Kirish Biz fidoyi vatanparvarlarni tarbiyalashimiz, Elim deb, yurtim deb yashovchi shu yo`lda hatto jonini ham ayamaydigan, o`zidan so`ng ozod va obod vatan qoldiradigan

1.2. Zarralarning o`zaro bir–biriga aylanishi.

Chor atrofimizda va o`zimizda ham har daqiqa muhim o`zgarish- bir turdan ikkinchisiga aylanishlar yuz berib turadi. Masalan, gugurt cho`pini yondirdik deylik.Bu hodisa haqiqiy aylanishga misoldir. Albatta, bir turdan ikkinchisiga aylanish cho`pni yonib yo`q bo`lishidagina emas, uglerod atomlarining havoning kislorod molekulalari bilan birikib, materiyaning boshqa formasi- karbanat angidrid gaziga aylanishida ham emas, balki asl aylanish yorug`lik nurining paydo bo`lishida yuz beradi. Materiyaning atomar tarkibiy tuzilishga ega emas, mutlaqo yangi -foton tug`ildi. Biz ajoyib tabiiy hodisaning guvohi bo`ldik. Bu kabi hodisa- yangi elementlar zarralarining tug`ulishi- faqat yorug`lik nurlanishidagina ro`y berib qolmasdan, balki mikrodunyoda dan-badam yuz beruvchi hodisadir. Yorug`lik nurlanishidan tashqari, deyarlik ko`p hollarda materiyaning bir turdan ikkinchisiga aylanish hodisasining bevosita kuzatilishi qiyin bo`lib, materiyaning eng ichki o`zagida, yani yuqorida qayd qilingan juda kichik masofalar bilan xarakterlanuvchi sohalarda niqoblangan.

Ushbu ultra qisqa masofalarda sodir bo`layotgan hodisa va elementlar zarralarining tuzilishini o`rganish uchun elementar zarralarni katta energiyalarigacha tezlatish kerak. Yorug`lik tezligiga yaqin tezlik bilan harakatlanayotgan zarralarning energiyasi uning impulsiga proporsianaldir: E=cp. U holda kordinata–impuls noaniqligi (1.1.8) munosabatidan biror kichik masofaga erishish uchun qancha energiya () kerakligini aniqlaymiz. Masalan va undan ham kichik masofalarga kirmoq uchun  energiyadan kata energiyagacha tezlatilgan zarra kerak. Bunday katta energiyali elementlar zarralarining to`qnashuvida tabiatning ajoyib hodisalaridan biri, yani zarralarning o`zoro bir biriga aylanishi sodir bo`ladi. Bu esa elementar zarralarning asosiy xususiyatlaridan biri – ularning boshqa zarralar to`qnashuvida paydo bo`la olish (tug`ilish ) qobilyatidir. Bunday jarayonlarning o`tishi uchun zarrur bo`lgan energiya (1.1.4) va (1.1.5) formulalar orqali aniqlanadi. Yangi zarralarning tug`ulishi mumkinligi Eynshteynning (1.1.4) formulasidan kelib chiquvchi revyativistik effektdir. Haqiqatan, bu formulaga binoan energiya muvozanati (ya`ni to`qnashuvdan oldingi to`la energiyaning to`qnashuvdan so`ngi to`la energiyaga tengligi) to`qnashuvchi zarralarning kinetik energiyasi va tinch holatdagi massasiga to`g`ri keladigan energiyasidan iborat bo`lib, zarralar to`qnashuvida bu ikki xil energiya bir- biriga o`tishi mumkin. Masalan, pi-mezonning tinch holatdagi massasi 135Mev.Demak, uning tug`ulishi uchun xuddi shuncha energiya sarf qilinishi kerak. Shuning uchun ham 150Mev kinetik energiyali ikki protonning o`zoro to`qnasshuvida neytlar pi-mezonn tug`ulishi mumkin. Bu reaksiya quyidagicha yoziladi:

P+p→p+p+ (1.2.1)

to`qnashuvdan avvalgi protonlarning 150Mev kinetik energiyasining 135Mev qismi mezonning tinch holat energiyasi ko`rinishiga o`tdi; qolgan qismi bu uch zarralar o`rtasida ularning kinetik energiyasi sifatida taqsimlandi. Umuman ikki zarraning to`qnashuvida ular yetarli kinetik energiyaga ega bo`lsa, massalari yanada kattaroq zarralar hosil bo`lishi mumkin.

Shuni alohida takidlash kerakki, birlamchi zarralar bilan hech narsa yuz bermaydi, ularning faqat energiyasi yo`qolishi demak tezligi kamayishi mumkin. Ushbu yo`lda bir juft zarralarni yetarlicha yuqori energiyalarda to`qnashtirib, hozirgi kunda ma`lum bo`lgan hamma elementar zarralarni hosil qilishimiz mumkin. To`qnashuv jarayonida hosil bo`layotgan ikkilamchi zarralarni hech qachon birlamchi zarralarning tarkibiy qismlari sifatida qarash mumkin emas.

