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

1.4. Elementar zarralarning fundamental o`zaro ta`sirlari.

Elementar zaralar uch asosiy kassga bo`linadi. Birinchi klassga faqat bitta zarra- foton (yorug`lik kvanti ) kiradi.

Ikkinchi klassni leptonlar taashkil etadi. Yuqoridagi jadvalda ko`ramizki, leptonlarga to`rtta zarra electron, elektr neytrinosi, myuon, myuon neytrinosi kiradi. Neytrino leptonlarning leptonidir. Neytrinolar elektr zaryadi ega emas va ular o`zaro kuchsiz ta`sirdagina bo`ladi. Neytrino boshqa jism zarralari bilan shunchalik kuchsiz o`zoro tasirda bo`ladiki, hatto yer kurrasi ham u uchun xuddi yorug`lik uchun shishadek tiniqdir. Uchinchi klass adronlar (grekcha-yirik) deb ataluvchi zarralardan tashkil topgan. Adronlarga yuqoridagi jadvaldan mezonlar va barionlar guruppasidagi zarralar kiradi.

Ulardan tashqari bir necha yuz rezonanslar deb ataluvchi zarralar ham kiradi. Zarralarning ushbu klasslari ularning o`zaro tasirlarini xarakterlaydi. Masalan, foton faqat elektromagnit o`zoro tasirdagina bo`ladi. Leptonlar kuchsiz va gravitatsion o`zaro tasirda, adronlar esa gravitatsion, kuchsiz, elektromagnit va kuchli (yadroviy) o`zaro tasirda bo`la oladi. Zarralarning o`zaro tasirlari haqidagi bilimimiz oxirgi o`n yillar ichida tubdan o`zgarib ketdi. Ushbu o`zgarishlarni chuqur tushinish uchun zarralarning o`zaro tasirlarini avval 70- yillarning boshigacha qanday tasavvur etgan bo`lsak, shunday ko`rib chiqamiz.

Dastavval shuni aytish kerakki, yadro va yadro reaktsiyalarining xususiyatrlariga asosan xuddi shu kuchli o`zoro ta`sir kuchlari javobgar. Proton va neytronlarni yadroda bog`lab turuvchi energiya juda katta. Yadro tarkibiga kiruvchi protonlar musbat zaryadgan ega. Protonlarning bir joyda bo`lishiga bir xil zaryadlarning Kulon qonuniga asosan bir-biridan itarilishiga yo`l qo`yilmasligi kerak. Demak, protonlarni yadroda bog`lab turish uchun yadroda elektrostatik itarish kuchlaridan katta tortishish kuchlari mavjud. Darhaqiqat, ikita protonning elektrostatik itarishini yengan holda bir-biriga qarab 1 fermi masofagacha yaqinlashtirsak, ular o`rtasidagi kulon itaarilish kuchidan taxminan 100 marta katta bo`lgan tortishish kuchi vujudga keladi. Xuddi ana shu kuch musbat zaryadli protonlarni yadroda tutib turadi. Yarim Fermi masofada esa bu o`zoro tasir kuchi katta bo`lgan itarilish kuchiga aylanadi.

Elektromagnit kuchlaridan ko`p marta kuchli bo`lgan o`zoro tasir faqat protonlargagina xos emas. Neytronlar ham o`zaro va protonlar bilan xuddi

Shu kuchlar vositasida bog`lanadi. Keyinchalik ko`ramizki, bunday kuchli o`zaro tasir adronlar deb atalgan gruppa zarralarining hammasiga xos. Bunday o`zoro tasirni grafikda zarralar orasidagi masofaning funksiyasi- potensial energiya U ko`rinishida tasvirlash mumkin. Zarralar orasidagi masofani abscissa o`qi bo`ylab, potensial energiyani esa ordinata o`qi bo`ylab joylashtiramiz. Agar ikkita zarra bir-biridan 1,5 fermi masofada uzoqlikda bo`lsa, ularning o`zaro potensial energiyasi U=0, yani ular o`rtasida o`zaro bog`lovchi kuch yo`q. zarralarning bir-biriga yaqinlashishi bilan ular o`rtasida tortishish kuchi orta boshlaydi va natijada o`zaro potensial energiyaning algebraik qiymati kamayadi, chunki potensial energiyaning nol qiymati uchun uning katta masofadagi qiymatini qabul qilgan edik. Yuqorida aytganimizdek 0,5 fermi yaqin masofadan boshlab zarralar o`rtasida yana o`zoro itarish kuchi vujudga keladi va ularni yanada yaqinlashtirish uchun o`ta kuchli tashqi kuch, (u>0) kerak bo`ladi.

