևողական հաշվողական ապարատի ստեղծմամբ (S. Tomonaga, R. Feynman, J. Schwinger; 1944-49), հիմնված վերանորմալացման տեխնիկայի կիրառման վրա (Քվանտային դաշտի տեսություն): Հետագայում այս տեխնիկան ընդհանրացվել է դաշտի քվանտային տեսության այլ տարբերակների վրա։

Դաշտի քվանտային տեսությունը շարունակում է զարգանալ և կատարելագործվել և հիմք է հանդիսանում տարրական մասնիկների փոխազդեցության նկարագրության համար։ Այս տեսությունը մի շարք նշանակալի հաջողություններ ունի, սակայն այն դեռ շատ հեռու է ամբողջականությունից և չի կարող հավակնել տարրական մասնիկների համապարփակ տեսության դերին։ Տարրական մասնիկների շատ հատկությունների ծագումը և դրանց փոխազդեցության բնույթը հիմնականում պարզ չէ: Հնարավոր է, որ բոլոր ներկայացումների մեկից ավելի վերակառուցում և միկրոմասնիկների հատկությունների և տարածություն-ժամանակի երկրաչափական հատկությունների միջև փոխհարաբերությունների շատ ավելի խորը ըմբռնում կպահանջվի նախքան տարրական մասնիկների տեսության կառուցումը:

գրականություն

Akhiezer A.I., Rekalo M.P. Տարրական մասնիկների կենսագրություն. -Կ.: Նաուկովա Դումկա, 1983

Դորֆման Յա.Գ. Ֆիզիկայի համաշխարհային պատմությունը 19-րդ դարի սկզբից մինչև 20-րդ դարի կեսերը։ - Մ.: 1979 թ

Զիսման Գ.Ա., Թոդես Օ.Մ. Ընդհանուր ֆիզիկայի դասընթաց. -Կ.: Էդ. Էդելվեյս, 1994 թ

Kaempfer F. Ճանապարհ դեպի ժամանակակից ֆիզիկա. - Մ.: 1972 թ

Կրեյչի. Աշխարհը ժամանակակից ֆիզիկայի աչքերով. -Մ.: Միր, 1974 թ

Մյակիշև Գ.Յա. Տարրական մասնիկներ. - Մ.: Լուսավորություն, 1977

Պասիչնի Ա.Պ. Տարրական մասնիկների ֆիզիկա. -Կ.: Վիշչայի դպրոց, 1980 թ

Սավելիև Ի.Վ. Ֆիզիկայի դասընթաց. -Մ.: Նաուկա, 1989 թ

Այն պատկերացումը, որ աշխարհը կազմված է հիմնարար մասնիկներից, երկար պատմություն ունի։ Առաջին անգամ ամենափոքր անտեսանելի մասնիկների գոյության գաղափարը, որոնք կազմում են շրջապատող բոլոր առարկաները, արտահայտվել է մեր դարաշրջանից 400 տարի առաջ հույն փիլիսոփա Դեմոկրիտոսի կողմից: Նա այդ մասնիկներին անվանեց ատոմներ, այսինքն՝ անբաժանելի մասնիկներ։ Գիտությունը սկսեց օգտագործել ատոմների հասկացությունը միայն 19-րդ դարի սկզբին, երբ հնարավոր եղավ բացատրել մի շարք քիմիական երևույթներ այս հիմքով։ 19-րդ դարի 30-ական թվականներին Մ.Ֆարադեյի մշակած էլեկտրոլիզի տեսության մեջ առաջացել է իոն հասկացությունը և չափվել տարրական լիցքը։ Բայց մոտ 19-րդ դարի կեսերին սկսեցին հայտնվել փորձարարական փաստեր, որոնք կասկածի տակ էին դնում ատոմների անբաժանելիության գաղափարը: Այս փորձերի արդյունքները ցույց տվեցին, որ ատոմներն ունեն բարդ կառուցվածք և պարունակում են էլեկտրական լիցքավորված մասնիկներ։ Դա հաստատել է ֆրանսիացի ֆիզիկոս Անրի Բեկերելը, ով 1896 թվականին հայտնաբերել է ռադիոակտիվության ֆենոմենը։

Դրան հաջորդեց առաջին տարրական մասնիկի հայտնաբերումը անգլիացի ֆիզիկոս Թոմսոնի կողմից 1897 թվականին։ Դա էլեկտրոն էր, որը վերջապես ձեռք բերեց իրական ֆիզիկական օբյեկտի կարգավիճակ և դարձավ մարդկության պատմության մեջ առաջին հայտնի տարրական մասնիկը։ Նրա զանգվածը մոտ 2000 անգամ փոքր է ջրածնի ատոմի զանգվածից և հավասար է.

մ = 9,11*10^(-31) կգ։

Էլեկտրոնի բացասական էլեկտրական լիցքը կոչվում է տարրական և հավասար է.

e = 0,60*10^(-19) Cl.

Ատոմային սպեկտրների վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ էլեկտրոնի սպինը 1/2 է, իսկ մագնիսական մոմենտը հավասար է մեկ Բորի մագնետոնի։ Էլեկտրոնները ենթարկվում են Ֆերմի վիճակագրությանը, քանի որ ունեն կես ամբողջ թվի սպին: Սա համընկնում է ատոմների կառուցվածքի և մետաղների մեջ էլեկտրոնների վարքագծի վերաբերյալ փորձարարական տվյալների հետ։ Էլեկտրոնները մասնակցում են էլեկտրամագնիսական, թույլ և գրավիտացիոն փոխազդեցություններին։

Երկրորդ հայտնաբերված տարրական մասնիկը պրոտոնն էր (հունարեն պրոտոսից՝ առաջին)։ Այս տարրական մասնիկը հայտնաբերվել է 1919 թվականին Ռադերֆորդի կողմից՝ ուսումնասիրելով տարբեր քիմիական տարրերի ատոմային միջուկների տրոհման արգասիքները։ Բառացի իմաստով պրոտոնը ջրածնի ամենաթեթև իզոտոպի՝ պրոտիումի ատոմի միջուկն է։ Պրոտոնի սպինը 1/2 է։ Պրոտոնն ունի դրական տարրական լիցք +e։ Դրա զանգվածը հետևյալն է.

մ = 1,67*10^(-27) կգ։

կամ մոտ 1836 էլեկտրոնային զանգված։ Պրոտոնները քիմիական տարրերի բոլոր ատոմների միջուկների մի մասն են։ Դրանից հետո 1911 թվականին Ռադերֆորդը առաջարկեց ատոմի մոլորակային մոդել, որն օգնեց գիտնականներին ատոմների բաղադրության հետագա ուսումնասիրություններում։

1932 թվականին Ջ. Չադվիկը հայտնաբերեց երրորդ տարրական մասնիկը` նեյտրոնը (լատիներեն չեզոքից՝ ոչ մեկը, ոչ մյուսը), որը չունի էլեկտրական լիցք և ունի մոտավորապես 1839 էլեկտրոնային զանգված։ Նեյտրոնային սպինը նույնպես 1/2 է։

Էլեկտրամագնիսական դաշտի մասնիկի՝ ֆոտոնի գոյության մասին եզրակացությունը ծագում է Մ.Պլանկի աշխատությունից (1900 թ.)։ Ենթադրելով, որ բացարձակապես սև մարմնի էլեկտրամագնիսական ճառագայթման էներգիան քվանտացված է (այսինքն՝ կազմված է քվանտներից), Պլանքը ստացել է ճառագայթման սպեկտրի ճիշտ բանաձևը։ Զարգացնելով Պլանկի գաղափարը՝ Ա. Էյնշտեյնը (1905 թ.) ենթադրեց, որ էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը (լույսը) իրականում առանձին քվանտների (ֆոտոնների) հոսք է և դրա հիման վրա բացատրեց ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի օրենքները։ Ֆոտոնի գոյության ուղղակի փորձարարական ապացույցը տրվել է Ռ.Միլիկանի կողմից 1912-1915թթ.-ին և Ա.Կոմփթոնի կողմից 1922թ.

Նեյտրինոյի հայտնաբերումը, մասնիկը, որը գրեթե չի փոխազդում նյութի հետ, ծագում է 1930 թվականին Վ. Պաուլիի տեսական ենթադրությունից, որը հնարավորություն տվեց, ենթադրելով նման մասնիկի ծնունդ, վերացնել էներգիայի պահպանման օրենքի հետ կապված դժվարությունները: ռադիոակտիվ միջուկների բետա քայքայման գործընթացներում։ Նեյտրինոների գոյությունը փորձնականորեն հաստատվել է միայն 1953 թվականին Ֆ.Ռեյնսի և Կ.Քոուենի կողմից։

Բայց նյութը բաղկացած է ոչ միայն մասնիկներից։ Կան նաև հակամասնիկներ՝ տարրական մասնիկներ, որոնք ունեն նույն զանգվածը, պտույտը, կյանքի տևողությունը և որոշ այլ ներքին բնութագրեր, ինչ իրենց «երկվորյակ» մասնիկները, բայց մասնիկներից տարբերվում են էլեկտրական լիցքի և մագնիսական պահի նշաններով, բարիոնային լիցքով, լեպտոնի լիցքով, տարօրինակությամբ և այլն։ Բոլոր տարրական մասնիկները, բացառությամբ բացարձակ չեզոք մասնիկների, ունեն իրենց հակամասնիկները:

Առաջին հայտնաբերված հակամասնիկը պոզիտրոնն էր (լատիներեն positivus - դրական)՝ էլեկտրոնային զանգված ունեցող, բայց դրական էլեկտրական լիցք ունեցող մասնիկ։ Այս հակամասնիկը տիեզերական ճառագայթներում հայտնաբերել է ամերիկացի ֆիզիկոս Կարլ Դեյվիդ Անդերսոնը 1932 թվականին։ Հետաքրքիր է, որ պոզիտրոնի գոյությունը տեսականորեն կանխատեսել էր անգլիացի ֆիզիկոս Փոլ Դիրակը փորձարարական բացահայտումից գրեթե մեկ տարի առաջ։ Ավելին, Դիրակը կանխատեսել է այսպես կոչված ոչնչացման (անհետացման) և էլեկտրոն-պոզիտրոն զույգի ծնունդը։ Զույգ ոչնչացումն ինքնին տարրական մասնիկների փոխակերպումների տեսակներից մեկն է, որը տեղի է ունենում, երբ մասնիկը բախվում է հակամասնիկի հետ։ Ոչնչացման ժամանակ մասնիկը և հակամասնիկը անհետանում են՝ վերածվելով այլ մասնիկների, որոնց քանակն ու տեսակը սահմանափակված են պահպանման օրենքներով։ Ոչնչացման հակառակ ընթացքը զույգի ծնունդն է: Պոզիտրոնն ինքնին կայուն է, բայց նյութի մեջ, էլեկտրոնների հետ ոչնչացման պատճառով, շատ կարճ ժամանակ կա։ Էլեկտրոնի և պոզիտրոնի ոչնչացումն այն է, որ երբ նրանք հանդիպում են, անհետանում են՝ վերածվելով γ- քվանտա (ֆոտոններ): Իսկ բախման դեպքում γ- ինչ-որ զանգվածային միջուկով քվանտ ծնվում է էլեկտրոն-պոզիտրոն զույգ։

1955 թվականին հայտնաբերվեց ևս մեկ հակամասնիկ՝ հակապրոտոնը, իսկ քիչ անց՝ հականեյտրոնը։ Հականեյտրոնը, ինչպես և նեյտրոնը, չունի էլեկտրական լիցք, բայց, անկասկած, պատկանում է հակամասնիկներին, քանի որ մասնակցում է ոչնչացման գործընթացին և նեյտրոն-հակինեյտրոն զույգի ծնունդին։

Հակամասնիկներ ստանալու հնարավորությունը գիտնականներին հանգեցրել է հակամատերի ստեղծման գաղափարին: Հականյութի ատոմները պետք է կառուցվեն այնպես, որ ատոմի կենտրոնում կա բացասական լիցքավորված միջուկ՝ բաղկացած հակապրոտոններից և հականեյտրոններից, իսկ դրական լիցք ունեցող պոզիտրոնները պտտվում են միջուկի շուրջը։ Ընդհանուր առմամբ, ատոմը նույնպես չեզոք է ստացվում։ Այս գաղափարը փայլուն փորձնական հաստատում է ստացել։ 1969 թվականին Սերպուխով քաղաքի պրոտոնային արագացուցիչում խորհրդային ֆիզիկոսները ստացան հակահելիումի ատոմների միջուկները։ Նաև 2002 թվականին Ժնևի CERN արագացուցչում արտադրվել է 50000 հակաջրածնի ատոմ: Բայց, չնայած դրան, Տիեզերքում հակամատերիայի կուտակումներ դեռևս չեն հայտնաբերվել: Պարզ է դառնում նաև, որ հականյութի ամենափոքր փոխազդեցության դեպքում ցանկացած նյութի հետ տեղի կունենա դրանց ոչնչացում, որը կուղեկցվի էներգիայի հսկայական արտազատմամբ՝ մի քանի անգամ ավելի մեծ, քան ատոմային միջուկների էներգիան, որը չափազանց վտանգավոր է մարդկանց և շրջակա միջավայրի համար։ .