Hozir malum elementar zarralardan ko`pchiligi ma`lum vaqt o`tishi bilan o`z o`zidan parchalanish xususiyatiga ega. Bu hodisa parchalanuvchi hodisalarni tarkibiy tuzilishi shu parchalangan zarralar deb hisoblashga asos bo`lmaydi. Masalan neytronning parchalanishini ko`raylik. U taxminan 16 ming vaqtdan so`ng proton, elektron va elektron antineytronosiga parchalanadi oldindan aytishimiz mumkinki, biz bu holda neytronni tarkibiy qismlarga parchalanishini emas, yangi zarralar tug`ulishini ko`rib chiqamiz. Haqiqatdan antineytrinoning massasi taxminan nolga teng va u foton singari faqat harakatdagina mavjud bo`ladi. Agar uni neytronning tarkibiy qismi deb qarasak, antineytronni neytron ko`lamidagi qafasda harakatsiz mavjud bo`la olishini ham tan olishimiz kerak, ushbu holda ham xuddi gugurt cho`pini yondirganimizda tug`ulgan yorug`lik nurini –fotonlarni gugurt cho`pining tarkibiy qiismi deb qaramasligimizdek antineytrinoni neytronning tarkibiy qismi deya olamiz. Elementar zarralardagi reaksiyalarda bir guruh zarralarning yo`q bo`lish va boshqa bir guruh zarralarning tug`ulish jarayonlari o`zoro bir birlariga aylanishdan iboratligini, ayniqsa zarra antizarra to`qqnashuvlarida aniq namoyon bo`ladi. Masalan elektron va uning anti zarrasi pozitronning o`zoro to`qnashuvida bu ikkita zarra yo`q bo`lib ikkita foton tug`uladi.

Umuman zarralar o`rtasidagi birlik ham, o`xshashlik ham ularning o`zoro bir –birlariga aylanish qobilyatiga egaligida o`z ifodasini topadi.

Mikrodunyoning juda qisqa vaqt ichida yuz beradigan jarayonlari vaqt o`tishining yo`nalishiga nisbatan simmetriyaga ega. Bu qonunga asosan to`qnashuvlarda zarra tug`ilsa, u yutilishi, yani yo`qolishi mumkin. bundan tashqari, bir reaksiyaning o`zida zarralarning yutilish va tug`ilish jarayonlari bo`lishi mumkin. Masalan, foton bilan protonning to`qnashuvida ular yo`qolib, ikkita yangi zarra- musbat zaryadli pi-mezon va neytron tug`ilishi mumkin.

(1.2.2)

Ya`ni zarralar to’nashuvlarida o’zoro bir-birini yo’qotib,boshqa zarralarga aylanishi mumkin. SHunday qilib,zarralar dunyosida o’zaro tuzilish va yo’qolish imkonining mavjudligi ular ma’lum tuzilishga egami, “birlamchi elementar” zarralardan iboratmi yoki yo’qmi, degan savollarning ma’nosini yo’qotadi.Xozirgi ma’lum elementar zarralarning ko’pchiligi elementar degan nomni oqlamaydilar.Yaqin vaqtlargacha yangi zarraning kashf etilishi fanda g’oyat kata tantana hisoblanar edi.Endi esa har bir navbatdagi tantana navbatdagi besaranjomlikni tug’dirmoqda.Chunki tantanalar shunchalik birin-ketin ko’p marta yuz beradiki,shu kunga kelib zarralarningnisbatan stabillarining soni 35 taga,umumiy soni esa bir necha yuzga yetdi.Mavjud zarralarning bu darajada ko’pligi va bir-biriga aylanishlari ularning elrmentarligiga gumon tug’dirmoqda.Bundan tashqari,fizikaning hozirgi zamon rivojlanish bosqichlarida fundamental (birlamchi) asos qilib elementar zarralarni qabul qilsak, tabiatda ularning bunchalik serobligi mikrodunyoning (zarralarning) tuzilishi haqida biron soddaroq tushinchaga ega bo`lishimizga bo`lgan umidni mutloqa uzadi. “elementar zarra” so`zining o`zi “atom” (grekcha “bo`linmas”) so`zi kabi anaxronizm, yani eskirgan tushincha bo`lib qolmoqda. Elementar zarralarni mikrodunyo tuzilishida birlamchi asos sifatida qabul qilmaslik, nimani qabul qilamiz? Axir fizika taraqqiyotining har bir bosqichida bunday savolga javob topilgan edi. Keyinchalik ko`ramizki, elementar zarralarning tuzilishi dinamik xarakterga ega bo`lib, o`zaaro ta`sirlashganlaridagina nomoyon bo`ladi. Biz ko`ramizki, zarraning xuddi shu o`zoro tasirlashuvini o`rganish yo`li bilangina ular ichidan tub manoda ellementar zarralaarni ajratamiz.