Bilamizki,yadro proton va neytronlardan tuzilgan va yadro zarralari (proton va neytron bo`liishidan qatiy nazar ) bir-biri bilan o`zaro kuchli tasirda bo`ladilar. Bu o`zaro tasir doirasining kichik bo`lganligi sababli har bir yadro zarrasi faqat qo`shni zarralar bilan o`zaro tasirda bo`ladi. Natijada hamma ximiyaviy elementlarning yadrolarin uchun proton va neytronlarning zichligi bir xil bo`ladi. Bu esa yuqorida eslatib o`tilgan yukava nazariyasini, yani yadro zarralarini o`zaro bog`lovchi kuchlar shu zarralarning pi-mezonlar vositasida xususiyatlarini o`zaro almashib turishlari natijasida mavjud degan fikrni tasdiqlaydi. O`zaro almashinish mexanizmini quyidagicha tasavvur qilish mumkin. Proton yoki neytrondan har doim zaryadli yoki neytral pi-mezonlar chiqib turadi. Bu zarralar pi-mezonlar juda qisqa vaqt, taxminan c yashaydi. Bu vaqt ichida ular 1 fermi masofada boshqa proton yoki neytron joylashgan bo`lsa, u o`ziga yetib kelgan pi-mezonni tez yutadi va qayta chiqaradi. Natijada shu yo`l bilan ikkita o`zaro yaqin joylashgan zarralar bir-biriga pi-mezonlar irg`itib turishlaridan ular orasida aloqa vujudga keladi.

Elementar zarralar o`zlarining massa va zaryadi bilan xarakterlanadi. U holda neytronning o`zidan qisqa muddatga pi-mezon chiqarib va yutib turish jarayonida energiyaning saqlanish qonuni buzulgandek bo`ladi. Neytron dastavval aniq energiyaga (massaga) ega. So`ngra bu yopiq sistema (yani neytron) o`zidan pi-mezon chiqarib energiyasini pi-mezon energiyasigacha ortirdi. Natijada yopiq sistema uchun energiyaning saqlanish qonuni buzulgandek bo`ladi. Bu ziddiyat kvant nazariyasida osongina tushintiriladi. Energiya–kvant noaniqliklari munosabati ga asosan o`lchash uchun qancha kichik vaqt ajratilgan bo`lsa, zarra energiyasi shuncha katta noaniqlik bilan o`lchanadi. Bu narsa mikrodunyoning qonuni bo`lib, o`lchov asboblarining xususiyatlari yoki o`lchovning o`zi bilan mutloqo bog`liq emas. Bu qonunga asosan proton yoki neytronning massasini  c ichida o`lchanmoqchi bo`lsak, pi-mezonning massasicha noaniqlik bilan o`lchagan bo`lar edik, yani o`lchov asboblarimiz sezmaydigan juda kichik vaqtlar ichida proton yoki neytronning massasi o`zining doimiy qiymatdan ancha ortiq bo`ladi. Buning ustiga pi-mezonni qayd qilmoqchi bo`lsak, tug`ulish momentida uning energiyasini o`lchashimizdagi noaniqlik pi-mezonning tinch holat massasidan ortiq bo`ladi va natijada pi-mezon tug`ulganligini aniqlay olmaymiz.

Yadro zarralarining o`zaro tasirlashuvini pi-mezonlar almashishlari asosida tushintirish taqribiydir. Haqiqatan, ikki nuklonning bir marta o`zaro pi-mezon bilan almashish vaqti  ga teng. Bu vaqt ichida pi-mezon tug`ulishi, 1 fermi masofani o`tishi va ikkinchi zarrada yutilishi kerak. Yuqorida ko`rganimizdek, bunchalik qisqa vaqt ichida hech bir zarrani qayd qilolmaymiz. Pi-mezonlarning real hodisalarda ishtirok qiladigan, lekin kuzatib bo`lmaydigan holatini pi-mezonlarrning virtual holati yoki qisqacha qilib virtual pi-mezonlaar deymiz.