Ներկայումս փորձնականորեն հայտնաբերվել են գրեթե բոլոր հայտնի տարրական մասնիկների հակամասնիկներ։

Տարրական մասնիկների ֆիզիկայում կարևոր դեր են խաղում պահպանման օրենքները, որոնք հավասարություն են հաստատում մեծությունների որոշակի համակցությունների միջև, որոնք բնութագրում են համակարգի սկզբնական և վերջնական վիճակը: Պահպանման օրենքների զինանոցը քվանտային ֆիզիկայում ավելի մեծ է, քան դասական ֆիզիկայում։ Այն լրացվում էր տարբեր պարիտետների պահպանման օրենքներով (տարածական, լիցք), լիցքեր (լեպտոն, բարիոն և այլն), այս կամ այն տեսակի փոխազդեցությանը բնորոշ ներքին համաչափություններ։

Առանձին ենթաատոմային մասնիկների բնութագրերի նույնականացումը նրանց աշխարհի իմացության կարևոր, բայց միայն նախնական փուլն է: Հաջորդ փուլում դեռ պետք է հասկանալ, թե որն է յուրաքանչյուր առանձին մասնիկի դերը, ինչ գործառույթներ ունի նյութի կառուցվածքում։

Ֆիզիկոսները պարզել են, որ առաջին հերթին մասնիկի հատկությունները որոշվում են ուժեղ փոխազդեցությանը մասնակցելու նրա կարողությամբ (կամ անկարողությամբ): Ուժեղ փոխազդեցությանը մասնակցող մասնիկները կազմում են հատուկ դաս և կոչվում են հադրոններ։ Այն մասնիկները, որոնք մասնակցում են թույլ փոխազդեցությանը և չեն մասնակցում ուժեղին, կոչվում են լեպտոններ։ Բացի այդ, կան փոխազդեցության կրող մասնիկներ։

Լեպտոններ.

Լեպտոնները համարվում են իրական տարրական մասնիկներ։ Թեև լեպտոնները կարող են ունենալ կամ չունենալ էլեկտրական լիցք, նրանք բոլորն ունեն 1/2 պտույտ: Լեպտոններից ամենահայտնին էլեկտրոնն է։ Էլեկտրոնը հայտնաբերված տարրական մասնիկներից առաջինն է։ Ինչպես մյուս բոլոր լեպտոնները, էլեկտրոնն էլ, ըստ երևույթին, տարրական (բառի ճիշտ իմաստով) առարկա է։ Որքան գիտենք, էլեկտրոնը բաղկացած չէ որևէ այլ մասնիկից։

Մեկ այլ հայտնի լեպտոն նեյտրինոն է: Նեյտրինոները տիեզերքի ամենատարածված մասնիկներն են: Տիեզերքը կարելի է պատկերացնել որպես անսահման նեյտրինո ծով, որում երբեմն հանդիպում են ատոմների տեսքով կղզիներ։ Բայց չնայած նեյտրինոների նման տարածվածությանը, դրանք ուսումնասիրելը շատ դժվար է։ Ինչպես նշեցինք, նեյտրինոները գրեթե անհասանելի են: Չմասնակցելով ոչ ուժեղ, ոչ էլ էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություններին, նրանք ներթափանցում են նյութ այնպես, կարծես այն ընդհանրապես գոյություն չունի։ Նեյտրինոները «ֆիզիկական աշխարհի ուրվականներ» են։

Մյուոնները բավականին տարածված են բնության մեջ, որոնք կազմում են տիեզերական ճառագայթման զգալի մասը: Շատ առումներով մյուոնը նման է էլեկտրոնի՝ ունի նույն լիցքն ու սպինը, մասնակցում է այդ փոխազդեցություններին, բայց ունի մեծ զանգված (մոտ 207 էլեկտրոնային զանգված) և անկայուն է։ Մոտ երկու միլիոներորդական վայրկյանում մյուոնը քայքայվում է էլեկտրոնի և երկու նեյտրինոյի: 1970-ականների վերջին հայտնաբերվեց երրորդ լիցքավորված լեպտոնը, որը կոչվում էր «տաու լեպտոն»։ Սա շատ ծանր մասնիկ է։ Նրա զանգվածը կազմում է մոտ 3500 էլեկտրոնային զանգված։ Բայց մնացած բոլոր առումներով այն իրեն էլեկտրոնի և մյուոնի նման է պահում։

1960-ականներին լեպտոնների ցանկը զգալիորեն ընդլայնվեց։ Պարզվել է, որ կան նեյտրինոների մի քանի տեսակներ՝ էլեկտրոնային նեյտրինո, մյուոն նեյտրինո և տաու նեյտրինո։ Այսպիսով, նեյտրինո սորտերի ընդհանուր թիվը երեքն է, իսկ լեպտոններինը՝ վեց։ Իհարկե, յուրաքանչյուր լեպտոն ունի իր հակամասնիկը. Այսպիսով, հստակ լեպտոնների ընդհանուր թիվը տասներկու է: Չեզոք լեպտոնները մասնակցում են միայն թույլ փոխազդեցությանը. լիցքավորված - թույլ և էլեկտրամագնիսական: Բոլոր լեպտոնները մասնակցում են գրավիտացիոն փոխազդեցությանը, բայց ունակ չեն ուժեղներին:

Հադրոններ.

Եթե կան մեկ տասնյակից ավելի լեպտոններ, ապա կան հարյուրավոր հադրոններ: Հադրոնների նման բազմությունը հուշում է, որ հադրոնները տարրական մասնիկներ չեն, այլ կառուցված են ավելի փոքր մասնիկներից։ Բոլոր հադրոնները հանդիպում են երկու տեսակի՝ էլեկտրական լիցքավորված և չեզոք: Հադրոններից առավել հայտնի և տարածված են նեյտրոնը և պրոտոնը, որոնք իրենց հերթին պատկանում են նուկլեոնների դասին։ Մնացած հադրոնները կարճատև են և արագ քայքայվում են։ Հադրոնները մասնակցում են բոլոր հիմնարար փոխազդեցություններին: Դրանք բաժանվում են բարիոնների և մեզոնների։ Բարիոնները ներառում են նուկլեոններ և հիպերոններ։

Նուկլոնների միջև փոխազդեցության միջուկային ուժերի գոյությունը բացատրելու համար քվանտային տեսությունը պահանջում էր հատուկ տարրական մասնիկների առկայությունը, որոնց զանգվածը ավելի մեծ է, քան էլեկտրոնի զանգվածը, բայց փոքր է պրոտոնի զանգվածից։ Քվանտային տեսության կողմից կանխատեսված այս մասնիկները հետագայում կոչվեցին մեզոններ։ Մեզոնները հայտնաբերվել են փորձարարական ճանապարհով։ Պարզվեց, որ նրանք մի ամբողջ ընտանիք են։ Պարզվեց, որ դրանք բոլորը կարճատև անկայուն մասնիկներ են, որոնք ապրում են ազատ վիճակում վայրկյանի միլիարդերորդականում: Օրինակ՝ լիցքավորված պի մեզոնը կամ պիոնն ունի 273 էլեկտրոնային զանգվածի հանգստի զանգված և կյանքի տևողություն.

t = 2,6*10^(-8) s.

Ավելին, լիցքավորված մասնիկների արագացուցիչների ուսումնասիրությունների ժամանակ հայտնաբերվել են պրոտոնի զանգվածը գերազանցող զանգված ունեցող մասնիկներ։ Այս մասնիկները կոչվում էին հիպերոններ։ Դրանք նույնիսկ ավելի շատ են հայտնաբերվել, քան մեզոնները։ Հիպերոնների ընտանիքը ներառում է լամբդա-, սիգմա-, xy- և օմեգա-մինուս-հիպերոններ:

Հայտնի հադրոնների մեծ մասի գոյությունն ու հատկությունները հաստատվել են արագացուցիչների վրա կատարված փորձերի ժամանակ։ 1950-ականներին և 1960-ականներին բազմաթիվ տարբեր հադրոնների հայտնաբերումը չափազանց տարակուսեց ֆիզիկոսներին: Սակայն ժամանակի ընթացքում հադրոնները դասակարգվեցին ըստ զանգվածի, լիցքի և պտույտի։ Աստիճանաբար սկսեց ի հայտ գալ քիչ թե շատ հստակ պատկեր. Հայտնվեցին կոնկրետ գաղափարներ, թե ինչպես համակարգել էմպիրիկ տվյալների քաոսը, բացահայտել գիտական տեսության մեջ հադրոնների գաղտնիքը։ Որոշիչ քայլն այստեղ արվեց 1963 թվականին, երբ առաջարկվեց քվարկների տեսությունը։

Քվարկների տեսություն.

Քվարկների տեսությունը հադրոնների կառուցվածքի տեսությունն է։ Այս տեսության հիմնական գաղափարը շատ պարզ է. Բոլոր հադրոնները կառուցված են ավելի փոքր մասնիկներից, որոնք կոչվում են քվարկներ: Սա նշանակում է, որ քվարկներն ավելի շատ տարրական մասնիկներ են, քան հադրոնները։ Քվարկները հիպոթետիկ մասնիկներ են, քանի որ ազատ վիճակում չեն նկատվել։ Քվարկների բարիոնային լիցքը 1/3 է։ Նրանք կրում են կոտորակային էլեկտրական լիցք. ունեն լիցք, որը հիմնարար միավորի՝ էլեկտրոնի լիցքի կամ -1/3 կամ +2/3 է։ Երկու և երեք քվարկների համակցությունը կարող է ունենալ ընդհանուր լիցք, որը հավասար է զրոյի կամ մեկին: Բոլոր քվարկներն ունեն սպին S, ուստի դրանք ֆերմիոններ են: Քվարկների տեսության հիմնադիրներ Գել-Մանը և Ցվեյգը, 60-ականներին հայտնի բոլոր հադրոնները հաշվի առնելու համար, ներկայացրեցին քվարկների երեք տեսակ (գույներ)՝ u (վերևից - վերև), d (ներքևից - ներքև) և s (տարօրինակ - տարօրինակից) .

Քվարկները կարող են միավորվել միմյանց հետ երկու հնարավոր եղանակներից մեկով. Համեմատաբար ծանր մասնիկները՝ բարիոնները, կազմված են երեք քվարկներից։ Ամենահայտնի բարիոններն են նեյտրոնը և պրոտոնը։ Ավելի թեթև քվարկ-հակակվարկ զույգերը ձևավորում են մեզոններ կոչվող մասնիկներ՝ «միջանկյալ մասնիկներ»։ Օրինակ՝ պրոտոնը կազմված է երկու u-քվարկից և մեկ d-քվարկից (uud), մինչդեռ նեյտրոնը՝ երկու d-քվարկից և մեկ u-քվարկից (udd): Որպեսզի քվարկների այս «եռյակը» չքայքայվի, անհրաժեշտ է դրանք պահող ուժ, մի տեսակ «սոսինձ»։

Պարզվեց, որ միջուկում նեյտրոնների և պրոտոնների միջև առաջացած փոխազդեցությունը պարզապես քվարկների միջև ավելի հզոր փոխազդեցության մնացորդային ազդեցություն է: Սա բացատրեց, թե ինչու է ուժեղ ուժը թվում այդքան բարդ: Երբ պրոտոնը «կպչում» է նեյտրոնին կամ մեկ այլ պրոտոնին, փոխազդեցության մեջ ներգրավված են վեց քվարկներ, որոնցից յուրաքանչյուրը փոխազդում է բոլոր մյուսների հետ։ Ուժերի զգալի մասը ծախսվում է քվարկների եռյակի ուժեղ սոսնձման վրա, իսկ մի փոքր մասը ծախսվում է քվարկների երկու եռյակների միմյանց հետ կապելու վրա։ Սակայն հետագայում պարզվեց, որ թույլ փոխազդեցությանը մասնակցում են նաև քվարկները։ Թույլ ուժը կարող է փոխել քվարկի գույնը։ Ահա թե ինչպես է տեղի ունենում նեյտրոնների քայքայումը։ Նեյտրոնի d-քվարկներից մեկը վերածվում է u-քվարկի, և ավելցուկային լիցքը տանում է միաժամանակ ծնված էլեկտրոնը։ Նմանապես, փոխելով համը, թույլ փոխազդեցությունը հանգեցնում է այլ հադրոնների քայքայման:

Այն փաստը, որ բոլոր հայտնի հադրոնները կարելի է ստանալ երեք հիմնական մասնիկների տարբեր համակցություններից, քվարկների տեսության հաղթանակն էր: Սակայն 1970-ականներին հայտնաբերվեցին նոր հադրոններ (psi-մասնիկներ, ապսիլոնային մեզոն և այլն): Սա հարված հասցրեց քվարկների տեսության առաջին տարբերակին, քանի որ դրա մեջ տեղ չկար մեկ նոր մասնիկի համար։ Քվարկների և նրանց անտիկվարկերի բոլոր հնարավոր համակցություններն արդեն սպառվել են։

Խնդիրը լուծվեց երեք նոր գույների ներմուծմամբ։ Նրանք ստացել են անվանումը՝ c - քվարկ (հմայքը - հմայքը), b - քվարկ (ներքևից - ներքև, և ավելի հաճախ գեղեցկությունը ՝ գեղեցկություն կամ հմայքը), և հետագայում ներմուծվել է մեկ այլ գույն ՝ t (վերևից - վերև):

