Көсһөҙ үҙ-ара тәьҫир итешеү

Көсһөҙ үҙ-ара тәьҫир итешеү
Рәсем
Схематичная иллюстрация
 Көсһөҙ үҙ-ара тәьҫир итешеү Викимилектә
МезонМезонБарионНуклонКваркЛептонЭлектронАдронАтомМолекулаФотонW- һәм Z-бозондарГлюонГравитонЭлектромагнитлы тәьҫир итешеүҺүрән тәьҫир итешеүКөслө тәьҫир итешеүГравитацияКвантлы электродинамикаКвантлы хромодинамикаКвантлы гравитацияЭлектрослабое взаимодействиеТеория великого объединенияТеория всегоЭлементарная частицаВеществоБозон Хиггса
Краткий обзор различных семейств элементарных и составных частиц, и теории, описывающие их взаимодействия. Фермионы — слева, бозоны — справа. (пункты на картинке кликабельны)

Көсһөҙ үҙ-ара тәьҫир итешеү — атом ядроһының бета-тарҡалыуы һәм элементар киҫәксәләрҙең көсһөҙ тарҡалыуы процессы өсөн яуап биреүсе фундаменталь тәьҫир итешеү, шулай уҡ уларҙа була торған арауыҡтағы һәм комбинациялы йоплоҡ һаҡлау законын боҙоусы тәьҫир итешеү. Был тәьҫир итешеү көсһөҙ тип атала, ядро физикаһында һәм юғары энергиялар физикаһында ҙур әһәмиәткә эйә булған ҡалған ике тәьҫир итешеү, көслө һәм электромагнит тәьҫир итешеү, көслөрәк була. Ләкин ул фундаменталь тәьҫир итешеүҙәрҙең дүртенсеһе — гравитация тәьҫир итешеүенән көслөрәк.

Көсһөҙ тәьҫир итешеү ҡыҫҡа ваҡыт тәьҫир итә — ул атом ядроһынан күпкә бәләкәйерәк арала ғына беленә (тәьҫир итеү радиусы 2·10−18 м[1]).

Элементар киҫәксәләр физикаһы стандарт моделе электромагнит үҙ-ара тәҫьир менән көсһөҙ үҙ-ара тәьҫирҙе шул бер үк электрокөсһөҙ үҙ-ара тәьҫир итешеүҙең төрлөсә күренеше тип тасуирлай. Был теорияны 1968 год йыл тирәһендә Шелдон Глэшоу, Абдус Салам һәм Стивен Вайнберг эшләгән. Был эш өсөн улар 1979 йылда физика буйынса Нобель премияһы алған.

Көсһөҙ тәьҫир итешеүҙе таратыусылар тип вектор бозондарын (векторные бозоны W+, W− и Z0) атайҙар.

Өйрәнеү тарихы

[үҙгәртергә | сығанаҡты үҙгәртеү]

1896 йылда, уран тоҙҙары менән эшләгәндә Анри Беккерель радиоактивлыҡ күренешен аса[2]. 1898—1899 йылдарҙа Эрнест Резерфорд, радиоактив атомдар уның тарафынан альфа- һәм бета-киҫәксәләр тип аталған ике төрҙәге киҫәксәләр таратыуын асыҡлаған [3]. 1899 йылда Стефан Мейерҙың, Эгон риттер фон Швейдлерҙың, Фридриз Гизилдең һәм А. Беккерелдең хеҙмәттәрендә, бета-киҫәксәләрҙең магнит ҡырында йүнәлештәрен үҙгәртеүе һәм тиҫкәре зарядҡа эйә булыуы күрһәтелә. 1900 йылда А. Беккерель бета-киҫәксәләрҙең зарядының массаһына сағыштырмаһы, бынан күп тә түгел алда асылған электрондарҙыҡына тигеҙ булыуын күрһәтә[4].

1914 йылда Джеймс Чедвик висмут-210-дың бета-тарҡалыуында осоп сығыусы электрондар ирекле энергияға эйә була алыуын асыҡлай. Был, тәү ҡарамаҡҡа, энергия һаҡланыу законына ҡаршы килә. Тәүге һәм һуңғы атом бер үк квант статистикаһына буйһонһалар ҙа, электрон, көтөлгәнсә, бозе-киҫәксә булмай, ә спин ½-гә эйә була, был факт шулай уҡ ғәжәпләнеү тыуҙыра[5]. Был ҡапма-ҡаршылыҡтарҙы хәл итеү өсөн, Вольфганг Паули 1930 йылда, бета-тарҡалыуҙа электрон менән бер рәттән нейтраль киҫәксә тарала тигән гипотеза әйтә. Артабан был киҫәксәнең нейтрино булыуы күрһәтелә[6].

