Subatomik zarralar koinotning qurilish bloklari, atomdan kichikroq tarkibiy qismlardir. Ular tabiat qonunlarini va materiya tuzilishini tushunish uchun asosdir. Ushbu dars davomida biz ushbu zarralarni, ularning xossalarini va ularning o'zaro ta'sirini o'rganishga kirishamiz, zarralar fizikasini tushunish uchun asos yaratamiz.
Standart model - bu koinotdagi to'rtta asosiy kuchdan uchtasini tavsiflovchi nazariya, tortishish kuchini hisobga olmaganda va barcha ma'lum subatomik zarralarni tasniflaydi. U bu zarralarni fermionlar (modda zarralari) va bozonlar (kuch tashuvchilar) ga ajratadi.
Fermionlar o'z navbatida kvark va leptonlarga bo'linadi, bozonlarga esa fotonlar, W va Z bozonlari, glyuonlar va Xiggs bozonlari kiradi. Kvarklar birlashib, atom yadrolarining tarkibiy qismlari bo'lgan proton va neytronlarni hosil qiladi, leptonlar esa yadro atrofida aylanadigan elektronlarni o'z ichiga oladi.
Kvarklar olti turdagi yoki "lazzatlar" ga ega: yuqoriga, pastga, joziba, g'alati, yuqori va pastki. Ular to'rtta asosiy kuchni, shu jumladan ularni proton va neytronlar ichida ushlab turadigan kuchli yadroviy kuchni boshdan kechiradilar. Kvarklar hech qachon "rang chegarasi" deb ataladigan hodisa tufayli alohida topilmaydi; ular juft yoki uchta guruh bo'lib, protonlar (ikkita yuqori kvark va bitta pastga kvark) va neytronlar (ikki pastga kvark va bitta yuqori kvark) kabi adronlarni hosil qiladi.
Leptonlar esa kuchli yadro kuchini boshdan kechirmaydilar. Elektron eng mashhur lepton bo'lib, ko'pincha atom yadrosini o'rab turgan bulutda topiladi. Boshqa leptonlar tarkibiga muon, tau va ularga mos keladigan neytrinolar kiradi, ular deyarli massasiz va materiya bilan juda zaif ta'sir qiladi.
Bozonlar zarrachalar bo'lib, asosiy kuchlarga vositachilik qiladi. Foton elektromagnit kuchning tashuvchisi, W va Z bozonlari esa yadroviy parchalanish jarayonlari uchun mas'ul bo'lgan zaif yadro kuchi uchun javobgardir. Glyuonlar proton va neytronlar ichida kvarklarni ushlab turadigan kuchli yadro kuchini olib yuradi. 2012-yilda Katta adron kollayderida (LHC) topilgan Xiggs bozoni zarrachalarga massa beradigan Xiggs maydoni bilan bog‘liq.
Standart modeldagi zarrachalarning har bir turi massasi bir xil, lekin elektr zaryadi kabi boshqa xususiyatlarga qarama-qarshi bo'lgan mos keladigan antizarraga ega. Zarralar va antizarralar uchrashganda, ular yo'q bo'lib, Eynshteyn tenglamasiga ko'ra massasini energiyaga aylantiradi, \(E = mc^2\) , bu erda \(E\) - energiya, \(m\) - massa va \(c\) - yorug'lik tezligi.
Bir nechta tajribalar subatomik zarralarni tushunishimizda muhim ahamiyatga ega bo'ldi:
QCD - bu kvarklar va glyuonlar o'rtasida ishlaydigan to'rtta asosiy kuchlardan biri bo'lgan kuchli yadro kuchini tushuntiruvchi nazariya. U kvarklarning "rang zaryadi" deb nomlangan xususiyatga ega ekanligini va rangli zaryadni ham olib yuruvchi glyuonlarning almashinuvi kuchli kuchga vositachilik qiladi, deb ta'kidlaydi. Kvarklar yaqinlashganda kuchli kuchning kuchi kamayadi, bu xususiyat "asimptotik erkinlik" deb nomlanadi.
Elektrozaif nazariya elektromagnit va kuchsiz yadro kuchlarini yagona doirada birlashtiradi. U yuqori energiya darajalarida (masalan, Katta portlashdan keyin darhol) bu ikki kuchning o'zini qanday tutishini tushuntiradi. Nazariya W va Z bozonlarining mavjudligini bashorat qiladi, keyinchalik eksperimental tarzda tasdiqlanadi.
Muvaffaqiyatiga qaramay, standart model to'liq emas. U umumiy nisbiylik nazariyasi tomonidan tasvirlangan tortishish kuchini o'z ichiga olmaydi yoki koinotning katta qismini tashkil etuvchi qorong'u materiya va qorong'u energiyani tushuntirmaydi. Supersimmetriya va simlar nazariyasi kabi nazariyalar standart modelga kengaytmalarni taklif qiladi, bu sirlarni hal qilish uchun yangi zarralar va tushunchalarni kiritadi.
Xulosa qilib aytadigan bo'lsak, materiyaning eng asosiy komponentlari bo'lgan subatomik zarralar koinotning tuzilishi va uni shakllantirgan asosiy kuchlarni tushunish uchun ajralmas hisoblanadi. Ushbu zarrachalarni standart model kabi nazariy asoslar va innovatsion tajribalar orqali o'rganish bizning kosmos haqidagi bilimlarimizni shubha ostiga qo'yishda va kengaytirishda davom etmoqda.