Առայժմ ազատ քվարկներ և անտիկվարկեր չեն նկատվել։ Սակայն դրանց գոյության իրականության մեջ գործնականում կասկած չկա։ Ավելին, որոնումներ են իրականացվում քվարկներին հետևող «իրական» տարրական մասնիկների՝ գլյուոնների համար, որոնք քվարկների միջև փոխազդեցության կրողներ են, քանի որ. Քվարկները միմյանց հետ պահվում են ուժեղ փոխազդեցությամբ, իսկ գլյուոնները (գունավոր լիցքերը) ուժեղ փոխազդեցության կրողներ են։ Տարրական մասնիկների ֆիզիկայի ոլորտը, որն ուսումնասիրում է քվարկների և գլյուոնների փոխազդեցությունը, կոչվում է քվանտային քրոմոդինամիկա։ Ինչպես քվանտային էլեկտրադինամիկան էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության տեսությունն է, այնպես էլ քվանտային քրոմոդինամիկան ուժեղ փոխազդեցության տեսությունն է։ Քվանտային քրոմոդինամիկան քվարկների և գլյուոնների ուժեղ փոխազդեցության դաշտի քվանտային տեսություն է, որն իրականացվում է նրանց միջև՝ գլյուոնների (քվանտային էլեկտրադինամիկայի ֆոտոնների անալոգներ) փոխանակման միջոցով։ Ի տարբերություն ֆոտոնների, գլյուոնները փոխազդում են միմյանց հետ, ինչը, մասնավորապես, հանգեցնում է քվարկների և գլյուոնների փոխազդեցության ուժի ավելացմանը, երբ նրանք հեռանում են միմյանցից։ Ենթադրվում է, որ հենց այս հատկությունն է որոշում միջուկային ուժերի կարճ գործողությունը և բնության մեջ ազատ քվարկների և գլյուոնների բացակայությունը։

Ժամանակակից հայեցակարգերի համաձայն՝ հադրոններն ունեն բարդ ներքին կառուցվածք՝ բարիոնները բաղկացած են 3 քվարկներից, մեզոնները՝ քվարկից և հակաքվարկից։

Այսպիսով, իսկապես տարրական մասնիկների (առանց հիմնարար փոխազդեցությունների կրիչների) ամենահավանական թիվը 20-րդ դարի վերջում 48 է։ Դրանցից լեպտոններ (6x2) = 12 և քվարկներ (6x3)x2 = 36։

Ուղարկել ձեր լավ աշխատանքը գիտելիքների բազայում պարզ է: Օգտագործեք ստորև ներկայացված ձևը

Ուսանողները, ասպիրանտները, երիտասարդ գիտնականները, ովքեր օգտագործում են գիտելիքների բազան իրենց ուսումնառության և աշխատանքի մեջ, շատ շնորհակալ կլինեն ձեզ:

ՌՈՒՍԱՍՏԱՆԻ ԴԱՇՆՈՒԹՅԱՆ ԱՆՎՏԱՆԳՈՒԹՅԱՆ ԴԱՇՆԱԿԱՆ ԾԱՌԱՅՈՒԹՅԱՆ ԿԱԼԻՆԻՆԳՐԱԴԻ ՍԱՀՄԱՆԱՅԻՆ ԻՆՍՏԻՏՈՒՏ.

ԼՐԱՑՈՒՑԻՉ ԵՎ ՄԱՍՆԱԳԻՏԱԿԱՆ ԿՐԹՈՒԹՅԱՆ ԿԵՆՏՐՈՆ

կարգապահությամբ

«Ժամանակակից բնական գիտության հայեցակարգը»

«Տարրական մասնիկների հայտնաբերման պատմությունը»

Բովանդակություն

Ներածություն

Էլեկտրոն
Ֆոտոն
Պրոտոն
Նեյտրոն
Պոզիտրոն
Նեյտրինո
Տարօրինակ մասնիկների հայտնաբերում
«Հմայիչ» մասնիկներ
Եզրակացություն
Օգտագործված գրականության ցանկ

Ներածություն

Տարրական մասնիկներն այս տերմինի ճշգրիտ իմաստով առաջնային, հետագա անբաժանելի մասնիկներն են, որոնցից, ենթադրաբար, բաղկացած է ամբողջ նյութը։ Տարրական մասնիկների հայեցակարգը ժամանակակից ֆիզիկայում արտահայտում է պարզունակ սուբյեկտների գաղափարը, որոնք որոշում են նյութական աշխարհի բոլոր հայտնի հատկությունները, գաղափար, որը ծագել է բնական գիտության ձևավորման վաղ փուլերում և միշտ կարևոր դեր է խաղացել դրա զարգացման մեջ։ .

Տարրական մասնիկների առկայությունը ֆիզիկոսները հայտնաբերել են միջուկային գործընթացների ուսումնասիրության ժամանակ, հետևաբար մինչև 20-րդ դարի կեսերը տարրական մասնիկների ֆիզիկան միջուկային ֆիզիկայի ճյուղն էր։ Ներկայումս տարրական մասնիկների ֆիզիկան և միջուկային ֆիզիկան սերտ, բայց ֆիզիկայի անկախ ճյուղեր են, որոնք միավորված են դիտարկված բազմաթիվ խնդիրների և կիրառվող հետազոտական մեթոդների ընդհանրությամբ: Տարրական մասնիկների ֆիզիկայի հիմնական խնդիրը տարրական մասնիկների բնույթի, հատկությունների և փոխադարձ փոխակերպումների ուսումնասիրությունն է։

«Տարրական մասնիկներ» հասկացությունը ձևավորվել է մանրադիտակային մակարդակում նյութի կառուցվածքի դիսկրետ բնույթի հաստատման հետ կապված: Բոլոր հայտնի նյութերը որպես վերջավոր, թեև մեծ թվով կառուցվածքային բաղադրիչների՝ ատոմների համակցություններ: Ապագայում ատոմների բաղկացուցիչ բաղադրիչների՝ էլեկտրոնների և միջուկների առկայությունը, միջուկների բարդ բնույթի հաստատումը, որոնք պարզվեց, որ կառուցված են միայն երկու տեսակի մասնիկներից (պրոտոններ և նեյտրոններ), զգալիորեն կրճատել են դիսկրետ տարրերի քանակը, որոնք կազմում են նյութի հատկությունները և հիմք է տվել ենթադրելու, որ նյութի բաղկացուցիչ մասերի շղթան ավարտվում է դիսկրետ անկառույց գոյացություններով՝ տարրական մասնիկներով: Նման ենթադրությունը, ընդհանուր առմամբ, հայտնի փաստերի էքստրապոլացիա է և չի կարող խստորեն հիմնավորվել: Թեև պնդելու, որ վերը նշված սահմանման իմաստով տարրական մասնիկներ գոյություն ունեն: Օրինակ՝ պրոտոններն ու նեյտրոնները, որոնք երկար ժամանակ համարվում էին տարրական մասնիկներ, ինչպես պարզվեց, ունեն բարդ կառուցվածք։ Հնարավոր է, որ նյութի կառուցվածքային բաղադրիչների հաջորդականությունը սկզբունքորեն անսահման է։ Տարրական մասնիկների գոյությունը մի տեսակ պոստուլատ է, և դրա վավերականության ստուգումը ֆիզիկայի կարևորագույն խնդիրներից է։

Տարրական մասնիկների հայտնաբերման պատմությունը

Այն պատկերացումը, որ աշխարհը կազմված է հիմնարար մասնիկներից, երկար պատմություն ունի։ Առաջին անգամ ամենափոքր անտեսանելի մասնիկների գոյության գաղափարը, որոնք կազմում են շրջապատող բոլոր առարկաները, արտահայտվել է մեր դարաշրջանից 400 տարի առաջ հույն փիլիսոփա Դեմոկրիտոսի կողմից: Նա այդ մասնիկներին անվանեց ատոմներ, այսինքն՝ անբաժանելի մասնիկներ։ Գիտությունը սկսեց օգտագործել ատոմների հասկացությունը միայն 19-րդ դարի սկզբին, երբ հնարավոր եղավ բացատրել մի շարք քիմիական երևույթներ այս հիմքով։ 19-րդ դարի 30-ական թվականներին Մ.Ֆարադեյի մշակած էլեկտրոլիզի տեսության մեջ առաջացել է իոն հասկացությունը և չափվել տարրական լիցքը։ 19-րդ դարի վերջը նշանավորվեց ռադիոակտիվության երևույթի (Ա. Բեկերել, 1896), ինչպես նաև էլեկտրոնների (Ջ. Թոմսոն, 1897) և բ–մասնիկների (Է. Ռադերֆորդ, 1899) բացահայտումներով։ 1905 թվականին ֆիզիկայում միտք առաջացավ էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտների՝ ֆոտոնների մասին (Ա. Էյնշտեյն)։

1911 թվականին հայտնաբերվեց ատոմի միջուկը (Է. Ռադերֆորդ) և վերջապես ապացուցվեց, որ ատոմներն ունեն բարդ կառուցվածք։ 1919 թվականին Ռադերֆորդը հայտնաբերեց պրոտոններ մի շարք տարրերի ատոմների միջուկների տրոհման արտադրանքներում։ 1932 թվականին Ջ. Չադվիքը հայտնաբերեց նեյտրոնը։ Պարզ դարձավ, որ ատոմների միջուկները, ինչպես իրենք՝ ատոմները, ունեն բարդ կառուցվածք։ Առաջացել է միջուկների կառուցվածքի պրոտոն–նեյտրոնային տեսությունը (Դ.Դ. Իվանենկո և Վ. Հայզենբերգ)։ Նույն 1932 թվականին տիեզերական ճառագայթներում հայտնաբերվեց պոզիտրոնը (Կ. Անդերսոն)։ Պոզիտրոնը դրական լիցքավորված մասնիկ է, որն ունի նույն զանգվածը և նույն (մոդուլային) լիցքը, ինչ էլեկտրոնը։ Պոզիտրոնի գոյությունը կանխատեսել է Պ.Դիրակը 1928թ. Այս տարիների ընթացքում հայտնաբերվեցին և ուսումնասիրվեցին պրոտոնների և նեյտրոնների փոխադարձ փոխակերպումները, և պարզ դարձավ, որ այդ մասնիկները նույնպես բնության անփոփոխ տարրական «աղյուսներ» չեն։ 1937 թվականին տիեզերական ճառագայթներում հայտնաբերվել են 207 էլեկտրոնային զանգված ունեցող մասնիկներ, որոնք կոչվում են մյուոններ (մ-մեզոններ)։ Այնուհետեւ 1947-1950 թվականներին հայտնաբերվեցին պիոններ (այսինքն՝ p-մեզոններ), որոնք, ըստ ժամանակակից հասկացությունների, իրականացնում են միջուկում նուկլոնների փոխազդեցությունը։ Հետագա տարիներին նոր հայտնաբերված մասնիկների թիվը սկսեց արագ աճել։ Դրան նպաստել է տիեզերական ճառագայթների ուսումնասիրությունը, արագացուցիչ տեխնոլոգիայի զարգացումը, միջուկային ռեակցիաների ուսումնասիրությունը։

Ներկայումս հայտնի են մոտ 400 ենթամիջուկային մասնիկներ, որոնք սովորաբար կոչվում են տարրական։ Այս մասնիկների ճնշող մեծամասնությունը անկայուն է: Բացառություն են կազմում միայն ֆոտոնը, էլեկտրոնը, պրոտոնը և նեյտրինոն: Մնացած բոլոր մասնիկները որոշակի ընդմիջումներով ենթարկվում են ինքնաբուխ փոխակերպումների այլ մասնիկների։ Անկայուն տարրական մասնիկները կյանքի ընթացքում խիստ տարբերվում են միմյանցից: Ամենաերկարակյաց մասնիկը նեյտրոնն է։ Նեյտրոնի կյանքի տևողությունը մոտ 15 րոպե է: Մյուս մասնիկները «ապրում են» շատ ավելի կարճ ժամանակով։ Օրինակ, m-մեզոնի կյանքի միջին տևողությունը 2,2·10 - 6 վ է, իսկ չեզոք p-մեզոնիինը 0,87·10 - 16 վ է: Շատ զանգվածային մասնիկներ՝ հիպերոններ, ունեն 10-10 վրկ կարգի միջին կյանքի տևողությունը:

Կան մի քանի տասնյակ մասնիկներ, որոնց կյանքի ժամկետը գերազանցում է 10-17 վրկ. Միկրոտիեզերքի մասշտաբի առումով սա նշանակալի ժամանակ է։ Նման մասնիկները կոչվում են համեմատաբար կայուն: Կարճատև տարրական մասնիկների մեծամասնությունն ունեն 10 - 22 -10 - 23 վրկ կյանք:

Փոխադարձ փոխակերպումների ունակությունը բոլոր տարրական մասնիկների ամենակարեւոր հատկությունն է։ Տարրական մասնիկներն ընդունակ են ծնվելու և ոչնչացվելու (արտանետվել և կլանվել): Սա վերաբերում է նաև կայուն մասնիկներին, միայն այն տարբերությամբ, որ կայուն մասնիկների փոխակերպումները տեղի են ունենում ոչ թե ինքնաբերաբար, այլ այլ մասնիկների հետ փոխազդեցության ժամանակ։ Օրինակ՝ էլեկտրոնի և պոզիտրոնի ոչնչացումը (այսինքն՝ անհետացումը), որն ուղեկցվում է բարձր էներգիայի ֆոտոնների ծնունդով։ Կարող է տեղի ունենալ նաև հակառակ գործընթացը՝ էլեկտրոն-պոզիտրոն զույգի ծնունդ, օրինակ՝ միջուկի հետ բավականաչափ բարձր էներգիա ունեցող ֆոտոնի բախման ժամանակ։ Այնպիսի վտանգավոր երկվորյակ, ինչպիսին պոզիտրոնն է էլեկտրոնի համար, ունի նաև պրոտոնը։ Այն կոչվում է հակապրոտոն: Հակապրոտոնի էլեկտրական լիցքը բացասական է։ Ներկայում բոլոր մասնիկների մեջ հայտնաբերվել են հակամասնիկներ։ Հակամասնիկները հակադրվում են մասնիկներին, քանի որ երբ որևէ մասնիկ հանդիպում է իր հակամասնիկին, դրանք ոչնչացվում են, այսինքն՝ երկու մասնիկն էլ անհետանում են՝ վերածվելով ճառագայթային քվանտաների կամ այլ մասնիկների։

Նույնիսկ նեյտրոնն ունի հակամասնիկ։ Նեյտրոնը և հականեյտրոնը տարբերվում են միայն մագնիսական պահի և այսպես կոչված բարիոնային լիցքի նշաններով։ Հնարավոր է հականյութի ատոմների առկայությունը, որոնց միջուկները բաղկացած են հականուկլեոններից, իսկ թաղանթը` պոզիտրոններից։ Հակամատերիան նյութի հետ ոչնչացման ժամանակ մնացած էներգիան վերածվում է ճառագայթման քվանտային էներգիայի։ Սա հսկայական էներգիա է, որը շատ ավելի մեծ է, քան այն, որն ազատվում է միջուկային և ջերմամիջուկային ռեակցիաներում:

Մինչ օրս հայտնի տարրական մասնիկների բազմազանության մեջ հայտնաբերվում է քիչ թե շատ ներդաշնակ դասակարգման համակարգ։

Տարրական մասնիկները խմբավորված են երեք խմբի՝ ֆոտոններ, լեպտոններ և հադրոններ։

Ֆոտոնների խմբի մեջ մտնում է միակ մասնիկը` ֆոտոնը, որը էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության կրողն է։

Հաջորդ խումբը բաղկացած է թեթեւ լեպտոնային մասնիկներից։ Այս խումբը ներառում է երկու տեսակի նեյտրինոներ (էլեկտրոնային և մյուոններ), էլեկտրոններ և մ-մեզոններ։

Երրորդ մեծ խումբը կազմված է ծանր մասնիկներից, որոնք կոչվում են հադրոններ։ Այս խումբը բաժանված է երկու ենթախմբի. Ավելի թեթև մասնիկները կազմում են մեզոնների ենթախումբ։ Դրանցից ամենաթեթևները դրական և բացասական լիցքավորված են, ինչպես նաև չեզոք p-մեզոններ՝ 250 էլեկտրոնային զանգվածի զանգվածով։ Պիոնները միջուկային դաշտի քվանտաներն են, ինչպես ֆոտոններն են էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտաները։ Այս ենթախումբը ներառում է նաև չորս K և մեկ Z0 մեզոններ։ Բոլոր մեզոններն ունեն զրոյի հավասար սպին։

Երկրորդ ենթախումբը՝ բարիոնները, ներառում են ավելի ծանր մասնիկներ։ Այն ամենածավալունն է։ Բարիոններից ամենաթեթևը նուկլեոններն են՝ պրոտոնները և նեյտրոնները։ Նրանց հաջորդում են այսպես կոչված հիպերոնները։ Աղյուսակը փակում է 1964 թվականին հայտնաբերված օմեգա-մինուս-հիպերոնը։

Հայտնաբերված և նոր հայտնաբերված հադրոնների առատությունը գիտնականներին հանգեցրեց այն մտքին, որ դրանք բոլորը կառուցված են ավելի հիմնարար մասնիկներից: 1964 թվականին ամերիկացի ֆիզիկոս Մ. Գել-Մանը առաջ քաշեց մի վարկած, որը հաստատվեց հետագա ուսումնասիրություններով, որ բոլոր ծանր հիմնարար մասնիկները՝ հադրոնները, կառուցված են ավելի հիմնարար մասնիկներից, որոնք կոչվում են քվարկներ: Քվարկների վարկածի հիման վրա ոչ միայն հասկացվել է արդեն հայտնի հադրոնների կառուցվածքը, այլև կանխատեսվել է նորերի գոյությունը։ Գել-Մանի տեսությունը ենթադրում էր երեք քվարկների և երեք հակաքվարկների գոյություն, որոնք միավորվում են միմյանց հետ տարբեր համակցություններով։ Այսպիսով, յուրաքանչյուր բարիոն բաղկացած է երեք քվարկներից, հակաբարիոնը՝ երեք անտիկվարկներից։ Մեզոնները կազմված են քվարկ-անտիկվարկ զույգերից։

Քվարկի վարկածի ընդունմամբ հնարավոր եղավ ստեղծել տարրական մասնիկների համահունչ համակարգ։ Սակայն այս հիպոթետիկ մասնիկների կանխատեսված հատկությունները բավականին անսպասելի են ստացվել։ Ազատ վիճակում գտնվող քվարկների բազմաթիվ որոնումները, որոնք իրականացվել են բարձր էներգիայի արագացուցիչներում և տիեզերական ճառագայթներում, անհաջող են ստացվել։ Գիտնականները կարծում են, որ ազատ քվարկների աննկատելիության պատճառներից մեկը, հավանաբար, նրանց շատ մեծ զանգվածներն են։ Սա կանխում է քվարկների ստեղծումն այն էներգիաների վրա, որոնք ձեռք են բերվում ժամանակակից արագացուցիչներում: Այնուամենայնիվ, փորձագետների մեծամասնությունն այժմ վստահ է, որ քվարկները գոյություն ունեն ծանր մասնիկների՝ հադրոնների ներսում:

Հիմնարար փոխազդեցություններ. Գործընթացները, որոնց մասնակցում են տարբեր տարրական մասնիկներ, մեծապես տարբերվում են իրենց բնորոշ ժամանակներով և էներգիաներով: Ժամանակակից հասկացությունների համաձայն, բնության մեջ կան չորս տեսակի փոխազդեցություններ, որոնք չեն կարող կրճատվել այլ, ավելի պարզ տեսակի փոխազդեցությունների՝ ուժեղ, էլեկտրամագնիսական, թույլ և գրավիտացիոն։ Այս տեսակի փոխազդեցությունները կոչվում են հիմնարար:

Ուժեղ (կամ միջուկային) փոխազդեցությունն ամենաինտենսիվն է բոլոր տեսակի փոխազդեցություններից: Նրանք առաջացնում են բացառիկ ամուր կապ ատոմների միջուկներում պրոտոնների և նեյտրոնների միջև։ Ուժեղ փոխազդեցությանը կարող են մասնակցել միայն ծանր մասնիկները՝ հադրոնները (մեզոններ և բարիոններ): Ուժեղ փոխազդեցությունը դրսևորվում է 10-15 մ-ից պակաս հեռավորությունների վրա, ուստի այն կոչվում է կարճ հեռավորության վրա:

Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություն. Այս տեսակի փոխազդեցությանը կարող են մասնակցել ցանկացած էլեկտրական լիցքավորված մասնիկներ, ինչպես նաև ֆոտոններ՝ էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտաներ։ Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունը պատասխանատու է, մասնավորապես, ատոմների և մոլեկուլների գոյության համար։ Այն որոշում է նյութերի բազմաթիվ հատկություններ պինդ, հեղուկ և գազային վիճակում։ Պրոտոնների Կուլոնյան վանումը հանգեցնում է մեծ զանգվածային թվով միջուկների անկայունության։ Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունը որոշում է նյութի ատոմների և մոլեկուլների կողմից ֆոտոնների կլանման և արտանետման գործընթացները և շատ այլ գործընթացներ միկրո և մակրոաշխարհի ֆիզիկայում:

Թույլ փոխազդեցությունն ամենադանդաղն է միկրոտիեզերքում տեղի ունեցող բոլոր փոխազդեցություններից: Դրան կարող են մասնակցել ցանկացած տարրական մասնիկ, բացառությամբ ֆոտոնների։

Գրավիտացիոն փոխազդեցությունը բնորոշ է բոլոր մասնիկներին առանց բացառության, սակայն տարրական մասնիկների զանգվածների փոքրության պատճառով նրանց միջև գրավիտացիոն փոխազդեցության ուժերը աննշանորեն փոքր են, և նրանց դերը միկրոտիեզերքի գործընթացներում աննշան է: Գրավիտացիոն ուժերը որոշիչ դեր են խաղում տիեզերական օբյեկտների (աստղեր, մոլորակներ և այլն) նրանց հսկայական զանգվածների հետ փոխազդեցության մեջ։

1930-ականներին վարկած առաջացավ, որ տարրական մասնիկների աշխարհում փոխազդեցություններն իրականացվում են ինչ-որ դաշտի քվանտների փոխանակման միջոցով։ Այս վարկածն ի սկզբանե առաջ են քաշել մեր հայրենակիցներ Ի.Է. Թամմը և Դ.Դ. Իվանենկո. Նրանք ենթադրում էին, որ հիմնարար փոխազդեցությունները առաջանում են մասնիկների փոխանակումից, ինչպես ատոմների կովալենտային քիմիական կապն առաջանում է վալենտային էլեկտրոնների փոխանակումից, որոնք միավորված են դատարկ էլեկտրոնային թաղանթների վրա։

Մասնիկների փոխանակմամբ իրականացվող փոխազդեցությունը ֆիզիկայում ստացել է փոխանակման փոխազդեցության անվանումը։ Այսպիսով, օրինակ, լիցքավորված մասնիկների էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունը առաջանում է ֆոտոնների՝ էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտների փոխանակման արդյունքում։

Փոխանակման փոխազդեցության տեսությունը ճանաչում ձեռք բերեց այն բանից հետո, երբ ճապոնացի ֆիզիկոս Հ. Յուկավան տեսականորեն ցույց տվեց 1935 թվականին, որ ատոմների միջուկներում նուկլոնների միջև ուժեղ փոխազդեցությունը կարելի է բացատրել ենթադրելով, որ նուկլոնները փոխանակում են հիպոթետիկ մասնիկներ, որոնք կոչվում են մեզոններ: Յուկավան հաշվարկել է այս մասնիկների զանգվածը, որը մոտավորապես հավասար է 300 էլեկտրոնային զանգվածի։ Նման զանգված ունեցող մասնիկներ հետագայում իրականում հայտնաբերվեցին: Այս մասնիկները կոչվում են p-mesons (pions): Ներկայումս հայտնի են պիոնների երեք տեսակ՝ p +, p- և p 0:

1957 թվականին տեսականորեն կանխատեսվել է ծանր մասնիկների՝ այսպես կոչված վեկտորային բոզոնների՝ W + , W - և Z 0 գոյությունը, որոնք առաջացրել են թույլ փոխազդեցության փոխանակման մեխանիզմը։ Այս մասնիկները հայտնաբերվել են 1983 թվականին պրոտոնների և բարձր էներգիայի հակապրոտոնների հետ բախվող ճառագայթների փորձերի ժամանակ։ Վեկտորային բոզոնների հայտնաբերումը շատ կարևոր ձեռքբերում էր տարրական մասնիկների ֆիզիկայում։ Այս հայտնագործությունը նշանավորեց տեսության հաջողությունը, որը միավորեց էլեկտրամագնիսական և թույլ ուժերը մեկ, այսպես կոչված, էլեկտրաթույլ ուժի մեջ: Այս նոր տեսությունը էլեկտրամագնիսական դաշտը և թույլ փոխազդեցության դաշտը համարում է նույն դաշտի տարբեր բաղադրիչներ, որոնցում էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտի հետ միասին մասնակցում են վեկտորային բոզոնները։

Այս բացահայտումից հետո ժամանակակից ֆիզիկայում զգալիորեն աճել է վստահությունը, որ բոլոր տեսակի փոխազդեցությունները սերտորեն կապված են միմյանց հետ և, ըստ էության, որոշակի միասնական դաշտի տարբեր դրսեւորումներ են։ Այնուամենայնիվ, բոլոր փոխազդեցությունների միավորումը դեռևս միայն գրավիչ գիտական վարկած է:

Տեսական ֆիզիկոսները զգալի ջանքեր են գործադրում՝ փորձելով միասնական հիմունքներով դիտարկել ոչ միայն էլեկտրամագնիսական և թույլ, այլև ուժեղ փոխազդեցությունը։ Այս տեսությունը կոչվում է Մեծ միավորում: Գիտնականները ենթադրում են, որ գրավիտացիոն փոխազդեցությունը պետք է ունենա նաև իր սեփական կրիչը՝ հիպոթետիկ մասնիկ, որը կոչվում է գրավիտոն: Սակայն այս մասնիկը դեռ չի հայտնաբերվել։