Паули фаразы менән файҙаланып, Энрико Ферми 1933 йылда бета-тарҡалыуҙың беренсе теорияһын төҙөй. Уның хеҙмәтен, мәҡәләнең үтә абстрактлы булыуына һылтанып, Nature журналында баҫтырыуҙан баш тарталар. Ферми теорияһы, был ваҡытҡа тиклем фотонҙарҙың таралыу һәм йотолоу процестары өсөн ҡулланылған ысулға оҡшаш, икенсел квантлаштырыу ысулын ҡулланыуға нигеҙләнгән. Хеҙмәттә яңғыраған фекерҙәрҙең береһе, атомдан осҡан киҫәксәләр башта унда булмаған, ә үҙ-ара тәьҫир итешеү процесында тыуған тигән раҫлау була[6].

1936—1937 йылдарҙа йыһан нурҙарында, башта ядро көстәрен йөрөтөүселәр тип уйланылған, Хидэки Юкава фараз иткән мюондар асыла. Ядро кәстәренә ҡағылышлы фараз дөрөҫләнмәй: мюондар көслө үҙ-ара тәьҫир итешеүҙә ҡатнашмайҙар (1947 йылда пи-мезондар асыла, улар Юкава алдан әйткән киҫәксәләр булалар ҙа инде)[7]. Впоследствии было показано, что мюоны и электроны во многом похожи и, в частности, мюоны также могут быть захвачены атомным ядром в процессе, аналогичном обратному бета-распаду[6].

Оҙаҡ ваҡыт тәбиғәт закондары көҙгөләге сағылышҡа ҡарата симметриялы, йәғни теләһә ниндәй эксперимент һөҙөмтәһе көҙгө-симметриялы ҡоролмала үткәрелгән эксперимент һөҙөмтәһе менән бер үк булырға тейеш, тип иҫәпләнә. Был арауыҡ инверсияһына ҡарата симметрия (ул ғәҙәттә P тип тамғалана) йоплоҡ һаҡланыу законы менән бәйле. Ләкин 1956 йылда K-мезондарҙың тарҡалыу процесын теоретик ҡарап, Янг Чжэньнин һәм Ли Цзундао көсһөҙ үҙ-ара тәьҫир итешеү был законға буйһонмаҫҡа мөмкин тип фараз итәләр. 1957 йылда уҡ Ву Цзяньсун төркөмө β-тарҡалыу буйынса экспериментта был фаразды дөрөҫләйҙәр, бының өсөн Янг һәм Ли 1957 йыл өсөн физика буйынса Нобель премияһына лайыҡ булалар. Һуңғараҡ ошо уҡ факт мюон һәм башҡа киҫәксәләрҙең тарҡалыуында раҫлана[1].

Яңы эксперименталь факттарҙы аңлатыу өсөн, 1957 йылда Мюрей Гелл-Манн, Ричард Фейнман, Роберт Маршак һәм Джордж Сударшан, V − A-теория исеме алған дүрт эрмионлы көсһөҙ үҙ-ара тәьҫир итешеүҙең универсаль теорияһын эшләйҙәр[1].

Үҙ-ара тәьҫир итешеүҙең мөмкин тиклем күберәк симметрияһын һаҡлап ҡалырға тырышып, Л. Д. Ландау 1957 йылда, көсһөҙ тәьҫир итешеүҙәрҙә Р-симметрия боҙолһа ла, уларҙа CP ҡатнаш симметрия — көҙгөләгесә сағылыш һәм киҫәксәләрҙе антикиҫәксәләр менән алмаштырыу комбинацияһы һаҡлап ҡалынырға тейеш тип фараз итә. Ләкин 1964 йылда Джеймс Кронин һәм Вал Фитч нейтраль каондарҙың тарҡалыуында CP-йоплоҡтоң бер аҙ боҙолоуын асыҡлайҙар. Был боҙолоу өсөн көсһөҙ үҙ-ара тәьҫир итешеү яуап бирә булып сыға; өҫтәүенә, ул осраҡта теория фаразлауынса, ул ваҡытҡа билдәле булған кварктар һәм лептондарҙың ике быуынынан тыш кәмендә тағын бер быуыны булырға тейеш. Был фаразлау тәүҙә 1975 йылда, тау-лептон асылғас, ә аҙаҡ 1977 йылда b-кварк асылғас дөрөҫләнә. Кронин һәм Фитч 1980 йылда физика буйынса Нобель премияһы алалар.