Endi mazkur virtual jarayonda energiyaning saqlanish qonunini ko`raylik. Kvant nazariyasiga asosan fizik qonunlar faqat kuzatiluvchi kattaliklarga taalluqlidir. Yuqoridagi virtual jarayonda pi-mezonning kuzata olmas ekanmiz, boshqacha aytganda , neytron energiyasining o`zgarishini aniqlay olmas ekanmiz, boshqacha aytganda, neytron energiyasining o`zgarishini aniqlay olmas ekanmiz, energiyaning saqlanishi haqidagi gap o`z-o`zidan ortiqchadir. Lekin bu virtual pi-mezonni real pi-mezonga aylantirishimiz mumkin. Buning uchun tashqaridan yetarli miqdorda (masalan, neytronni tezlatish bilan) energiya sarf qilishimiz kerak, xolos.

Elementar zarralar kuchli o`zaro tasirning o`lchamsiz doimiysi pionnuklon tasirlashuvining doimiysi g orqali quyidagicha xarakterlanadi:

Zarralar o`rtasidagi kuchli o`zaro tasirning muhim xususiyatlaridan biri bu kuch tasir doirasining juda kichikligida tabiatda eng yaqin tasirlashuvchi kuchligidir. Ularning roli 1 fermidan katta masofalarda yo`qola boshlaydi (shuning uchun yadrolar xarakterli masofalari 100000 fermi bo`lgan atom hodisalariga umuman tasir qilmaydi). Ularning boshqa zaif tomoni universal emasligidadir.

Pi-mezondan yengil zarralar (foton, elektron, pazitron va h.k)o`zaro kuchli tasirlarda bo`lmaydi. Uchinchi xususiyati shundan iboratki, ko`pgina saqlanish qonunlari boshqa kuchlar tasirida bajarilmaydi, yani bunday kuchlar tasirida o`tadigan jarayonlarda eng ko`p saqlanish qonunlari boshqa kuchlar tasirida bajarilmaydi, yani bunday kuchlar tasirida o`tadigan jarayonlarda eng ko`p saqlanish qonunlari bajariladi. Har bir saqlanish qonuni malum simmetriyaning miqdoriy ifodasidir. Demak, kuchli o`zaro tasir eng ko`p simmetriyaga ega.

Zarralarning elektromagnit o`zaro tassir kuchlari to`laroq o`rganilgan. Zarralarning elektromagnit o`zaro tasir kuchi kuchli o`zaro tasirga qaraganda ancha zaif, boshqa kuchlarga nisbatan esa o`ta kuchlidir. Elektromagnit kuchlarining tasir doirasi  tortib kosmik masofagacha davom etadi. Ko`pchilik fizik hodisalar: atom va molekulalar tuzilishi, kristallar , ximiyaviy reaksiyalar, jismlarning termik va mexanik xussusiyatlari, radio to`lqinlar, quyosh va yulduzlarning nurlanishi kabi hodisalar elektromagnit kuchlarning tasir doirasiga kiradi.

Elektromagnit o`zaro ta`sir turli zarralarda har xil shiddat bilan namoyon bo`ladi . elektr zaryadiga ega bo`lgan zarralarda katta elektromagnit o`zaro tasirlar vujudga keladi. Massa vaa spini nolga teng bo`lmagan zaryadsiz zarralar o`zaro kuchsiz elektromagnit o`zaro spinsiz zarralar, masalan neytral pi-mezon bo`ladi. Zarralardan neytrino elektromagnit tasirni sezmaydi. Elektromagnit kuchlarining tasir doirasida shunday saqlanish qonunlari borki, bu qonunlar kuchsiz o`zaro tasirlar doirasida buziladi.

