☰ Mundarija · Fizika

Elementar zarralar

Darslar 43 · 1 ta dars · N. Sh. Turdiyev, K. A. Tursunmetov, A. G. Ganiyev, K. T. Suyarov, J. E. Usarov, A. K. Avliyoqulov. Fizika 11-sinf, 1-nashr. «Niso Poligraf» nashriyoti, Toshkent, 2018
43

Elementar zarralar

Darslik: 173–176-betlar
MaqsadElementar zarralar, antizarralar, annigilyatsiya va juft hosil bo‘lishi, to‘rt fundamental ta’sirlashuv, adronlar va leptonlar, kvarklar tarkibini bilish.
Yangi so‘zlar
antizarra · antiparticleannigilyatsiya · annihilationkvark · quarklepton · lepton
Tushuntirish

«Elementar» zarra — nomi bo‘yicha eng sodda, ichki tuzilishi yo‘q zarra; tarixan bu nom ko‘p zarralarga berilgan, ular orasida murakkablari ham borligi keyin aniqlandi. Birinchi bo‘lib elektron (J. J. Tomson, 1897), so‘ng foton, proton (Rezerford, 1919), neytron (Chedvik, 1932) va pozitron (1932) topildi; 1950-yillardan boshlab yuzlab yangi zarralar kashf etildi. Har bir zarraning massasi teng, zaryadi qarama-qarshi antizarrasi bor (elektron — pozitron, proton — antiproton). Zarra va antizarra uchrashsa annigilyatsiya bo‘ladi: e⁻ + e⁺ → 2γ; tinch turgan juft uchun har bir foton energiyasi 0,511 MeV, ikki foton qarama-qarshi uchadi (impuls saqlanadi, shuning uchun kamida ikki foton kerak). Teskari jarayon — yadro yaqinida E_γ ≥ 2m_e c² = 1,022 MeV fotondan juft hosil bo‘lishi. Tibbiyotdagi pozitron-emission tomografiya (PET) elektron–pozitron annigilyatsiyasida chiqqan juft fotonlarni qayd qilishga asoslangan. Hozirgi tasavvurda to‘rt fundamental ta’sirlashuv bor: kuchli, elektromagnit, kuchsiz va gravitatsion. Kuchli ta’sirlashuvda qatnashadigan zarralar adronlar (proton, neytron, mezonlar), qatnashmaydiganlar — leptonlar (elektron, myuon, neytrino va ularning antizarralari). Adronlar kvarklardan tuzilgan: proton — uud, neytron — udd (u kvark zaryadi +2e/3, d kvarkniki −e/3), mezonlar — kvark va antikvark. Zamonaviy Standart modelda 6 kvark, 6 lepton va ta’sirlashuv tashuvchi zarralar bor; 2012-yilda CERN da Xiggs bozoni kashf etildi. Gravitatsiyani Standart model o‘z ichiga olmaydi.

Namunalar
Proton uud: +2/3 + 2/3 − 1/3 = +1 (e). Neytron udd: +2/3 − 1/3 − 1/3 = 0. π⁺-mezon u d̄: +2/3 + 1/3 = +1.
Tinch elektron va pozitron annigilyatsiyasida har bir foton E = 0,511 MeV; to‘lqin uzunligi λ = 1240 eV·nm/(0,511·10⁶ eV) ≈ 2,4·10⁻³ nm = 2,4 pm (gamma-nurlar sohasi). Neytron: n → p + e⁻ + ν̄ da zaryad: 0 = +1 − 1 + 0.
Sinfda faoliyat

Daftarda to‘rt fundamental ta’sirlashuvning har biri uchun bir misol yozing (masalan: kuchli — yadro nuklonlarini ushlab turadi; kuchsiz — β-yemirilish; elektromagnit — atomdagi elektron; gravitatsion — sayyoralar). Qog‘ozdagi mashq.

Mashq
1
To‘rt fundamental ta’sirlashuvni sanang.
2
Elektron va pozitron tinch holatda annigilyatsiyalansa, jami energiya necha keV? (m_e c² = 511 keV)
3
π⁻ mezon d ū kvarklardan tuzilgan (d: −1/3, ū: −2/3). Zaryadi?
4
Nima uchun elektron–pozitron annigilyatsiyasida bitta emas, kamida ikkita foton hosil bo‘ladi?