Elementar zarralar

Slayd 1

Elementar zarralar

Slayd 2

Reja:
Elementar zarralarning asosiy xususiyatlari va sinflari.
Elementar zarralarning manbalari: kosmik nurlar, zamonaviy tezlatkichlar.
Elementar zarralarning saqlanish qonunlari.
Lepton zaryadining saqlanish qonuni.
Barion zaryadining saqlanish qonuni.
Kuchli o‘zaro ta’sir. Kvarklar.

Slayd 3

Elementar zarracha (boshqa nomlari: fundamental zarracha, elementar zarra) parchalanishi mumkin bo‘lmagan yoki parchalana olishi isbot etilmagan zarrachadir. Standart modelda kvark, lepton va kalibr bozonlar elementar zarracha, deb ko‘riladi.
O‘tmishda adronlar (masalan, proton va neytron) va hatto atomlar elementar zarracha, deb hisoblangan, biroq keyinchalik ular kichikroq zarrachalardan tashkil topgani ayon bo‘ldi. XX asrda elementar zarrachalar nazariyasiga kvant tushunchasi kiritildi, bu tushuncha elektromagnetizmda inqilob yasab, kvant mexanikasi sohasi yaratilishiga sabab bo‘ldi. Dastlabki ma’nosiga ko‘ra, elementar zarracha materiya tuzilishining boshlang‘ich bo‘linmas elementlaridir.
Elementar zarralarning asosiy xususiyatlari va sinflari

Slayd 4

Elementar zarralarning asosiy xususiyatlari va sinflari
Elementar zarrachaning o‘zaro ta’sirlashuv jarayonlarida tug‘ilish va yo‘qolish (yutilish) xususiyati ularning eng muhim xossasidir. Elementar zarrachada o‘tadigan hamma fizik jarayonlar ularning tug‘ilish va yo‘qolish aktlari orqali o‘tadi.
Barcha elementar zarrachalar ularning spiniga qarab, bozon yoki fermionlarga ajratiladi.
Bozonlar: fundamental kuchlar maydonlari asosi bo‘lmish bozonlar butun spinlidir. Kalibr bozonlar – glyuon, W va Z bozonlar, foton. Boshqa bozonlar — Higgs bozoni, graviton bozonlarni tashkil etadi.
Fermionlar: Fermionlar yarim spinga ega bo‘lib, materiyaning asosini tashkil etadi. Fermionlarga kvarklar — u-yuqori, d-quyi, c-maftunkor, s-g‘alati, b-go‘zal, t-o‘g‘ir va leptonlar —νe-elektron neytrinosi, e-elektron, νµ-myuon neytrinosi, µ-myuon, ντ-tau neytrinosi, τ-tau hamda ularning antizarralari kiradi.

Slayd 5

Elementar zarralarning asosiy xususiyatlari va sinflari
Elementar zarralarning muhim xarakteristikalaridan biri elektr zaryadidir. U Elektron zaryadi birligida o‘lchanadi. Zarralarning elektr zaryadi butun son bo‘lib, 0 ga yoki ± 1 ga teng. Rezonanslar deb ataluvchi zarralar guruhida hattoki ±2 zaryadli zarralar ham ma’lum.
Materiyaning tarkibiy qismlaridan hisoblangan va 1/2 spinga ega fundamental fermionlar deb ataluvchi kvarklar esa +2/3e yoki -1/3e ga teng kasr qiymatli zaryadga egadir.
Elementar zarralar ishtiroki bilan bo‘ladigan jarayonlarda energiyaning saqlanish qonuni kabi zaryadning saqlanish qonuni ham mavjud. Zaryadning saqlanishi ba’zi zarralarning barqarorligini ta’minlaydi.

Slayd 6

Elementar zarralarning manbalari: kosmik nurlar, zamonaviy tezlatkichlar
Zarra bilan yadro yoki yadro bilan yadro yadroviy kuch ta’sir radiusi (10-13sm) qadar yaqinlashib o‘zaro ta’sirlashishi natijasida yadroda turli o‘zgarish yoki yadro zarralarining qayta taqsimlanishi mumkin. Yadroviy reaksiya deb ataladigan bunday jarayonda yadro uyg‘onadi yoki yangi zarralar hosil bo‘ladi.
Yadro va elementar zarralar xususiyatlarini keng o‘rganishlik uchun yuqori energiyagacha tezlatib beruvchi tezlatkichlar yaratilishi juda muhim hisoblanadi.
Hozirgi vaqtda yaratilgan tezlatkichlar yordamida turli xil reaksiyalar o‘tkazilmoqda.