Elektromagnit o`zaro tasirning muhim xususiyati Kulon qonuniga asosan itarishish va tortishish kuchlarining mavvjudligidir. Elementar zarralar fizikasining markaziy doimiysidan hisoblanuvchi o`zaro elektromagnit tasirni xarakterloovchi o`lchamsiz kattalik, yani nozik struktura doimiysi quyidagicha kiritiladi:

e-elektronning zaryadi. Kvant obyektlarining o`ziga xos xususiyatlariga ko`ra zarralarning o`zaro to`qnashuvini nazariy yo`l bilan tatqiqot qilish og`ir muammodir va asosan taqribiy olib boriladi. Agar o`zaro tasirni xarakterlovchi doimiyning qiymati birdan kichik bo`lsa hisoblash aniqligi yuqori bo`ladi. Elektromagnit kuchlari uchun ekanligi tugal kvant elektrodinamikasining yaratilishiga imkon beradi (n=c=1 birliklar sistemasida a o`lchamsiz kattalik).

Elektromagnit o`zaro tasir zarralarning o`zidan foton chiqarib va yutib turishi jarayonida hosil bo`ladi deb tushintiriladi. Bunday jarayon virtual, yani kuzatib bo`lmaydigan jarayondir. Tashqaridan yetarli miqdorda energiya sarf qilsak, masalan, elektronni tezlatsak, virtual foton real fotonga aylanadi

Kvant nazariyasida o`zaro tasir jarayonining Feynman diagrammasi (birinchi marta amerikalik fizik Feynman qo`llagan) orqali grafik ravishda tasvirlash mumkin.

Yuqorida eslaganimizdek, mikrodunyoda u yoki bu hodisaning o`tish vaqti zarralar hayotida asosiy ko`rsatkichlardan biri bo`lib xizmat qildi. Zarralarda bo`ladigan xarakterli jarayonlar kuchli o`zaro ta`sir ostida  - s ichida yuz bersa , elektromagnit o`zaro ta`siri ostida -  ichida yuz beradi.

Bundan ham sekinroq (taxminan s dan o`nlab minutgacha) jarayonlar zarralarning cheksiz o`zaro tasiriga nisbatan  marta zaifroqdir. Lekin shunga qaramasdan oxirgi oxirgi o`n yillikda fizikadagi muhimkashfiyotlar xuddi anashu o`zaro tasir bilan bog`liq. Kuchsiz o`zaro tasirni yaqqol ko`z oldiimizga keltirish uchun kuchli elektromagnit va kuchsiz o`zaro tasirlarni birma- bir tabiatda yo`q deb faraz qilaylik. Agar kuchli o`zaro tasir bo`lmaganda edi. Pi-mezonlardan yengilroq zarralarda va ular bilan bog`liq bo`lgan fizik hodisalarda aytarli o`zgarishlar bo`lmasdi. Lekin og`ir zarralar butunlay bo`lmas yoki mutlaqo boshqa zarralardan iborat bo`lar edi. Shuning uchun dunyo yaxlit holda butunlay boshqacha bo`lar edi. Elektromagnit o`zaro tasir bo`lmaganda edi tabiatda pi-mezonlardan og`ir zarralargina qolar edi. Massasi deyarli bir xil , lekin faqat zaryadlari bilan farq qiladigan zarralarni bir-biridan endi ajratib bo`lmas edi. (masalan, protonni neytrondan , uchala pi-mezonlarni bir-biridan va hokazo.) Atom va undan ham katta mashtablarda dunyo o`zgarib ketar edi. Atom ham, molekula ham, yorug`lik ham , jism ham bo`lmasdi.

Biroq kuchsiz o`zaro tasir bo`lmasa, zarralardan faqat neytrino bo`lmaydi xolos. Qolganlari aytarli o`zgarmaydi. Yadrolar, atomlar, molekulalar,kristallar avvalgidek mavjud bo`ladi. Barqaror zarralarning soni, binobarin, atomlar darajasidan tortib materiyaning tuzilish shakllari ancha ko`p bo`lardi. Kuchsiz o`zaro tasirning yo`qligi atomlar, molekulalar , jismlar tuzilishi nuqtai nazardan aytarlik o`zgarishga olib kelmas edi. Aksincha dunyo juda turli –tuman bo`lardi. Kuchsiz o`zaro tasirning mavjudligi bazi bir zarra va jismlarning bazi tuzilish formalarini beqaror qiladi . shunday qilib kuchsiz o`zaro tasir ko`proq zarralarning parchalanishi bo`yicha ”mutaxassis ”dir. Masalan, myu-mezonlar, neytron va boshqa bir guruh og`ir zarralarning parchalanishi faqat kuchsiz o`zaro tasir orqali ro`y beradi.