1960-сы йылдарҙа Шелдон Ли Глэшоу, Стивен Вайнберг һәм Абдус Салам, ул ваҡытҡа яҡшы эшләнгән ҡырҙың квант теорияһы нигеҙендә, үҙендә көсһөҙ һәм электромагнит тәьҫир итешеүҙәрҙе берләштергән электр көсһөҙ үҙ-ара тәьҫир итешеүҙәр теорияһы төҙөй. Улар тарафынан калибрлау ҡырҙары һәм был ҡырҙарҙың кванттары — көсһөҙ үҙ-ара тәьҫир итешеүҙе йөрөтөүселәр ролендә W+, W− һәм Z0 вектор бозондар индерелә. Бынан тыш, элек билдәле булмаған көсһөҙ нейтраль токтарҙың булыуы фаразлана. Был токтар 1973 йылда нейтрино һәм антинейтрино нуклондары тарафынан һығылмалы таралыу процестарын өйрәнгәндә эксперименталь табылғандар.

Үҙенсәлектәре

[үҙгәртергә | сығанаҡты үҙгәртеү]

Барлыҡ фундаменталь фермиондар (лептондар һәм кварктар) үҙ-ара тәьҫир итешеүҙә ҡатнаша. Был нейтринолар ҡатнашҡан үҙ-ара тәьҫир итешеүҙең берҙән-бер бәйләнеше [8] (айырым элементар өлөшсәләргә йоғонтоһо бик аҙ булған гравитацияны иҫәпләмәгәндә), был өлөшсәләрҙең ғәйәт ҙур үтеп инеү һәләте менән аңлатыла. Көсһөҙ үҙ-ара тәьҫир итешеү лептондарға, кварктарға һәм уларҙың антиөлөшсөләренә энергия, масса, электр заряды һәм квант һандары менән алмашырға — йәғни бер-береһенә әйләнергә мөмкинлек бирә.

Көсһөҙ үҙ-ара тәьҫир итешеү, электромагнетизмға ҡарағанда характерлы көсөргәнешлелеге (интенсивность) түбән булыу сәбәпле, үҙенең атамаһын алған. Элементар өлөшсәләр физикаһындағы үҙ-ара тәьҫир итешеү тиҙлеге был үҙ-ара тәьҫир итешеү арҡаһында барлыҡҡа килгән процестар тиҙлеге менән ҡылыҡһырлана. Процестар ни тиклем тиҙерәк барған һайын, үҙ-ара килешеп тәьҫир итешеү юғарыраҡ. Бер-береһенә йоғонто яһаған өлөшсәләрҙең энергияһы ваҡытында1 ГэВ көсһөҙ тәьҫир итешеүгә бәйле процестар барышының үҙенсәлекле тиҙлеге10−10 с самаһы тәшкил итә, был электромагнит процестарына ҡарағанда яҡынса 11 тапҡырға оҙағыраҡ, йәғни элементар өлөшсәләр физикаһы өсөн көсһөҙ процестар - ул ғәҙәттән тыш аҡрын процестар[1].

Иҫкәрмәләр

[үҙгәртергә | сығанаҡты үҙгәртеү]
  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 Л. Б. Окунь. Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая российская энциклопедия, 1994. — Т. 4: Пойнтинга — Робертсона — Стримеры. — С. 552–556. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.
  2. ↑ Биография атома, 1984, с. 21
  3. ↑ Биография атома, 1984, с. 28—31
  4. ↑ М. Мэлли История открытия бета-излучения // УФН. — 1973. — Т. 109. — С. 389—398.
  5. ↑ Г. Т. Зацепин, А. Ю. Смирнов. Нейтрино // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия (т. 1—2); Большая Российская энциклопедия (т. 3—5), 1988—1999. — ISBN 5-85270-034-7.
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 Б. М. Понтекорво Страницы развития нейтринной физики // УФН. — 1983. — Т. 141. — С. 675—709.
  7. ↑ С. С. Герштейн. Мюоны // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия (т. 1—2); Большая Российская энциклопедия (т. 3—5), 1988—1999. — ISBN 5-85270-034-7.
  8. ↑ Фундаментальные частицы и взаимодействия

Әҙәбиәт

[үҙгәртергә | сығанаҡты үҙгәртеү]
  • К. Манолов, В. Тютюнник. Биография атома. — М.: Мир, 1984. — 246 с. — 50 000 экз.
  • Griffiths, David J. (1987) Introduction to Elementary Particles, Wiley, John & Sons, Inc. ISBN 0-471-60386-4
  • A. Lesov. The Weak Force: From Fermi to Feynman. — Thesis, University of South Carolina, 2009.