Slayd 7

Elementar zarralarning manbalari: zamonaviy tezlatkichlar
Tezlatgkichlar 1930-yillardan boshlab qurila boshlandi. Dastlabki tezlatkichlar energiyalari MeV bo‘lsa, hozirgi vaqtda bir necha GeV energiyagacha yetkazildi. Zaryadli zarralarni tezlatish odatda elektr maydonda yoki elektr va magnit maydonlar birgalikda amalga oshiriladi.
Tezlatkichlar tezlashtiruvchi maydon turiga qarab zarralar oqimini fokuslashi, tezlashtirilayotgan zarralar xili, erishgan energiyalariga ko‘ra turlicha nomlar bilan ataladilar.

Slayd 8

Elementar zarralarning manbalari: chiziqli tezlatkichlar
Chiziqli tezlatkichlar – zarralar to‘g‘ri chiziqli trayektoriya bo‘yicha harakatlanuvchi zaryadlangan zarralar tezlatkichidir. Chiziqli tezlatkichlarni ikkita kategoriyaga bo‘lish mumkin- to‘g‘ri ta’sirli tezlatkich va xususiy chiziqli tezlatkich. Eng mashhur to‘g‘ridan-to‘g‘ri ta’sir qiluvchi tezlatkich elektrostatik generatordir (Van de Graaff generatori), bu yerda yadrolarning zarralari yoki ionlari 20 million voltga teng potensial farqdan bir yoki ikki marta (tandem) o‘tishi tufayli tezlashadi.

Slayd 9

Elementar zarralarning manbalari: zamonaviy tezlatkichlar
To‘g‘ri ta’sirli tezlatkichlar zarra maydonidan o‘tishda bir marotaba energiyasini oshirsa, ko‘p karrali ta’sirli tezlatkichlarda esa shu maydondan zarra bir necha marotaba energiya orttirmasi oladilar. Yuqori voltli tezlatkichda energiya orttirmasi potensiallar ayirmasiga to‘g‘ri kelsa, induksiyali tezlatkichda magnit oqimi o‘zgarishiga mos keluvchi uyurma elektr maydoni, rezonans tezlatkichlarda esa yuqori chastotali o‘zgaruvchi elektr maydoni kattaliklariga mos keladi. Chiziqli tezlatkichlarda zarralar to‘g‘ri chiziq bo‘ylab harakatlansa, siklik tezlatkichlarda aylana yoki spiralsimon harakatlanadilar.

Slayd 10

Kaskadli generator – to‘g‘ri ta’sirli tezlatkich ya’ni zarra yuqori potensiallar farqidan o‘tishi hisobiga bevosita tezlanish oladi. Kaskad generatorlarida yuqori doimiy kuchlanish past kuchlanishli kuchlanish kuchaytirgichlardan foydalanib olinadi, ular kaskad generatorlari deb ham ataladi
Elementar zarralarning manbalari: chiziqli tezlatkichlar

Slayd 11

Elementar zarralar fizikasida saqlanish qonunlari fizik tabiati bo‘yicha uch guruhga bo‘linadi. Birinchi guruh fazo – vaqtning to‘rt o‘lchovli geometriyasi bilan bog‘liq bo‘lgan energiya, impuls, impuls momenti, spin, SR – juftlik, T – juftlikning saqlanish qonunlari kiradi. Ikkinchi guruhga, odatda, elektr, barion va uch xil lepton zaryadlarining saqlanish qonunlari kiradi. Nihoyat, uchinchi (turli jinsli) guruhga faqat ba’zi o‘zaro ta’sirlardagina bajariladigan saqlanish qonunlari kiradi. Bu uchinchi guruh saqlanish qonunlari taqribiy hisoblanadi
Elementar zarralarning saqlanish qonunlari

Slayd 12

Lepton zaryadining saqlanish qonuni
Lepton zaryadiga (Le) elektron va elektron neytrinosi Le=+1, pozitron (e+ ) va elektron antineytrinosi (γe) esa – 1 lepton zaryadiga ega (Le=-1). Boshqa hamma zarralarning Lel -lepton zaryadi nolga teng: Lel=0. My- mezon μˉ va myuon neytrinosi uchun myuon lepton zaryadi Lμ=+1 musbat myu-mezon va myuon aptineytrinosi uchun Lμ=-1. Boshqa hamma zarralarning Lµ -lepton zaryadi nolga teng: Lμl=0. Tau lepton τ- va tau neytrinosi Lτ=+1 lepton zaryadiga ega. Musbat tau lepton va tau antineytrinosi manfiy Lτ=-1 lepton zaryadiga ega bo‘ladi. Boshqa hamma zarralarning Lτ lepton zaryadi nolga teng: Lτl=0