Kuchsiz o`zaro tasir jarayonlarining bunchalik xilma-xilligiga qaramasdan ularning hammasi uchun kuchsiz o`zaro tasir doimiysi bitta

parchalanuvchi zarraning kompton to`lqin uzunligi, G-neytronning parchalanish jarayoni uchun bog`lanish doimiysi (h=c=1 bo`lgan birliklar sistemasida G massa (yani uzinlik) kvadratiga teskari birlikka ega ).

Kuchsiz o`zaro tasir doirasining radiusi bo`lib, taqriban m ga teng. Kuchsiz o`zaro tasirning agenti (yani o`zaro tasirni tashuvchi zarra) vector mezonlar (w) deyiladi. Kuchsiz tasir zarralar bir- biri bilan o`zaro og`ir w- mezonlarni almashish natijasida vujudga keladi degan nazariya mavjud. Kuchsiz o`zaro tasir jarayoni haqida keyinroq batafsil to`xtalib o`tamiz.

Kuchsiz o`zaro tasir kuchli va elektromagnit o`zaro tasirlarga qaraganda kamroq simmetriyaga ega simmetriyaga ega, yani saqlanish qonunlari ko`proq buzuladi. Hozircha kuchsiz o`zaro tasirda mikrodunyodagi jarayonlarning o`ngni chap bilan , chapni o`ng bilan zarrani antizarra bilan almashtirishga nisbatan bo`lgan simmetriyasi buziladi. Kuchsiz o`zaro tasir o`ngni chap, zarrani antizarra bilan almashtirishdan iborat murakkab simmetriyaga ham ega emas.

Gravitatsion o`zaro tasir biz bilgan o`zaro tasirlar ichida eng zaifidir. Tabiatda mavjud to`rtta o`zaro tasir ichida zarralarning o`zaro gravitatsiya tasiri uni xarakterlovchi vaqtning kattaligi () unga xos tasir kuchining juda kichikligi () sababli deyarli hozirgacha elementar zarralar nazariyasida etiborga olinmaydi . gravitatsion o`zaro tasirning zaifligi quyidagi oddiy tajribadan ravshan bo`lishi mumkin. Kichik metal jism olib uni kichik balandlikdan tushirib yuboramiz. Bu butun yer massasidan hosil bo`lgan gravitatsiya maydoni tasirida yerga tushadi. Endi kichik magnitni shu metal jismga yaqin keltirsak , u yerdan ko`tarilib magnitga tortiladi. Bundan ko`rinadiki, kichkina magnitning maydoni butun yer massasi vujudga keltirgan gravitatsiya maydonidan kuchliroq ekan. Elektromagnit va gravitatsiya kuchlari orasida xuddi shunday munosabat elementar zarralar uchun ham xarakterlidir.

Gravitatsion o`zaro tasir o`zining uchta muhim xususiyatiga : cheksiz katta tasir doirasiga egaligi, absalyut universialligi va har qanday ikki massa o`rtasidagi tasir kuchi ishorasining bir xilligiga asosan butun koinotda , astronomik masshtabda katta ro`l o`ynaydi. Uchinchi xususiyatiga asosan gravitatsion o`zaro tasir kuchi shu tasirdagi jismlarning massalari ortishi bilan tez ortadi . shu sababli elementar zarralar nazariyasining oxirgi yutuqlari shuni ko`rsatadiki, gravitasion o`zaro tasir katta energiyaga ega bo`lgan zarralar “hayotida” munosib o`ringacha ega bo`lishi mumkin . haqiqatan ham 1,2 formulaga asosan katta energiyaga tezlatilgan zarralarning harakat massasi ortishi bilan gravitasion o`zaro tasir sezilarli bo`lishi mumkin. Elementar zarraning gravitasion maydoni bilan o`zaro tasiri qanday yo`l bilan yuz beradi? Elektromagnit maydonga qiyos qilib gravitasion o`zaro tasir gravitonlar deb ataluvchi zarralar vositasida vujudga keladi deb hisoblanadi. Har qanday jism , zarralar o`zidan gravitonlar chiqarib turadi. Gravitonning massasi (tinch holat massasi) Mev ga, yani deyarli nolga teng. Harakat tezligi yorug`lik tezligidan bir oz kam, spini ikkiga teng. Gravitasionning to`lqin uzunligi  Bu kattalik koinotning radiusiga teng keladi.