Spin zarraning ichki xususiyatlaridir. Elementar zarra o`z spiniga ega holda vujudga keladi va uning spinnining qiymatini o`zgartirish mumkin emas, yani zarraning xususiy aylanish mamentini (aylanishini) kuchaytirib ham, susaytirib ham bo`lmaydi. Elementar zarralar spinining soni qiymati aniq ma`lum . spin har doim plank doimiysi h ning birligida butun yoki yarim butun songa teng elementar zarraning spini (I) vektor kattalik bo`lib, boshqa vektor kattaliklaridan farqli ravishda ular qanday yo`nalishga uning prayeksiyasi har doim (2I+1) ta qiymat qabul qiladi. Masalan, elektronning spini yarimga teng, yani I=1/2. Electron spinining biror yo`nalishga, masalan, Z o`qqa prayeksiyasi=-1/2 va =1/2 qiymatlar qabul qiladi .

1.2.1-chizma. Yuqorida spinlari yarim va pastda spinlari butun – h qiymatlarda ega bo`gan zarralarning fazodagi mumkin bo`lgan yo`nalishlari.

Proyeksiya ishoralari ko`rsatadiki, elektronning aylanishi har qanday yo`nalish, jumladan, yo`nalish bilan o`ng, yoki chap vint hosil qiladi (8.2rasm ) elementar zarraning sinishi – uning o`z o`q atrofida aylanishining harakat miqdori mamenti degaan tushincha aslida taqribiydir. Masalan, elektron I=1/2 spinga ega bo`lishi uchun kata burchak tezligi bilan aylanishi kerak. Bunda elektonning sirtqi qatlami yorug`lik tezligiga nisbatan 2 barobar kata tezlik bilan aylanishi lozim. Malumki, tabiatda yorug`lik tezligidan kata tezlikka ega bo`lgan jarayon mavjud emas. Kvant mexanikasi, masalan, “hamma elaktronlar aynan bir xilmi?” degan savolga ham javob bera oladi. Bu kabi savolga kundalik hayotimizda javob berishimiz uchun hamma elektronlarning har xil xarakteristikasini, jumladan, massani, zaryadni, spinini va hokozolarni o`lchashimizga to`g`ri keladi. Lekin, har bir kattalik malum noaniqlik bilan o`lchanadi.Demak, buy o`l bilan yuqoridagi savolga javob bera olmaymiz.Lekin ,yetarlicha asos borki, hamma elementar zarralar absalyut aynandir. Kvant nazariyasiga asosan aynan zarralar sistemasi, bir xilmas zarralar sistemasiga nisbatan mutloqo o`zgacha bo`ladi. Binobarin, elektronlar sistemasi, tajribaning ko`rsatishicha, xuddi aynan zarralar sistemasiga o`xshash o`zgacha harakatlanadi. Bunday sistemalardagi zarralar 1925 yilda Pauli kashf etgan qonun ga Pauli prinsplariga bo`ysunadi. Pauli prinsipiga ko`ra ikkita bir xil zarra, bir xil vaqtda bir xil holatda bo`la olmaydi. Masalan, atomda energiyasi impuls momenti, impuls momenti proyeksiyasi va spin proyeksiyasi bir xil bo`lgan ikkita ham elektron uchratib bo`lmaydi. Boshqa misol ko`raylik. Ikki elektronni bitta yopiq sistemaga joylashtirdik deb faraz qilaylik.Ular bir-biri bilan shunchalik aynanki, biz ularni ajrata olmaymiz. Bu ikki elektron ham o`z o`qi atrofida aylanadi, lekin ular juda kichik bo`lganligi sababli biz bu harakatni sezmaymiz. Endi sistemani Z o`qi bo`ylab yo`nalgan magnit maydonga joylashtiraylik. U holda bir elektronning aylanish o`qi maydon yo`nalishi bo`ylab, ikkinchisini maydonga qarshi yo`nalishda joylashadi. Ularninng energiyasi bir biridan farqli bo`lib, biz bir elektronni ikkinchisidan ajrata olamiz. Demak, electron mumkin bo`lgan ikki holatning birida bo`ladi va o`zining magnit xususiyatilariga nisbatan dubletni ( fransuzcha- ikkilangan) tashkil qiladi. Ellektronning spini I=1/2 bo`lib, Z o`qqa nisbatan spinning tashkil etuvchilari = dan iborat, yani mumkin bo`lgan ikki holatga to`g`ri keladi (1.2.1-chizmaga qarang).

Shunday qilib, mikrodunyoning kvant qonunlari haqida yuqorida bayon etilganlardan quyidagi muhim besh tushinchani o`zlashtirib olishimiz kerak:

1. 
   Mikroobyetlarga xos xususiyat korpuskula – to`lqin dualizmi;
   
2. 
   Noaniqliklar prinsipi
   
3. 
   Mikrodunyo qonunlari va jarayonlarning ehtimolli tabiati
   
4. 
   Elementar zarralar spini
   
5. 
   Pauli prinsipi