Slayd 13

Elementar zarralarning saqlanish qonunlari
Bundan tashqari 1951-yilda olimlar juda g‘alati fizik xususiyatlarga ega bo‘lgan zarralarni kashf qildilar. Bu zarralar g‘alati deyilishiga sabab, bu zarralar kuchli o‘zaro ta’sirda hosil bo‘lib, ma’lum vaqtda kuchsiz o‘zaro ta’sirda parchalanadi. Olimlar g‘alati zarralarni boshqa odatdagi zarralardan farqlash uchun S g‘alatilik degan kvant belgisi bilan belgiladi. Faqatgina shu g‘alati zarralar uchun g‘alatilik noldan farqli bo‘lib S=±l, ±2, ±3 bo‘ladi. Odatda, ekvivalent kattalik V-giperzaryad ishlatiladi. U g‘alatilik va barion zaryadi kvant sonlari bilan bog‘langan:
V = S + B

Slayd 14

Elementar zarralarning saqlanish qonunlari
Kuchli o‘zaro ta’sir zarralarning har bir zaryad multipletiga ma’lum izotopik spin (izospin) qiymati taqqos qo‘yiladi. Agar zaryad multipleti bitta zarradan tashkil toptan bo‘lsa, ushbu zarraning (zaryad multipletining) izotopik spini nolga teng deb hisoblanadi. Masalan, eta-mezon. Ikki zarradan tashkil topgan zaryad multipletining izospini (masalan, nuklonlar – proton va neytronlar dubleti) yarimga teng. Umuman, agar zaryad multipleti i ta zarradan tashkil topgan bo‘lsa, uning izotopik spini quyidagicha aniqlanadi:
T=(i – 1 )/2

Slayd 15

Elementar zarralarning saqlanish qonunlari
Elementar zarralarning asosiy xususiyati — harakat miqdori, ya’ni impulsning spin momenti yoki spini (I) bilan bog‘langan. Spin bilan yaqin bog‘lanishda bo‘lgan kvant soni P ichki juftlikni ifodalaydi va uning saqlanish qonuni sistemada biror fizik hodisa ro‘y berganda uning ko‘zgudagi tasvirida ham shu hodisaning o‘sha yo‘nalishda ro‘y berishini ko‘rsatadi. Matematika nuqtayi nazaridan aytganda P juftlikning saqlanishi fizik qonunlarning fazoviy koordinatalar ishorasining o‘zgarishiga bog‘liq emasligini ifodalaydi. P juftlik faqat ikkita ± 1 qiymatni qabul qiladi. P operatsiyasi har qanday haqiqiy, ya’ni polyar vektorning ishorasini o‘zgartiradi. Aksial vektorlar, jumladan, harakat miqdorining momenti, spini yoki ularning vektor yig‘indisi — harakat miqdorining to‘la momenti P ta’sirida ishorasini o‘zgartirmaydi. Masalan, harakat miqdorining momenti:
L=r*p

Slayd 16

Kuchli o‘zaro ta’sir. Kvarklar
Kuchli o‘zaro ta’sirlashuv nuklonlarni yadroda bir-biriga bog‘lab turadi, yadrolar va nuklonlar to‘qnashuvlarida turli xil yadroviy reaksiyalarga sababchi bo‘ladi (yadrolarning kengayishi, termoyadro sintezi), yuqori energiyalarda – yangi kuchli ta’sirlashuvchi zarralar-adronlarning tug‘ilishiga olib keladi. Bu ta’sirlashuvlar qisqa ta’sirlashuvchi bo‘lib, uning ta’sir radiusi  10-13 sm.ga, jarayonlar uchun xarakterli vaqt 10-22-10-24 s.ga teng

Slayd 17

Kuchli o‘zaro ta’sir. Kvarklar
1960-yillarda yaratilgan kvarklar nazariyasi XX asr fizikasining eng katta yutug‘i hisoblanadi. Bu nazariya bo‘yicha hamma adronlar kvarklardan tashkil topgan. (Kvark atamasi nazariyasi mualliflari Gell-Mann va Sveyglar tomonidan tasodifiy tanlangan. Kvarklar kasrli elektr zaryadga bo‘lib, ularning zaryadlari -1/3 yoki +2/3 elektron zaryadlariga teng bo‘ladi. Ikki yoki uchta kvark yig‘indilardan butun yoki nol zaryadlarni olish mumkin. Kvarklar fermionlar hisoblanib, ularning spinlari 1/2 ga teng.