Gravitasion o`zaro tasirni xarakterlovchi vaqt va gravitonlar to``lqin uzunligining cheksiz kattaliklaridan gravitasion o`zaro tasirning butun olam bo`ylab deyarli so`nmasdan tarqalishi kelib chiqadi.

Shunday qilib, gravitasiya maydoni bilan o`zaro tasirda bo`ladigan har qanday zarra uchun gravitonlar har doim realdir. Real gravitonsiz hech qanday holatning bo`lishi mumkin emas. Shuning uchun ham gravitasiya vakumining mavjudligi haqidagi masala mazmunga ega emas. Bu fikr har qanday o`zaro tasirda ham ishtirok qiluvchi gravitasiya maydoni universal ekanligini ko`rsatadi.

Biz yuqorida elementar zarralar uch klassni tashkil etishni ko`rsatgan edik endi har bir klassga xos tipik zarralar guruppasi bilan tanishamiz . tanishishni tinch holatdagi massasi nolga teng bo`lgan zarra-foton bilan boshlaymiz. Foton nurlanishining kvant birligi elektromagnit maydonning “ qurilish g`ishtchasi”dir. Elektromagnit maydon nimadan iborat, eng mayda zarralar yoki faqat to`lqin jarayonlar? Qadimdan davom etgan bu baxsga Enshteyn 1905 yilda aniq javob berdi. Elektromagnit maydon o`ziga xos maxsus turdagi to`lqin jarayonidir. Elektromagnit maydon uzlikli diskret, kvant xarakteriga ega. U kichkina porsiyalar, kvantlar, yani fotonlar ko`rinishida nurlanadi, tarqaladi va yutiladi. Foton ikki xil tabiatga ega bo`lib, to`lqin va ham zarra sifatini kasb etadi. U bir tomondan tebranish chastotasi bilan xarakterlansa, ikkinchi tamondan zarra kabi energiya (E=hγ) va impulsga (p=)ega.

Bu dualizm elementar zarralar uchun umumiy bo`lib, elementar zarralar darajasida tabiat tuzilishining bosh, asosiy xususiyatidir. Mikrodunyoning klasssik mexanika qonunlariga emas, balki katta aniqlik bilan kvant yoki to`lqin mexanikasi qonunlariga bo`ysunishining asosiy sababi ham shu dualizmdir.

Foton barqaror zarra bo`lib, spini birga teng. Foton spinining o`qiga proyeksiyalari . Fotonning spini yorug`lik nurlarining qutblanish xususiyatini xarakterlaydi. Yorug`likning aylanma qutblanishi uchun +1 spinga ega bo`ladi. Spinning ishorasi yorug`likning o`ng yoki chap qutblanishini bildiradi. Yorug`likning chiziqli qutblanishi uchun spin nolga teng bo`ladi.

Zarralar o`z spinlariga ko`ra tubdan bir-biridan farq qiluvchi ikki oilaga: bozon va fermionlarga bo`linadi. Bozonlar butun spinlik zarralar I=0,1,2,3…. Kirsa, fermionlarga yarimli butun spinlik I=1/2,3/2,5/2,… zarralar kiradi. Bu nomlar zarralar bo`ysunishi lozim bo`lgan statistik qonunlarning nomlanishidir. Bozonlar Boze-Eynshteyn statistikasiga bo`ysunadi. Bu statistikaga asosan har qanday yopiq sistemada bir xil xususiyatlarga ega bo`lgan ixtiyoriy miqdordagi zarralar joylasha oladi. Fermionlar esa Fermi-Dirak statistikasiga bo`ysunadi. Bir yopiq sistemada bir xil xususiyatlarga ega bo`lgan hatto ikkita fermion ham joylasha olmaydi.

Elektron .insonning mikrodunyo sohasidagi kashfiyotlari 1,1 jadvalning 6- nomerida keltirilgan elektrondan boshlanadi . uning elektr zaryadi mikrodunyo zaryadlari oilasiga eng kichik qiymatiga ega bo`lib, elektr kvanti xizmatini bajaradi. Elektronning zaryadi e=(4,80294) SGSE zaryad birligiga teng va bu qiymat bir zaryad birligi qilib qabul qilingan.