Ներկայումս ապացուցված է համարվում, որ միասնական դաշտը, որը միավորում է բոլոր տեսակի փոխազդեցությունները, կարող է գոյություն ունենալ միայն չափազանց բարձր մասնիկների էներգիայի դեպքում, որոնք անհասանելի են ժամանակակից արագացուցիչներով: Մասնիկները կարող էին ունենալ այդպիսի մեծ էներգիաներ միայն Տիեզերքի գոյության ամենավաղ փուլերում, որոնք առաջացել են այսպես կոչված Մեծ պայթյունի արդյունքում: Տիեզերագիտությունը՝ տիեզերքի էվոլյուցիայի գիտությունը, ենթադրում է, որ Մեծ պայթյունը տեղի է ունեցել 18 միլիարդ տարի առաջ: Տիեզերքի էվոլյուցիայի ստանդարտ մոդելը ենթադրում է, որ պայթյունից հետո առաջին շրջանում ջերմաստիճանը կարող է հասնել 10 32 Կ-ի, իսկ մասնիկների էներգիան E = kT կարող է հասնել 10 19 ԳեՎ արժեքների: Այս ժամանակահատվածում նյութը գոյություն է ունեցել քվարկների և նեյտրինոների տեսքով, մինչդեռ բոլոր տեսակի փոխազդեցությունները միավորվել են մեկ ուժային դաշտում։ Աստիճանաբար, երբ Տիեզերքն ընդարձակվեց, մասնիկների էներգիան նվազեց, և գրավիտացիոն փոխազդեցությունը սկզբում առանձնացավ փոխազդեցությունների միասնական դաշտից (մասնիկների էներգիայի ≈ 10 19 ԳեՎ), իսկ հետո ուժեղ փոխազդեցությունը անջատվեց էլեկտրաթույլից 10 14 ԳեՎ կարգը): 10 3 ԳեՎ կարգի էներգիաների դեպքում բոլոր չորս տեսակի հիմնարար փոխազդեցությունները պարզվեց, որ առանձնացված են: Այս գործընթացներին զուգահեռ շարունակվել է նյութի ավելի բարդ ձևերի ձևավորումը՝ նուկլոններ, լուսային միջուկներ, իոններ, ատոմներ և այլն։ Տիեզերագիտությունն իր մոդելում փորձում է հետևել Տիեզերքի էվոլյուցիան իր զարգացման տարբեր փուլերում՝ Մեծ պայթյունից մինչև մեր օրերը՝ հիմնվելով տարրական մասնիկների ֆիզիկայի, ինչպես նաև միջուկային և ատոմային ֆիզիկայի օրենքների վրա:

Էլեկտրոն

Թերևս այս էլեկտրոնները Աշխարհներ, որտեղ կան հինգ մայրցամաքներ, Արվեստներ, գիտելիք, պատերազմներ, գահեր և քառասուն դարերի հիշողություն:

Վալերի Բրյուսովի «Էլեկտրոնի աշխարհը» բանաստեղծությունը գրվել է 1922 թվականի օգոստոսի 13-ին։

Պատմականորեն առաջին հայտնաբերված տարրական մասնիկը էլեկտրոնն էր՝ ատոմներում բացասական տարրական էլեկտրական լիցքի կրողը:

Սա «ամենահին» տարրական մասնիկն է։ Գաղափարախոսական առումով նա մտավ ֆիզիկա 1881 թվականին, երբ Հելմհոլցը Ֆարադեյի պատվին իր ելույթում նշեց, որ նյութի ատոմային կառուցվածքը Ֆարադեյի էլեկտրոլիզի օրենքների հետ միասին անխուսափելիորեն հանգեցնում է այն մտքին, որ էլեկտրական լիցքը միշտ պետք է լինի որոշ տարրական լիցքի բազմապատիկ, այսինքն. եզրակացությանը էլեկտրական լիցքի քվանտացման մասին։ Բացասական տարրական լիցքի կրողը, ինչպես հիմա գիտենք, էլեկտրոնն է։

Մաքսվելը, ով ստեղծեց էլեկտրական և մագնիսական երևույթների հիմնարար տեսությունը և նշանակալիորեն օգտագործեց Ֆարադեյի փորձարարական արդյունքները, չընդունեց ատոմային էլեկտրականության վարկածը։

Մինչդեռ էլեկտրոնի գոյության «ժամանակավոր» տեսությունը հաստատվել է 1897 թվականին Ջեյ Ջեյ Թոմսոնի փորձերում, որտեղ նա էլեկտրոնների հետ նույնացրել է այսպես կոչված կաթոդային ճառագայթները և չափել էլեկտրոնի լիցքն ու զանգվածը։ Թոմսոնը կաթոդային ճառագայթների մասնիկներին անվանել է «մարմիններ» կամ սկզբնական ատոմներ։ «Էլեկտրոն» բառն ի սկզբանե օգտագործվել է «մարմինի» լիցքի մեծությունը նշելու համար։ Եվ միայն ժամանակի ընթացքում մասնիկը ինքնին սկսեց կոչվել էլեկտրոն: Այնուամենայնիվ, էլեկտրոնի գաղափարը անմիջապես չընդունվեց: Երբ Թագավորական ընկերությունում դասախոսության ժամանակ էլեկտրոնի հայտնաբերողը Ջ. Ինքը՝ Պլանկը, 1925 թվականին խոստովանեց, որ այն ժամանակ՝ 1900 թվականին, լիովին չէր հավատում էլեկտրոնի վարկածին։

Կարելի է ասել, որ Միլիկանի փորձերից հետո, ով 1911 թ. առանձին էլեկտրոնների լիցքերով, այս առաջին տարրական մասնիկը գոյության իրավունք ստացավ։

Ֆոտոն

Ֆոտոնի գոյության ուղղակի փորձարարական ապացույցը տվել է Ռ.Միլիկանը 1912-1915 թթ. ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի իր ուսումնասիրություններում, ինչպես նաև 1922 թվականին Ա.Քոմփթոնը, որը հայտնաբերեց ռենտգենյան ճառագայթների ցրումը դրանց հաճախականության փոփոխությամբ։

Ֆոտոնը, ինչ-որ իմաստով, հատուկ մասնիկ է: Բանն այն է, որ նրա հանգիստ զանգվածը, ի տարբերություն այլ մասնիկների (բացառությամբ նեյտրինոների), հավասար է զրոյի։ Հետևաբար, այն անմիջապես չհամարվեց որպես մասնիկ. սկզբում ենթադրվում էր, որ վերջավոր և ոչ զրոյական հանգստի զանգվածի առկայությունը տարրական մասնիկի պարտադիր հատկանիշն է։

Ֆոտոնը լույսի «կենդանացած» Պլանկի քվանտ է, այսինքն. լույսի քվանտ, որն իմպուլս է կրում։

Լույսի քվանտները մտցվել են Պլանկի կողմից 1901 թվականին՝ ամբողջովին սև մարմնի ճառագայթման օրենքները բացատրելու համար։ Բայց նա մասնիկներ չէր, այլ միայն այս կամ այն հաճախականության լույսի էներգիայի նվազագույն հնարավոր «մասնաբաժինները»։

Թեև Պլանկի ենթադրությունը լույսի էներգիայի քանակականացման մասին բացարձակապես հակասում էր ամբողջ դասական տեսությանը, Պլանկն ինքը դա անմիջապես չհասկացավ։ Գիտնականը գրել է, որ ինքը «...փորձել է ինչ-որ կերպ մտցնել h-ի արժեքը դասական տեսության շրջանակներում։ Սակայն, չնայած բոլոր նման փորձերին, այդ արժեքը շատ համառ է ստացվել»։ Հետագայում այս արժեքը կոչվեց Պլանկի հաստատուն (h=6*10 -27 erg. s)։

Պլանկի հաստատունի ներդրումից հետո իրավիճակն ավելի պարզ չդարձավ։

Ֆոտոնները կամ քվանտան «կենդանի» դարձրեց Էյնշտեյնի հարաբերականության տեսությունը, որը 1905 թվականին ցույց տվեց, որ քվանտան պետք է ունենա ոչ միայն էներգիա, այլև իմպուլս, և որ դրանք լրիվ իմաստով մասնիկներ են, միայն հատուկ, քանի որ նրանց հանգիստ զանգվածը զրո, և նրանք շարժվում են լույսի արագությամբ:

Այսպիսով, էլեկտրամագնիսական դաշտի մասնիկի՝ ֆոտոնի գոյության մասին եզրակացությունը ծագում է Մ. Պլանկի աշխատությունից (1900 թ.): Ենթադրելով, որ բացարձակապես սև մարմնի էլեկտրամագնիսական ճառագայթման էներգիան քվանտացված է, Պլանքը ստացել է ճառագայթման սպեկտրի ճիշտ բանաձևը։ Զարգացնելով Պլանկի գաղափարը՝ Ա. Էյնշտեյնը (1905 թ.) ենթադրեց, որ էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը (լույսը) իրականում առանձին քվանտների (ֆոտոնների) հոսք է, և դրա հիման վրա նա բացատրեց ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի օրինաչափությունները։

Պրոտոն

Պրոտոնը հայտնաբերվել է Է.Ռադերֆորդի կողմից 1919 թվականին՝ ատոմային միջուկների հետ ալֆա մասնիկների փոխազդեցության ուսումնասիրության ժամանակ։

Ավելի ճիշտ՝ պրոտոնի հայտնաբերումը կապված է ատոմային միջուկի հայտնաբերման հետ։ Այն ստեղծվել է Ռադերֆորդի կողմից՝ ռմբակոծելով ազոտի ատոմները բարձր էներգիայի b-մասնիկներով։ Ռադերֆորդը եզրակացրեց, որ «ազոտի ատոմի միջուկը քայքայվում է արագ 6 մասնիկի հետ բախվելիս առաջացող հսկայական ուժերի արդյունքում, և որ ազատված ջրածնի ատոմը կազմում է ազոտի միջուկի անբաժանելի մասը»։ 1920 թվականին Ռադերֆորդի կողմից ջրածնի ատոմի միջուկները անվանվեցին պրոտոններ (պրոտոն հունարեն նշանակում է ամենապարզը, առաջնայինը)։ Անվանման այլ առաջարկներ կային. Այսպես, օրինակ, առաջարկվեց «բարոն» անունը (բարոս հունարեն նշանակում է ծանրություն): Այնուամենայնիվ, այն ընդգծում էր ջրածնի միջուկի միայն մեկ առանձնահատկությունը՝ նրա զանգվածը։ «Պրոտոն» տերմինը շատ ավելի խորն ու բովանդակալից էր՝ արտացոլելով պրոտոնի հիմնարար բնույթը, քանի որ պրոտոնը ամենապարզ միջուկն է՝ ջրածնի ամենաթեթև իզոտոպի միջուկը։ Սա, անկասկած, տարրական մասնիկների ֆիզիկայի ամենահաջող տերմիններից մեկն է: Այսպիսով, պրոտոնները մասնիկներ են, որոնց միավորի դրական լիցքն է և զանգվածը 1840 անգամ մեծ է էլեկտրոնի զանգվածից։

Նեյտրոն

Միջուկը կազմող մեկ այլ մասնիկ՝ նեյտրոնը, հայտնաբերվել է 1932 թվականին Ջ. Չադվիքի կողմից՝ ուսումնասիրելով 6 մասնիկների փոխազդեցությունը բերիլիումի հետ։ Նեյտրոնն ունի պրոտոնի զանգվածին մոտ, բայց չունի էլեկտրական լիցք։ Նեյտրոնի հայտնաբերումն ավարտեց մասնիկների՝ ատոմների կառուցվածքային տարրերի և դրանց միջուկների նույնականացումը:

Իզոտոպների հայտնաբերումը չպարզեց միջուկի կառուցվածքի հարցը։ Այս պահին հայտնի էին միայն պրոտոնները՝ ջրածնի միջուկները և էլեկտրոնները, և, հետևաբար, բնական էր փորձել իզոտոպների գոյությունը բացատրել այս դրական և բացասական լիցքավորված մասնիկների տարբեր համակցություններով: Կարելի է մտածել, որ միջուկները պարունակում են A պրոտոններ, որտեղ A-ն զանգվածային թիվն է, և A?Z էլեկտրոններ: Այս դեպքում ընդհանուր դրական լիցքը համընկնում է Z ատոմային թվի հետ։

Միատարր միջուկի նման պարզ պատկերը սկզբում չէր հակասում միջուկի փոքր չափի մասին եզրակացությանը, որը բխում էր Ռադերֆորդի փորձերից։ Էլեկտրոնի r0 \u003d e 2 /mc 2 էլեկտրոնի «բնական շառավիղը» (որը ստացվում է գնդաձև թաղանթի վրա բաշխված լիցքի էլեկտրաստատիկ էներգիան e 2/r0 հավասարեցնելով էլեկտրոնի mc 2-ի ինքնաէներգիան) r0 է: \u003d 2,82 * 10 - 15 մ: Նման էլեկտրոնը բավական փոքր է 10 - 14 մ շառավղով միջուկի ներսում գտնվելու համար, թեև դժվար կլինի այնտեղ մեծ քանակությամբ մասնիկներ տեղադրել: 1920 թ Ռադերֆորդը և այլ գիտնականներ դիտարկեցին պրոտոնի և էլեկտրոնի կայուն համակցության հնարավորությունը՝ վերարտադրելով չեզոք մասնիկը, որի զանգվածը մոտավորապես հավասար է պրոտոնին։ Սակայն էլեկտրական լիցքի բացակայության պատճառով նման մասնիկները դժվար կլինի հայտնաբերել։ Քիչ հավանական է, որ նրանք կարողանան նաև մետաղական մակերեսներից էլեկտրոններ հեռացնել, ինչպես էլեկտրամագնիսական ալիքները ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի ժամանակ:

Միայն մեկ տասնամյակ անց, այն բանից հետո, երբ բնական ռադիոակտիվությունը մանրակրկիտ ուսումնասիրվեց և ռադիոակտիվ ճառագայթումը սկսեց լայնորեն կիրառվել ատոմների արհեստական փոխակերպում առաջացնելու համար, միջուկի նոր բաղադրիչի առկայությունը հավաստիորեն հաստատվեց: 1930 թվականին Վ. Բոթեն և Գ. Բեքերը Գիզենի համալսարանից ճառագայթեցին լիթիումը և բերիլիումը ալֆա մասնիկներով և օգտագործելով Գայգերի հաշվիչը, գրանցեցին ստացված թափանցող ճառագայթումը։ Քանի որ այս ճառագայթման վրա չեն ազդել էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը, և այն ուներ բարձր թափանցող ուժ, հեղինակները եզրակացրել են, որ արտանետվել է կոշտ գամմա ճառագայթում: 1932 թվականին Ֆ. Ջոլիոն և Ի. Կյուրին կրկնեցին բերիլիումի հետ կապված փորձերը՝ նման թափանցող ճառագայթումը փոխանցելով պարաֆինային բլոկի միջով։ Նրանք պարզել են, որ անսովոր բարձր էներգիայի պրոտոններ են արտանետվում պարաֆինից և եզրակացրել են, որ պարաֆինով անցնող գամմա ճառագայթումը ցրման արդյունքում արտադրում է պրոտոններ։ (1923 թվականին պարզվեց, որ ռենտգենյան ճառագայթները ցրվում են էլեկտրոնների վրա՝ տալով Կոմպտոնի էֆեկտը)

Ջ. Չեդվիքը կրկնեց փորձը: Նա նաև օգտագործեց պարաֆին և օգտագործելով իոնացման խցիկ, որտեղ հավաքվում էր ատոմներից էլեկտրոնների դուրսբերման ժամանակ առաջացած լիցքը, նա չափեց հետադարձ պրոտոնների տիրույթը:

Մետաղական բերիլիումի տրոհումն ընթացել է հետևյալ կերպ. 4 2 He-ի ալֆա մասնիկները (լիցք 2, զանգված 4) բախվել են բերիլիումի միջուկներին (լիցք 4, զանգված թիվ 9), որի արդյունքում առաջացել են ածխածին և նեյտրոն։ Նեյտրոնի հայտնաբերումը կարևոր առաջընթաց էր: Միջուկների դիտարկված բնութագրերն այժմ կարելի է մեկնաբանել՝ դիտարկելով նեյտրոնները և պրոտոնները որպես միջուկների բաղկացուցիչներ: Այժմ հայտնի է, որ նեյտրոնը 0,1%-ով ավելի ծանր է, քան պրոտոնը։ Ազատ նեյտրոնները (միջուկից դուրս) ենթարկվում են ռադիոակտիվ քայքայման՝ վերածվելով պրոտոնի և էլեկտրոնի։ Սա հիշեցնում է բարդ չեզոք մասնիկի նախնական վարկածը: Այնուամենայնիվ, կայուն միջուկի ներսում նեյտրոնները կապված են պրոտոնների հետ և ինքնաբերաբար չեն քայքայվում։

Պոզիտրոն

Սկսած 1930-ականներից մինչև 1950-ականները նոր մասնիկներ են հայտնաբերվել հիմնականում տիեզերական ճառագայթներում։ 1932 թվականին նրանց կազմի մեջ Ա.Անդերսոնը հայտնաբերեց առաջին հակամասնիկը՝ պոզիտրոնը (e +)՝ էլեկտրոնի զանգվածով, բայց դրական էլեկտրական լիցքով մասնիկ։ Պոզիտրոնը հայտնաբերված առաջին հակամասնիկն էր։ e+-ի գոյությունը ուղղակիորեն հետևում է էլեկտրոնի հարաբերական տեսությունից, որը մշակել է Պ.Դիրակը (1928-31), պոզիտրոնի հայտնաբերումից կարճ ժամանակ առաջ։ 1936 թ Ամերիկացի ֆիզիկոսներ Ք.Անդերսոնը և Ս.

Պոզիտրոնը հայտնաբերվել է Անդերսոնի կողմից տիեզերական ճառագայթներն ուսումնասիրելիս՝ օգտագործելով ամպային խցիկի մեթոդը։ Նկարը, որը Անդերսոնի կողմից ամպային խցիկում արված լուսանկարի վերարտադրությունն է, ցույց է տալիս դրական մասնիկը, որը մտնում է 0,6 սմ հաստությամբ կապարի ափսե՝ 6,3 * 107 էՎ/վ իմպուլսով և թողնում այն 2,3 * 107 էՎ իմպուլսով։ / s Հետ. Կարելի է այս մասնիկի զանգվածի վերին սահման սահմանել՝ ենթադրելով, որ այն էներգիա է կորցնում միայն բախումների ժամանակ։ Այս սահմանը 20 ինձ է: Այս և նմանատիպ այլ լուսանկարների հիման վրա Անդերսոնը ենթադրեց դրական մասնիկի գոյության մասին, որի զանգվածը մոտավորապես հավասար է սովորական էլեկտրոնի զանգվածին։ Այս եզրակացությունը շուտով հաստատվեց Բլեքեթի և Օկիալինիի դիտարկումներով ամպային պալատում։ Դրանից կարճ ժամանակ անց Կյուրին և Ջոլիոթը հայտնաբերեցին, որ պոզիտրոններն առաջանում են ռադիոակտիվ աղբյուրներից գամմա ճառագայթների փոխակերպման արդյունքում և արտանետվում են նաև արհեստական ռադիոակտիվ իզոտոպների կողմից։ Քանի որ ֆոտոնը, լինելով չեզոք, կազմում է զույգ (պոզիտրոն և էլեկտրոն), էլեկտրական լիցքի պահպանման սկզբունքից բխում է, որ պոզիտրոնի լիցքի բացարձակ արժեքը հավասար է էլեկտրոնի լիցքին։

Պոզիտրոնի զանգվածի առաջին քանակական որոշումը կատարել է Թիբոն, ով չափել է e/m հարաբերակցությունը տրոխոիդ մեթոդով և եզրակացրել, որ պոզիտրոնի և էլեկտրոնի զանգվածները տարբերվում են ոչ ավելի, քան 15%: Ավելի ուշ Spies-ի և Zan-ի փորձերը, ովքեր օգտագործեցին զանգվածային սպեկտրոգրաֆիկ կարգավորում, ցույց տվեցին, որ էլեկտրոնի և պոզիտրոնի զանգվածները համընկնում են 2%-ի սահմաններում: Դեռ ավելի ուշ Դումոնդը և նրա գործընկերները մեծ ճշգրտությամբ չափեցին ոչնչացման ճառագայթման ալիքի երկարությունը։ Մինչև փորձնական սխալները (0,2%) նրանք ստացան ալիքի երկարության արժեքը, որը պետք է ակնկալել այն ենթադրությամբ, որ պոզիտրոնը և էլեկտրոնը ունեն հավասար զանգվածներ։

Զույգերի արտադրության գործընթացում կիրառվող անկյունային իմպուլսի պահպանման օրենքը ցույց է տալիս, որ պոզիտրոններն ունեն կես ամբողջ թվով պտույտ և, հետևաբար, ենթարկվում են Ֆերմի վիճակագրությանը։ Խելամիտ է ենթադրել, որ պոզիտրոնի սպինը 1/2 է, ինչպես և էլեկտրոնի սպինը։

պիոններ և մյուոններ: Մեզոնի բացահայտում

Մեզոնի հայտնաբերումը, ի տարբերություն պոզիտրոնի հայտնաբերման, մեկ դիտարկման արդյունք չէր, այլ ավելի շուտ փորձարարական և տեսական ուսումնասիրությունների մի ամբողջ շարքի եզրակացություն։

1932 թվականին Ռոսին, օգտագործելով Բոտեի և Կոլհերսթերի առաջարկած համընկնման մեթոդը, ցույց տվեց, որ ծովի մակարդակում նկատվող տիեզերական ճառագայթման հայտնի մասը բաղկացած է մասնիկներից, որոնք կարող են ներթափանցել մինչև 1 մ հաստությամբ կապարի թիթեղների միջով: Դրանից կարճ ժամանակ անց նա նաև ուշադրություն հրավիրեց. Տիեզերական ճառագայթներում երկու տարբեր բաղադրիչների առկայության համար: Մեկ բաղադրիչի մասնիկները (ներթափանցող բաղադրիչ) ունակ են անցնել նյութի մեծ հաստությամբ, և տարբեր նյութերի կողմից դրանց կլանման աստիճանը մոտավորապես համաչափ է այդ նյութերի զանգվածին։ Մյուս բաղադրիչի մասնիկները (ցնցուղային բաղադրիչ) արագ ներծծվում են, հատկապես ծանր տարրերի կողմից. այս դեպքում առաջանում են մեծ թվով երկրորդական մասնիկներ (ցնցուղներ)։ Անդերսոնի և Նեդդեմեյերի ամպային խցիկի փորձերը տիեզերական ճառագայթների մասնիկների կապարի թիթեղների միջով անցնելու վերաբերյալ նույնպես ցույց տվեցին, որ տիեզերական ճառագայթների երկու տարբեր բաղադրիչ կա: Այս փորձերը ցույց տվեցին, որ թեև կապարի մեջ տիեզերական ճառագայթների մասնիկների էներգիայի միջին կորուստը ըստ տեսականորեն հաշվարկված բախման կորստի մեծության էր, այդ մասնիկներից ոմանք շատ ավելի մեծ կորուստներ ունեցան:

1934 թվականին Բեթեն և Հեյթլերը հրապարակեցին էլեկտրոնների ճառագայթային կորստի և ֆոտոնների կողմից զույգերի արտադրության տեսությունը։ Անդերսոնի և Նեդդեմեյերի կողմից դիտված ավելի քիչ թափանցող բաղադրիչի հատկությունները համընկնում էին Բեթեի և Հեյթլերի տեսության կողմից կանխատեսված էլեկտրոնների հատկությունների հետ. այս դեպքում մեծ կորուստները բացատրվում էին ռադիացիոն գործընթացներով։ Ռոսիի հայտնաբերած ցնցուղ առաջացնող ճառագայթման հատկությունները կարելի է բացատրել նաև ենթադրելով, որ այդ ճառագայթումը բաղկացած է բարձր էներգիայի էլեկտրոններից և ֆոտոններից։ Մյուս կողմից, ճանաչելով Բեթեի և Հեյթլերի տեսության վավերականությունը, պետք է եզրակացնել, որ Ռոսսիի փորձերում «թափանցող» մասնիկները և Անդերսոնի և Նեդդեմեյերի փորձերում ավելի քիչ կլանված մասնիկները տարբերվում են էլեկտրոններից: Պետք էր ենթադրել, որ թափանցող մասնիկներն ավելի ծանր են, քան էլեկտրոնները, քանի որ, ըստ տեսության, ճառագայթման էներգիայի կորուստը հակադարձ համեմատական է զանգվածի քառակուսուն:

Միջանկյալ զանգվածային մասնիկների առկայությունը ուղղակիորեն ապացուցվել է 1937 թվականին Նեդդեմեյերի և Անդերսոնի, Սթրիթի և Սթիվենսոնի փորձերով։

Նեդդեմեյերի և Անդերսոնի փորձերը վերը նշված ուսումնասիրությունների շարունակությունն էին (կատարելագործված տեխնիկայով) տիեզերական ճառագայթների մասնիկների էներգիայի կորուստների վերաբերյալ։ Դրանք իրականացվել են մագնիսական դաշտում տեղադրված ամպային խցիկում և 1 սմ հաստությամբ պլատինե թիթեղով բաժանված երկու մասի: Տիեզերական ճառագայթների առանձին մասնիկների իմպուլսի կորուստը որոշվել է ափսեից առաջ և հետո ուղու կորությունը չափելով:

2). Կան մի շարք ներթափանցող մասնիկներ, որոնց մոմենտը պակաս է 200 MeV/c-ից, որոնք արտադրում են ոչ ավելի իոնացում, քան միայնակ լիցքավորված մասնիկը իոնացման կորի նվազագույնի մոտ: Սա նշանակում է, որ տիեզերական ճառագայթների թափանցող մասնիկները շատ ավելի թեթև են, քան պրոտոնները, քանի որ 200 ՄէՎ/c-ից պակաս իմպուլս ունեցող պրոտոնն արտադրում է հատուկ իոնացում, որը մոտ 10 անգամ նվազագույն է:

Վերը նկարագրված փորձերը, անշուշտ, ապացուցեցին, որ թափանցող մասնիկները իսկապես ավելի ծանր են, քան էլեկտրոնները, բայց ավելի թեթև, քան պրոտոնները: Բացի այդ, Սթրիթի և Սթիվենսոնի փորձը տվեց այս նոր մասնիկի զանգվածի առաջին մոտավոր գնահատականը, որը մենք այժմ կարող ենք անվանել իր ընդհանուր անունով՝ մեզոն։

Այսպիսով, 1936 թվականին Ա. Անդերսոնը և Ս. Նեդդերմայերը հայտնաբերեցին մյուոնը (մ - մեզոն): Այս մասնիկը էլեկտրոնից տարբերվում է միայն իր զանգվածով, որը մոտավորապես 200 անգամ մեծ է էլեկտրոնից։

