Back to the topics list

zarralar fizikasi

Zarrachalar fizikasiga kirish

Zarrachalar fizikasi - fizikaning modda va nurlanishni tashkil etuvchi zarrachalar tabiatini o'rganadigan bo'limi. Garchi zarralar yalang'och ko'z bilan ko'rinmasa ham, ularning koinotga ta'siri juda katta. Bu soha materiyaning eng kichik tarkibiy qismlarini va ularning bir-biri bilan o'zaro ta'sirini o'rganadi. Ushbu zarralar va ularning o'zaro ta'sirini tushunish koinotni keng miqyosda tushunishimizga yordam beradi.

Standart model

Zarrachalar fizikasining standart modeli - bu koinotdagi ma'lum to'rtta asosiy kuchdan uchtasini (elektromagnit, kuchsiz va kuchli o'zaro ta'sirlar, lekin tortishish emas) tavsiflovchi va barcha ma'lum elementar zarralarni tasniflaydigan nazariya. U zarrachalarni ikkita asosiy guruhga ajratadi: fermionlar va bozonlar.

Fermionlar

Fermionlar materiyaning qurilish bloklaridir. Ular yarim butun spinga ega va Pauli istisno tamoyiliga bo'ysunadi, ya'ni ikkita fermion bir vaqtning o'zida bir xil kvant holatini egallamaydi. Fermionlar yana leptonlar va kvarklarga bo'linadi.

• Leptonlar : Bu zarralar kuchli o'zaro ta'sirga ega emas. Elektron, muon va tau zarralari ularga mos keladigan neytrinolar bilan birga leptonlarga misol bo'la oladi.
• Kvarklar : Kvarklar barcha to'rtta asosiy kuchlarni boshdan kechiradilar. Atom yadrolarining tarkibiy qismlari bo'lgan proton va neytronlar yuqoriga va pastga kvarklardan iborat. Kvarklarning olti turi mavjud: yuqori, pastga, jozibali, g'alati, yuqori va pastki.

Bozonlar

Bozonlar kuchlarni ko'taruvchi va butun spinga ega bo'lgan zarralardir. Ular Pauli istisno printsipiga bo'ysunmaydilar. Standart modelda to'rt turdagi bozonlar mavjud:

• Glyuonlar : Protonlar, neytronlar va boshqa zarralar ichida kuchli kuch va kvarklarni bog'laydi.
• Fotonlar : elektromagnit kuchga vositachilik qiladi.
• W va Z bozonlari : radioaktiv parchalanish uchun mas'ul bo'lgan zaif kuchga vositachilik qiladi.
• Xiggs bozoni : 2012-yilda Katta adron kollayderida kashf etilgan, u Xiggs mexanizmi orqali zarrachalarga o'z massasini beradi.

Asosiy kuchlar

Koinotda barcha materiya va energiyaning harakatini boshqaradigan to'rtta asosiy o'zaro ta'sir mavjud. Standart model ulardan uchtasini muvaffaqiyatli tushuntiradi:

• Elektromagnit kuch : Zaryadlangan zarralar orasida harakat qiladi va kvant elektrodinamika bilan tavsiflanadi. Kuch tashuvchisi fotondir.
• Zaif yadroviy kuch : radioaktiv parchalanish va neytrinolarning o'zaro ta'siri uchun javobgar. U juda qisqa diapazonga ega va W va Z bozonlari tomonidan vositachilik qiladi.
• Kuchli yadro kuchi : Kvarklar o'rtasida harakat qiluvchi va yadrolarni bir-biriga bog'lab turuvchi eng kuchli kuch. Glyuonlar bu o'zaro ta'sirning kuch tashuvchisi hisoblanadi.

To'rtinchi kuch - tortishish hali standart model tomonidan tasvirlanmagan. U umumiy nisbiylik nazariyasi bilan izohlanadi va graviton deb nomlanuvchi nazariy zarracha vositachilik qiladi, deb ishoniladi.

Zarracha tezlatgichlari

Zarrachalar fizikasini o'rganish uchun olimlar zarrachalarni tezlashtirish va yuqori energiyalarda to'qnashish uchun zarracha tezlatgichlari deb ataladigan katta mashinalardan foydalanadilar. Ushbu to'qnashuvlar yangi zarrachalarni hosil qiladi va tadqiqotchilarga ushbu zarrachalarning xususiyatlarini o'rganishga imkon beradi.

Shveytsariyaning Jeneva yaqinidagi CERNdagi Katta adron kollayderi (LHC) dunyodagi eng katta va eng kuchli zarracha tezlatgichidir. Bu Xiggs bozonining kashf etilishida muhim rol o'ynadi.

Kvant maydon nazariyasi (QFT)

Kvant maydon nazariyasi zarralar fizikasining nazariy asosidir. U kvant mexanikasi va maxsus nisbiylikni birlashtiradi. QFT zarrachalarni ularning asosiy maydonlarining hayajonlangan holati sifatida tavsiflaydi. Masalan, fotonlar elektromagnit maydonning qo'zg'alishlari, elektronlar esa elektron maydonning qo'zg'alishlari.

Antimodda

Har bir zarracha uchun teskari elektr zaryadga ega bo'lgan antizarra mavjud. Zarra o'zining antizarrasi bilan uchrashganda, ular bir-birini yo'q qiladi va gamma nurlarini hosil qiladi. Antimatter tibbiy tasvirlashda qo'llaniladi va koinotdagi materiya va antimateriya o'rtasidagi nomutanosiblikni tushunishda tadqiqot mavzusidir.

Neytrinolar

Neytrinolar juda engil, neytral zarralar bo'lib, boshqa moddalar bilan juda zaif ta'sir qiladi. Har soniyada bizdan milliardlab neytrinolar o'tadi, asosan sezilmaydi. Neytrinolar quyoshdan va boshqa astronomik manbalardan keladi. Ular yulduz jarayonlari va koinot tuzilishini tushunish uchun muhimdir.

Xulosa

Zarrachalar fizikasi koinotning asosiy komponentlari va kuchlarini o'rganadigan qiziqarli va murakkab sohadir. LHC kabi zarracha tezlatgichlari va standart model va kvant maydon nazariyasi kabi nazariy asoslardan foydalangan holda tajribalar orqali olimlar bir vaqtning o'zida bitta zarracha koinot sirlarini ochishda davom etmoqdalar.