Элементар бөлшектер әлемі

Қ арапайым бө лшектер – заттың ең ұ сақ жә не ішкі қ ұ рылымы ең қ арапайым деп есептелетін бө лшектері.

Толығ ырақ

Қ арапайым бө лшектердің қ асиеттері мен қ ұ рылымын зерттеу – қ азіргі физиканың негізгі мә селелерінің бірі. Қ азіргі кезде антибө лшектерді қ осқ анда 200-ге жуық Қ арапайым бө лшек белгілі болып отыр. Солардың ішінен атомдар қ ұ рамына кіретін электрон, протон жә не нейтрон ғ ана. Протон мен нейтрондардан атом ядросы, ал электрондардан атомның электрондық қ абық тары тү зіледі. Қ алғ ан Қ арапайым бө лшектер ә детте секундтың ө те аз ү лесіндей уақ ыт қ ана ө мір сү реді. Қ арапайым бө лшектер зат атомдарымен ә серлесуі нә тижесінде электрондар мен протондарғ а тү рленеді. Электрон, позитрон, протон, антипротон, нейтрино, антинейтрино жә не фотоннан басқ а бө лшектердің барлығ ы ө здігінен ыдырайды. Қ арапайым б-дің пайда болу мезеті мен ыдырау мезетінің арасындағ ы уақ ыт (тұ рақ сыз Э. б-дің ө мір сү ру уақ ыты деп аталатын) ә детте секундтың миллиондық жә не миллиардтық ү лесіндей болады.

Табиғ аттағ ы тұ рақ сыз Қ арапайым бө лшектер ғ арыштық сә улелерде (ғ арыштағ ы ү дей қ озғ алғ ан протондар мен электрондардың атмосферадағ ы бө лшектерді соқ қ ылау кезінде) пайда болады. Алайда ғ арыштық сә улелердегі тұ рақ сыз Қ арапайым бө лшектердің қ асиеттерін дә лірек зерттеу қ иынырақ. Ө йткені олардың қ арқ ындылығ ы ө те аз. Сондық тан одан гө рі зарядты бө лшектер ү деткішінде алынғ ан Қ арапайым бө лшектер шоғ ын зерттеу қ олайлы. Ү деткіште жылдамдатылғ ан протондардың не электрондардың энергиясы неғ ұ рлым жоғ ары болғ ан сайын ауыр, тұ рақ сыз Қ арапайым бө лшектер алынады. Қ азіргі кезде ү деткіштер бө лшектердің энергиясын 70 ГэВ-ке дейін жеткізе алады.

Қ арапайым бө лшектердің мө лшері ө те кішкентай (мыс., протонның мө лшері шамамен 10–13 см) болғ андық тан, оларды ешқ андай оптик. прибордың кө мегімен кө руге болмайды. Физиктер Қ арапайым бө лшектер жө ніндегі деректерді Қ арапайым бө лшектердің зат арқ ылы ө туі кезінде пайда болғ ан қ ұ былыстарды зерттеу нә тижесінде алады. Мұ ндай қ ұ былыстарғ а қ озғ алғ ан бө лшектердің фотоэмульсиядағ ы (қ. Қ алың қ абатты фотопластинка ә дісі) не арнаулы прибордағ ы (мыс., Вильсон камерасы, Кө піршікті камера, т.б.) іздері, Қ арапайым бө лшектердің Черенков – Вавилов сә уле шығ аруы, Қ арапайым бө лшектер ө ткен кезде арнаулы санауыштарда пайда болатын разрядтар жатады.

Қ арапайым бө лшектерді зерттеу саласында соң ғ ы уақ ытта ірі табыстарғ а қ ол жетті. Қ арапайым бө лшектердің қ ұ рылымы ә зірше айқ ындалмаса да оларды нағ ыз элементар деп айтуғ а болмайды. Қ арапайым бө лшектердің кү рделі болатындығ ы олардың бір-бірімен ә серлесетіндігіне байланысты. Қ арапайым бө лшектер бір-бірімен ә серлесе отырып басқ а бір Қ арапайым бө лшектерге тү рленеді. Осы тү рлену кезінде энергияның, импульстың жә не қ озғ алыс мө лшерінің заң дары, сондай-ақ арнаулы заң дар да (мыс, электр зарядының сақ талу заң ы, ғ ажаптылық тың сақ талу заң ы) орындалады.

Қ арапайым бө лшектердің фотоннан басқ асы лептондар, мезондар жә не бариондар деп аталатын ү ш топқ а бө лінеді. Ә р топтың ө здеріне тә н кванттық сандары болады. Э. б. гравитац. ө зара ә серден басқ а – кү шті, эл.-магн. жә не ә лсіз ө зара ә серге қ атысады. Ә рбір Қ арапайым бө лшектің антибө лшегі бар. Бө лшек пен антибө лшек жұ бының қ арапайым мысалына электрон мен позитрон жатады. Ө зара ә серлесудің ә р тү ріне сә йкес ө зінің симметриясы болады. 20 ғ -дың 60-жылдары барлық белгілі Э. б. қ ұ -ралады деп жорамалданатын жә не адрондардың кү шті ө зара ә серіне қ атысатын – кварктер теориясы жасалды (американ физигі М.Гелл-Ман, австрия физигі Г.Цвейг). Кварктердің болатындығ ы ә зірше іс жү зінде дә лелденген жоқ.

Біздерге таныс атом бө лшектері электрон, протон, нейтрон, солармен қ атар фотон жә не нейтринолар Қ арапайым бө лшектер болып табылады. Қ арапайым бө лшектер қ атарына антибө лшектер де кіреді. Электронның антибелшегін позитрон, ал протондікін антипротон деп атайды. Олар бір-бірінен зарядтарының таң басымен ғ ана ерекшеленеді. Мысалы, электронның бір теріс элементар заряды бар болса (е), позитрон бір оң элементар зарядты иеленеді (е+). Дә л осылай протон (р) бір оң элементар зарядты, ал анти-протон (р) бір теріс элементар зарядты иеленеді.

Ө з қ ұ рылымы мен қ ұ рамы болмайтын бө лшекті элементар бө лшек дейміз.

Қ арапайым бө лшектер қ атарына нуклондар мен электрондарды жә не басқ а да бө лшектерді қ осқ анымызбен, олардың қ аншалық ты элементар екенін дә л басып айта алмаймыз. Бір кездері молекулаларды, одан кейін атомдарды дү ниенің бө лінбейтін кірпіші, яғ ни элементар бө лшегі деп айтқ ан болатын. Ал қ азір элементар бө лшектер қ атарында 400-ден аса бө лшектер бар. Шынында да, олар элементар бө лшектер ме? Бұ л сұ рақ тың жауабы ә зірге ғ ылыми болжамдар дең гейінен аса алмай отыр. Оғ ан негіз де жоқ емес.