Slayd 18

Kuchli o‘zaro ta’sir. Kvarklar
Kvarklarning muhim xususiyatlaridan biri ularning turlarini ifodalovchi maxsus kvant soni “xushbo‘yligi” hisoblanadi. Kvarklarning olti xil turdagi “xushbo‘yligi”i mavjud: u(ur-yuqori), d(down-pastki), s(strange-g‘alati), s(charm-maftunkor), b(beauty-go‘zallik), t(truth-haqiqiy).
Bundan tashqari har bir kvark elektr zaryadiga o‘xshash bo‘lgan “rang” deb nomlanuvchi kvant soniga ega. “Rang” uchta qiymat qabul qilishi mumkin. Kvarklarning har biri qizil, yashil va ko‘k ranglardan biriga bo‘yalgan bo‘ladi. Mos ravishda antikvarklar, antiqizil, antiyashil va antiko‘k bo‘ladi. Kvarklar rangi glyuon maydoni manbai hisoblanadi

Slayd 19

Kuchli o‘zaro ta’sir. Kvarklar
Barionlar uch xil kvarklardan tashkil topgan. Proton va neytron eng taniqli barion hisoblanadi. Proton ikkita u va bitta d kvarkdan (uning kvark formulasi – uud, zaryad +1), neytronlar bitta u va ikkita d kvarkdan (udd, zaryadi nolga teng) tashkil topgan.
Kvarklar bir-birlari bilan kuchli ta’sirlashuv natijasida bog‘langan. Kuchli ta’sirlashuv tashuvchilari (kvantlari)- glyuonlar hisoblanadi (inglizchadan “glue” — “yelim” degan ma’noni anglatadi). Erkin holda kvarklar uchramaydi. Bunga sabab, kvarklar orasidagi ta’sir kuchi ular orasidagi masofa oshishi bilan oshib boradi. Mohiyati jihatidan ular adron materiyasining oxirgi bo‘lagi hisoblanadi. 10-16 sm masofaga kvarklar ichki tuzilishga ega bo‘lmagan nuqtaviy zarra hisoblanadi. Bu bilan ular leptonlarga o‘xshaydi.

Slayd 20

Kuchli o‘zaro ta’sirlarni qatnashadigan fundamental zarralar kvarklar deb ataladi. Oltita fundamental kvarklar mavjud: bular yuqori (up) – u, quyi (down) –d, Maftunkor (charmed) –c, G‘alati (strange) –s, Og‘ir (top) kvark –t, Go‘zal (bottom) –b kvark. Oltita kvark ham uch avlodga guruhlangan. Jadvalda olti xil kvark ularning massalari va elektr zaryadlari keltirilgan.
Kuchli o‘zaro ta’sir. Kvarklar
Kvark
Massa mc2, MeV
Elektr zaryadi
1
Yuqori (up)
u
2.3
+2/3e
Quyi (down)
d
4.8
-1/3e
2
Maftunkor (charmed)
c
1.3·103
G‘alati (strange)
s
95
3
Top-kvark (top)
t
173·103
Go‘zal kvark
b
4.7·103

Slayd 21

Tabiatda fundamental o‘zaro ta’sirlarning to‘rt turi ma’lum: kuchli, elektromagnit, kuchsiz va gravitatsion. Elementar zarralar fizikasi miqyosida gravitatsion kuchi ahamiyatsiz va bu o‘zaro aloqa standart modelning nazariy sxemasiga kiritilmagan. Fundamental kuchlarning asosiy xususiyatlari jadvalda keltirilgan
Kuchli o‘zaro ta’sir. Kvarklar
O‘zaro ta’sirlashuv
O‘zaro ta’sirlashuvchi fermionlar
Maydon kvanti (oraliq bozon)
Kuchli
Kvarklar
8 glyuon g
Elektromagnit
Elektr zaryadiga ega zarralar
Foton γ
Kuchsiz
Kvarklar, leptonlar
Bozonlar W±, Z
Gravitasion
Hamma zarralar
“Gravition”

Slayd 22

E’TIBORINGIZ UCHUN RAHMAT!
Bizni ijtimoiy tarmoqlarda kuzatib boring!

Slayd 23

Foydali havolalar

🛒 Barcha taqdimotlar | 📰 Yangiliklar | ℹ️ Biz haqimizda