1947 թ Փաուելը լուսանկարչական էմուլսիաներում նկատել է լիցքավորված մասնիկների հետքեր, որոնք մեկնաբանվել են որպես Յուկավա մեզոններ և անվանվել p մեզոններ կամ պիոններ։ Լիցքավորված պիոնների քայքայման արտադրանքները, որոնք նույնպես լիցքավորված մասնիկներ են, կոչվում էին մ-մեզոններ կամ մյուոններ։ Կոնվերսիի փորձերում նկատվել են բացասական մյուոններ. ի տարբերություն պիոնների, մյուոնները, ինչպես էլեկտրոնները, ուժեղ չեն փոխազդում ատոմային միջուկների հետ:

Քանի որ խստորեն սահմանված էներգիայի մյուոնները միշտ ձևավորվում էին դադարեցված պիոնների քայքայման ժամանակ, սրանից հետևեց, որ p-ի մ-ի անցման ժամանակ պետք է ձևավորվի ևս մեկ չեզոք մասնիկ (նրա զանգվածը պարզվեց, որ շատ մոտ է զրոյին): Մյուս կողմից, այս մասնիկը գործնականում չի փոխազդում նյութի հետ, ուստի եզրակացրել են, որ այն չի կարող լինել ֆոտոն։ Այսպիսով, ֆիզիկոսները հանդիպել են նոր չեզոք մասնիկի, որի զանգվածը զրոյական է։ Այսպիսով, հայտնաբերվել է լիցքավորված Յուկավա մեզոն, որը քայքայվում է մյուոնի և նեյտրինոյի: Այս քայքայման նկատմամբ p-մեզոնի կյանքի տևողությունը 2×10 -8 վրկ է: Հետո պարզվեց, որ մյուոնը նույնպես անկայուն է, որ նրա քայքայման արդյունքում առաջանում է էլեկտրոն։ Մյուոնի կյանքի տևողությունը պարզվեց, որ 10 -6 վ-ի կարգի է: Քանի որ մյուոնի քայքայման ժամանակ առաջացած էլեկտրոնը չունի խիստ սահմանված էներգիա, եզրակացություն է արվել, որ էլեկտրոնի հետ մեկտեղ մյուոնի քայքայման ժամանակ առաջանում են երկու նեյտրինոներ։ 1947 թվականին, նաև տիեզերական ճառագայթներում, Ս. Փաուելի խումբը հայտնաբերել է p+ և p- մեզոններ՝ 274 էլեկտրոնային զանգվածով, որոնք կարևոր դեր են խաղում միջուկներում նեյտրոնների հետ պրոտոնների փոխազդեցության մեջ։ Նման մասնիկների գոյությունն առաջարկել է Հ.Յուկավան 1935թ.

Նեյտրինո

Միջուկների բետա քայքայման ժամանակ, ինչպես արդեն ասացինք, բացի էլեկտրոններից դուրս են թռչում նաեւ նեյտրինոները։ Այս մասնիկը առաջին անգամ տեսականորեն «ներդրվեց» ֆիզիկայի մեջ։ Դա նեյտրինոյի գոյությունն էր, որը ենթադրվում էր Պաուլիի կողմից 1929 թվականին՝ իր փորձնական հայտնագործությունից շատ տարիներ առաջ (1956 թ.): Նեյտրինոն՝ զրոյական (կամ աննշան փոքր) զանգվածով չեզոք մասնիկ, Պաուլիին անհրաժեշտ էր ատոմային միջուկների բետա-քայքայման գործընթացում էներգիայի պահպանման օրենքը պահպանելու համար։

Սկզբում Պաուլին միջուկների բետա քայքայման ժամանակ ձևավորված հիպոթետիկ չեզոք մասնիկը անվանեց նեյտրոն (սա մինչև Չադվիքի հայտնագործությունը) և առաջարկեց, որ այն միջուկի մի մասն է։

Որքան դժվար էր գալ նեյտրինների վարկածին, որոնք ձևավորվում են հենց նեյտրոնների քայքայման ժամանակ, կարելի է տեսնել առնվազն այն փաստից, որ թույլ փոխազդեցության հատկությունների մասին Ֆերմիի հիմնարար հոդվածի հայտնվելուց ընդամենը մեկ տարի առաջ Հետազոտողն օգտագործել է «նեյտրոն» տերմինը միջուկային ֆիզիկայի ներկա վիճակի մասին զեկույցում՝ նշելու երկու մասնիկները, որոնք այժմ կոչվում են նեյտրոն և նեյտրինո: «Օրինակ, Պաուլիի առաջարկի համաձայն, - ասում է Ֆերմին, - հնարավոր կլինի պատկերացնել, որ ատոմի միջուկի ներսում կան նեյտրոններ, որոնք միաժամանակ կարձակվեն β-մասնիկների հետ: Այս նեյտրոնները կարող են անցնել նյութի մեծ հաստությամբ՝ չկորցնելով իրենց էներգիան գործնականում, և, հետևաբար, դրանք գործնականում աննկատելի կլինեն: Նեյտրոնի գոյությունը, անկասկած, կարող է պարզապես բացատրել դեռևս անհասկանալի որոշ հարցեր, ինչպիսիք են ատոմային միջուկների վիճակագրությունը, որոշ միջուկների անոմալ ներքին պահերը և նաև, հավանաբար, ներթափանցող ճառագայթման բնույթը»: Իսկապես, երբ խոսքը վերաբերում է β-էլեկտրոններով արտանետվող և նյութի կողմից վատ կլանված մասնիկի մասին, անհրաժեշտ է նկատի ունենալ նեյտրինոն: Կարելի է եզրակացնել, որ 1932 թվականին նեյտրոնի և նեյտրինոյի խնդիրները չափազանց շփոթված էին։ Տեսաբանների և փորձարարների կողմից մեկ տարվա քրտնաջան աշխատանք պահանջվեց ինչպես հիմնարար, այնպես էլ տերմինաբանական դժվարությունները լուծելու համար:

«Նեյտրոնի հայտնաբերումից հետո,- ասաց Պաուլին,- Հռոմում անցկացվող սեմինարների ժամանակ Ֆերմին սկսեց բետա քայքայման ժամանակ արձակված իմ նոր մասնիկը անվանել «նեյտրինո»՝ այն տարբերելու ծանր նեյտրոնից: Այս իտալական անվանումը դարձել է ընդհանուր ընդունված:

1930-ական թվականներին Ֆերմիի տեսությունը ընդհանրացվել է պոզիտրոնային քայքայման (Wick, 1934) և միջուկի անկյունային իմպուլսի փոփոխությամբ անցումներին (Gamow and Teller, 1937)։

Նեյտրինոյի «ճակատագիրը» կարելի է համեմատել էլեկտրոնի «ճակատագրի» հետ։ Երկու մասնիկն էլ սկզբում հիպոթետիկ էին. էլեկտրոնը ներմուծվեց նյութի ատոմային կառուցվածքը էլեկտրոլիզի օրենքներին համապատասխանեցնելու համար, իսկ նեյտրինոն՝ բետա-քայքայման գործընթացում էներգիայի պահպանման օրենքը փրկելու համար: Եվ միայն շատ ավելի ուշ դրանք բացահայտվեցին որպես իրական։

1962 թվականին պարզվեց, որ գոյություն ունի երկու տարբեր նեյտրինո՝ էլեկտրոն և մյուոն: 1964 թվականին չեզոք K-մեզոնների քայքայման ժամանակ հայտնաբերվեց, այսպես կոչված, ոչ պահպանումը։ համակցված հավասարություն (ներդրվել է Լի Ցուն-թաոյի և Յան Չեն-Նինգի կողմից և անկախ Լ.Դ. Լանդաուի կողմից 1956 թվականին), ինչը նշանակում է ժամանակի արտացոլման գործողության ընթացքում ֆիզիկական գործընթացների վարքագծի վերաբերյալ սովորական տեսակետները վերանայելու անհրաժեշտություն։

Տարօրինակ մասնիկների հայտնաբերում

40-ականների վերջ - 50-ականների սկիզբ. նշանավորվել են անսովոր հատկություններով մասնիկների մեծ խմբի հայտնաբերմամբ, որը կոչվում է «տարօրինակ»: Այս խմբի առաջին մասնիկները K + - և K- մեզոններ, L-, S + -, S -, X - հիպերոններ են հայտնաբերվել: Տիեզերական ճառագայթները, տարօրինակ մասնիկների հետագա բացահայտումները կատարվել են արագացուցիչների վրա՝ կայանքներ, որոնք ստեղծում են արագ պրոտոնների և էլեկտրոնների ինտենսիվ հոսքեր: Նյութի հետ բախվելիս արագացված պրոտոններն ու էլեկտրոնները առաջացնում են նոր տարրական մասնիկներ, որոնք դառնում են ուսումնասիրության առարկա:

1947թ.-ին Բաթլերը և Ռոչեսթերը դիտեցին երկու մասնիկ, որոնք կոչվում էին V մասնիկներ, ամպի խցիկում: Դիտարկվեցին երկու հետքեր, կարծես ձևավորում էին լատիներեն V տառը: Երկու հետքերի ձևավորումը ցույց էր տալիս, որ մասնիկները անկայուն են և քայքայվել են այլ, ավելի թեթև մասնիկների: V-մասնիկներից մեկը չեզոք էր և քայքայվեց երկու լիցքավորված մասնիկների՝ հակառակ լիցքերով: (Հետագայում այն նույնացվել է չեզոք K-մեզոնի հետ, որը քայքայվում է դրական և բացասական պիոնների)։ Մյուսը լիցքավորվել և քայքայվել է լիցքավորված մասնիկի՝ ավելի փոքր զանգվածով և չեզոք մասնիկով: (Հետագայում այն նույնացվել է լիցքավորված K+ մեզոնի հետ, որը քայքայվում է լիցքավորված և չեզոք պիոնների)։

V-մասնիկները առաջին հայացքից թույլ են տալիս մեկ այլ մեկնաբանություն. դրանց տեսքը կարելի է մեկնաբանել ոչ թե որպես մասնիկների քայքայում, այլ որպես ցրման գործընթաց: Իրոք, միջուկի կողմից լիցքավորված մասնիկի ցրման գործընթացները վերջնական վիճակում մեկ լիցքավորված մասնիկի ձևավորմամբ, ինչպես նաև չեզոք մասնիկի անառաձգական ցրման գործընթացները միջուկի կողմից երկու լիցքավորված մասնիկների ձևավորմամբ, նույն տեսքը կունենան: ամպային խցիկ՝ որպես V-մասնիկների քայքայում: Բայց նման հնարավորությունը հեշտությամբ բացառվեց՝ պատճառաբանելով, որ ավելի խիտ լրատվամիջոցներում ցրման գործընթացներն ավելի հավանական են։ Իսկ V- իրադարձությունները նկատվել են ոչ թե կապարի մեջ, որն առկա է եղել ամպային խցիկում, այլ անմիջապես բուն խցիկում, որը լցված է ավելի ցածր խտությամբ գազով (համեմատած կապարի խտության հետ)։

Մենք նշում ենք, որ եթե p-մեզոնի փորձնական հայտնագործությունը ինչ-որ առումով «սպասելի» էր՝ կապված նուկլեոնների փոխազդեցությունների բնույթը բացատրելու անհրաժեշտության հետ, ապա V-մասնիկների հայտնաբերումը, ինչպես մյուոնի հայտնաբերումը, պարզվեց. լիակատար անակնկալ լինել.

Ինչպես պարզվեց ավելի ուշ, այս բոլոր դիտարկումները պարզվեցին, որ նույն մասնիկի՝ K-մեզոնի (լիցքավորված կամ չեզոք) տարբեր քայքայման դիտարկումներ են։

V-մասնիկների «վարքագիծը» ծննդյան ժամանակ և հետագա քայքայումը հանգեցրեց նրան, որ դրանք կոչվում էին տարօրինակ:

Տարօրինակ մասնիկներն առաջին անգամ լաբորատորիայում ստացվել են 1954 թվականին։ Ֆաուլերը, Շաթը, Թորնդայքը և Ուայթմորը, ովքեր, օգտագործելով 1,5 ԳեՎ սկզբնական էներգիայով Բրուքհավենի տիեզերքից իոնային ճառագայթը, դիտարկել են տարօրինակ մասնիկների ասոցիատիվ արտադրության ռեակցիաները։

50-ականների սկզբից։ արագացուցիչները դարձել են տարրական մասնիկների ուսումնասիրության հիմնական գործիքը։ 70-ական թթ. արագացուցիչների մոտ արագացող մասնիկների էներգիան կազմել է տասնյակ և հարյուր միլիարդավոր էլեկտրոնային վոլտ (GeV): Մասնիկների էներգիաները մեծացնելու ցանկությունը պայմանավորված է նրանով, որ բարձր էներգիաները հնարավորություն են տալիս ուսումնասիրել նյութի կառուցվածքը ավելի կարճ հեռավորությունների վրա, այնքան բարձր է բախվող մասնիկների էներգիան։ Արագացուցիչները զգալիորեն մեծացրել են նոր տվյալների ստացման արագությունը և կարճ ժամանակում ընդլայնել ու հարստացրել են միկրոաշխարհի հատկությունների մասին մեր գիտելիքները։ Տարօրինակ մասնիկները ուսումնասիրելու համար արագացուցիչների օգտագործումը հնարավորություն տվեց ավելի մանրամասն ուսումնասիրել դրանց հատկությունները, մասնավորապես, դրանց քայքայման առանձնահատկությունները և շուտով հանգեցրեց կարևոր հայտնագործության. հայելային արտացոլման գործողություն - այսպես կոչված. տարածությունների խախտում, պարիտետ (1956)։ Միլիարդավոր էլեկտրոն վոլտ էներգիա ունեցող պրոտոնային արագացուցիչների գործարկումը հնարավորություն տվեց հայտնաբերել ծանր հակամասնիկներ՝ հակապրոտոն (1955), հականեյտրոն (1956) և հակասիգմա հիպերոններ (1960): 1964 թվականին հայտնաբերվեց ամենածանր հիպերոնը W - (մոտ երկու պրոտոնային զանգված ունեցող զանգվածով):

Ռեզոնանսներ.

1960-ական թթ արագացուցիչների մոտ հայտնաբերվել են չափազանց անկայուն (համեմատած այլ անկայուն տարրական մասնիկների հետ համեմատած) մասնիկներ, որոնք կոչվում են «ռեզոնանսներ»: Ռեզոնանսների մեծ մասի զանգվածը գերազանցում է պրոտոնի զանգվածը: Դրանցից առաջինը՝ D1 (1232 թ.), եղել է. հայտնի է 1953 թվականից. կազմում են տարրական մասնիկների հիմնական մասը:

P մեզոնի և նուկլեոնի ուժեղ փոխազդեցությունը 3/2 ընդհանուր իզոտոպային սպինով և 3/2 մոմենտ ունեցող վիճակում հանգեցնում է նուկլեոնի գրգռված վիճակի առաջացմանը։ Այս վիճակը շատ կարճ ժամանակում քայքայվում է նուկլեոնի և p մեզոնի (10 -23 վրկ կարգի): Քանի որ այս վիճակն ունի հստակ սահմանված քվանտային թվեր, ինչպես նաև կայուն տարրական մասնիկներ, բնական էր այն անվանել մասնիկ: Այս վիճակի շատ կարճ կյանքն ընդգծելու համար այն և նմանատիպ կարճատև վիճակները սկսեցին կոչվել ռեզոնանսային:

Նուկլեոնային ռեզոնանսը, որը հայտնաբերեց Ֆերմին 1952 թվականին, հետագայում կոչվեց D 3/2 3/2 իզոբար (ընդգծելու այն փաստը, որ D իզոբարի սպինը և իզոտոպային սպինը 3/2 են)։ Քանի որ ռեզոնանսների կյանքի տևողությունը աննշան է, դրանք չեն կարող ուղղակիորեն դիտարկվել, ինչպես դիտվում են «սովորական» պրոտոնը, p-մեզոնները և մյուոնները (հետքերով ուղու սարքերում): Ռեզոնանսները հայտնաբերվում են մասնիկների ցրման խաչմերուկների բնորոշ վարքով, ինչպես նաև դրանց քայքայման արտադրանքի հատկությունների ուսումնասիրությամբ։ Հայտնի տարրական մասնիկների մեծ մասը պատկանում է ռեզոնանսների խմբին։

Դ-ռեզոնանսի հայտնաբերումը մեծ նշանակություն ունեցավ տարրական մասնիկների ֆիզիկայի համար։

Գրգռված վիճակներ գոյություն ունեն ոչ միայն նուկլեոնի համար (այս դեպքում խոսում են նրա իզոբար վիճակների մասին), այլ նաև p մեզոնի համար (այս դեպքում խոսում են մեզոնների ռեզոնանսների մասին)։

«Ուժեղ փոխազդեցություններում ռեզոնանսների ի հայտ գալու պատճառն անհասկանալի է,- գրում է Ֆեյնմանը,- տեսաբանները սկզբում չէին ենթադրում, որ դաշտի տեսության մեջ կան ռեզոնանսներ մեծ միացման հաստատունով: Հետագայում նրանք հասկացան, որ եթե միացման հաստատունը մեծ է. բավական է, ապա առաջանում են իզոբարային վիճակներ: Այնուամենայնիվ, հիմնարար տեսության համար ռեզոնանսների գոյության փաստի իրական իմաստը մնում է անհասկանալի»:

Նմանատիպ փաստաթղթեր

17-րդ դարի նախապատմություն. Պատմություն և տեխնոլոգիայի հայեցակարգ: Որոշ հայտնագործություններ, որոնք վկայում են գիտատեխնիկական հեղափոխության (NTR) մասին։ Նոր երեւույթներ 19-20-րդ դարերի մշակույթի մեջ. 20-21-րդ դարի գլոբալ խնդիրները. Գիտական և տեխնոլոգիական հեղափոխության բնութագրերը, իմաստը և հասկացությունը:

վերացական, ավելացվել է 22.06.2009թ

Սոցիոլոգիայի հիմնական հասկացությունները և առարկան, նրա զարգացման հիմնական հանգրվանները: Անտիկ դարաշրջանի առաջին սոցիոլոգները. Դասական արևմտյան սոցիոլոգիա. Կոմտի և Դյուրկհեյմի ուսմունքների առանձնահատկությունները. Ռուսաստանում սոցիոլոգիայի զարգացման պատմությունը. Քաղաքական առաջնորդությունը և դրա հիմնական տեսակները.

թեստ, ավելացվել է 07/27/2011

Ոչ ֆորմալների հայեցակարգը և դրանց հիմնական առանձնահատկությունները: Ոչ ֆորմալ երիտասարդական շարժման պատմությունը, դրա առաջացման պատճառները. Սիրողական ասոցիացիաների հիմնական գործառույթները. Ոչ ֆորմալների դասակարգումը, նրանց գործունեությունը, սոցիալական ուղղվածությունը, հայացքները, առաջադրանքները և նպատակները:

վերացական, ավելացվել է 16.08.2011թ

Ոչ պաշտոնական շարժման պատմությունը, դրա առաջացման պատճառները. Ոչ ֆորմալ շարժումներ. ընդհանուր բնութագրեր և զարգացման հիմնական միտումներ. Գեղարվեստական կողմնորոշման ոչ ֆորմալներ. Արտաքին մշակույթի ոլորտը. Ոչ ֆորմալների դասակարգումը և հիմնական հատկանիշները.

վերացական, ավելացվել է 22.01.2011թ

Ռուսական ոչ առևտրային կազմակերպությունների զարգացման առանձնահատկությունները և պատմությունը: Ոչ առևտրային կազմակերպությունների վերաբերյալ Ռուսաստանի օրենսդրության համակարգի ձևավորում: Ենթասպաների դասակարգումը, նպատակներն ու գործունեության սկզբունքները. Հանրային շահի սկզբունքը. Ռուսական ՀԿ-ների տիպաբանություն.

թեստ, ավելացվել է 27.12.2016թ

Ինքնասպանության էությունն ու հիմնական պատճառները, ժամանակակից աշխարհում այս բացասական երևույթի տարածվածության գնահատականը։ Ճապոնիայում ինքնասպանության հայեցակարգի ձևավորման և զարգացման պատմությունը, դրա բարոյական, էթիկական, մշակութային հիմնավորումը: Կամիկաձեի ֆենոմենը.

կուրսային աշխատանք, ավելացվել է 29.12.2013թ

Որոնք են կարողությունները և դրանց դասակարգումը: Կարողությունների զարգացման մակարդակները՝ կարողություն, շնորհալիություն, տաղանդ, հանճար; դրանց ծագումը` գենետիկ և ձեռքբերովի: Կարողությունների զարգացման պայմանները. Կարողությունների ազդեցությունը մասնագիտության ընտրության վրա.

գիտական աշխատանք, ավելացվել է 25.02.2009թ

«Խորհրդային» խաղալիքների պատմությունը. Խաղալիքների դիտարկման սոցիոլոգիական ասպեկտը. Ժամանակակից խաղալիքների արժեքը հասարակության համար. Դուք պետք է հետևեք, թե ինչ և ինչպես է խաղում ձեր երեխան: Եղեք օրինակ ձեր երեխայի համար: Աճեք նրա հետ:

կուրսային աշխատանք, ավելացվել է 23.06.2006թ

Սիրողական միավորումները, նրանց հարաբերությունները պետական և հասարակական կառույցների հետ. Ոչ պաշտոնական շարժման պատմությունը և պատճառները. Ոչ ֆորմալների հայեցակարգը, առաջադրանքները, նպատակները, արտաքին մշակույթը, խորհրդանիշները, հիմնական հատկանիշները և դասակարգումը:

վերացական, ավելացվել է 03/04/2013

Ինքնասպանությունը որպես սոցիալական երևույթ, դրա հիմնական պատճառների բացահայտում, ժամանակակից հասարակության մեջ տարածվածության աստիճան, պատմություն և հետազոտության փուլեր։ Ինքնասպանության խնդիրը ըստ Էմիլ Դյուրկհեյմի, դրանց տեսակների դասակարգումը. «Սոցիոլոգիայի» սկզբունքների կիրառում.

Ներածություն.

Էլեկտրոնից մինչև նեյտրինո

Էլեկտրոն

Ֆոտոն

Պրոտոն

Նեյտրոն

Պոզիտրոն

Peonies և Muons. Մեզոնի բացահայտում

Նեյտրինո

Տարօրինակությունից մինչև հմայքը

Տարօրինակ մասնիկների հայտնաբերում

Ռեզոնանսներ.

«Հմայված» մասնիկներ

Եզրակացություն

գրականություն

Ուղարկել ձեր լավ աշխատանքը գիտելիքների բազայում պարզ է: Օգտագործեք ստորև ներկայացված ձևը

Ներածություն

Տարրական մասնիկների հայտնաբերման պատմությունը

Մինչ օրս հայտնի տարրական մասնիկների բազմազանության մեջ հայտնաբերվում է քիչ թե շատ ներդաշնակ դասակարգման համակարգ։

Տարրական մասնիկները խմբավորված են երեք խմբի՝ ֆոտոններ, լեպտոններ և հադրոններ։

Ֆոտոնների խմբի մեջ մտնում է միակ մասնիկը` ֆոտոնը, որը էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության կրողն է։

Հաջորդ խումբը բաղկացած է թեթեւ լեպտոնային մասնիկներից։ Այս խումբը ներառում է երկու տեսակի նեյտրինոներ (էլեկտրոնային և մյուոններ), էլեկտրոններ և մ-մեզոններ։

Էլեկտրոն

Թերևս այս էլեկտրոնները Աշխարհներ, որտեղ կան հինգ մայրցամաքներ, Արվեստներ, գիտելիք, պատերազմներ, գահեր և քառասուն դարերի հիշողություն:

Վալերի Բրյուսովի «Էլեկտրոնի աշխարհը» բանաստեղծությունը գրվել է 1922 թվականի օգոստոսի 13-ին։

Պատմականորեն առաջին հայտնաբերված տարրական մասնիկը էլեկտրոնն էր՝ ատոմներում բացասական տարրական էլեկտրական լիցքի կրողը:

Կարելի է ասել, որ Միլիկանի փորձերից հետո, ով 1911 թ. առանձին էլեկտրոնների լիցքերով, այս առաջին տարրական մասնիկը գոյության իրավունք ստացավ։

Ֆոտոն

Ֆոտոնը լույսի «կենդանացած» Պլանկի քվանտ է, այսինքն. լույսի քվանտ, որն իմպուլս է կրում։

Պլանկի հաստատունի ներդրումից հետո իրավիճակն ավելի պարզ չդարձավ։

Պրոտոն

Պրոտոնը հայտնաբերվել է Է.Ռադերֆորդի կողմից 1919 թվականին՝ ատոմային միջուկների հետ ալֆա մասնիկների փոխազդեցության ուսումնասիրության ժամանակ։

Նեյտրոն

Պոզիտրոն

պիոններ և մյուոններ: Մեզոնի բացահայտում

Միջանկյալ զանգվածային մասնիկների առկայությունը ուղղակիորեն ապացուցվել է 1937 թվականին Նեդդեմեյերի և Անդերսոնի, Սթրիթի և Սթիվենսոնի փորձերով։

Նեյտրինո

1930-ական թվականներին Ֆերմիի տեսությունը ընդհանրացվել է պոզիտրոնային քայքայման (Wick, 1934) և միջուկի անկյունային իմպուլսի փոփոխությամբ անցումներին (Gamow and Teller, 1937)։

Տարօրինակ մասնիկների հայտնաբերում

Ինչպես պարզվեց ավելի ուշ, այս բոլոր դիտարկումները պարզվեցին, որ նույն մասնիկի՝ K-մեզոնի (լիցքավորված կամ չեզոք) տարբեր քայքայման դիտարկումներ են։

V-մասնիկների «վարքագիծը» ծննդյան ժամանակ և հետագա քայքայումը հանգեցրեց նրան, որ դրանք կոչվում էին տարօրինակ:

Ռեզոնանսներ.

Դ-ռեզոնանսի հայտնաբերումը մեծ նշանակություն ունեցավ տարրական մասնիկների ֆիզիկայի համար։

Նմանատիպ փաստաթղթեր

Նոր տեղում

Ամենահայտնի

ՀԱՅԱՍՏԱՆԻ ԲԱԺԻՆՆԵՐ