Elektron – barqaror zarra. Erkin holatda cheksiz uzoq vaqt yashashi mumkin. Elektronning spini yarimga teng .demak, fermionlar oilasiga kiradi.

Kishilik ongida birinchi marta modda va antimodda simmetriyasi haqidagi tushinchaning paydo bo`lishi pazitron bilan bog`liqdir. Pozitron elektrondan faqat zaryadning ishorasi bilan farq qiladi. Nisbiylik nazariyasi va kvant mexanikasining umumiy prinsplariga asoslanib electron uchun yozilgan Dirak tenglamsi elektronning hamma xususiyatlarini tasvirladi. Elektronning spini, spin bilan bog`liq magnit momenti, vodorod atomidagi holati Dirak tenglamasiga elektronning elektr zaryadi va massasini muqarrar matematik yo`l bilan kelib chiqadi.

Proton vodorod atomining yadrosini tashkil qiladi. Uning spini I=1/2 , elektr zaryadi q=+1

Izospini T=1/2, u barqaror zarradir. Uning barion zaryadi B=+1.

Neytral zarra neytron zaryadsizligidan boshqa hamma kvant xarakteristikalari bilan pratonga o`xshaydi. Lekin neytron erkin holatda taxminan c yashaydi, xolos.

Yuqorida eslatganimizdek Dirak tenglamasini proton uchun ham yozish mumkin. Bu holda ham tenglamadan musbat zaryad o`rniga manfiy zaryadni, lekin boshqa hamma xususiyatlari bilan pratonga aynan antizarra –antipratonning mavjudligi kelib chiqadi. Antipratonning qisqacha xarakteristikasi quyidagicha:

1. 
   Massasi proton massasiga teng
   
2. 
   Zaryadi praton zaryadiga teng, lekin ishorasi teskari
   
3. 
   Vakumda cheksiz uzoq vaqt yashaydi
   
4. 
   Praton yoki neytron bilan uchrashuvda o`zaro yo`q bo`lib, nurlanish energiyasi ajralib chiqadi
   
5. 
   Hech qachon yolg`iz tug`ulmaydi, faqat praton yoki neytron bilan vujudga keladi
   
6. 
   To`rtinchi va beshinchi xususiyatlarga asosan barion zaryadi B=;
   
7. 
   Praton spiniga teng harakat miqdorining momentiga –spinga ega. Proton singari antiproton ham magnit momentga ega.
   

Shunisi borki, agar antiproton bilan bir xil yo`nalishda aylansa, antiprotonning magnit momenti protonning magnit momentiga miqdor jihatdan teng, ishorasi esa teskari bo`ladi. Yani magnit “qutblari” almashgan bo`ladi.

Neytron neytral zarra bo`lganligi sababli antineytron undan faqat magnit momentining yo`nalishi bilan farq qiladi. Zaryadlangan elementar zarraning aylanishini tasavvur qilganimizda magnit momenti tushinchasiga kelamiz.

Zarraning antizarra bilan o`zaro tasiri o`zgacha xarakterli xususiyatga ega. Bir-biri bilan bo`lgan to`qnashuvda ular yo`q bo`lishadi- katta energiya ajralib chiqqani holda kichik massali zarralarga aylanishi mumkin. Chunonchi, pozitron electron bilan to`qnashganda elektron pozitron juftii ikkita yoki uchta fotonga aylanishi mumkin. Antiprotonning proton bilan to`qnashuvida nuklon-antinuklon jufti bir necha mezonlarga aylanishi mumkin (chunki nuklonlar mezon maydoni orqali o`zaro tasirda bo`ladi). Demak, modda va antimoddaning to`qnashuvi natijasida ularning birortasi tamom bo`lmaguncha ular “o`zaro yeyishadilar”. Bunday jarayonda ajralib chiqqan energiya yadro parchalanishidagiga qaraganda bir necha ming marta katta bo`ladi.

Neytrino haqidagi dastlabki tushincha beta-radioaktiv yadrolarda deyarli erkin neytronlarning o`z-o`zidan proton va elektronga parchalanishi bilan bog`liq. Agar jadvalga nazar tashlasak, neytronning massasi,proton va elektronning massalari yig`indisidan 0,89 Mev farq qilishini ko`ramiz. Bu ortiqcha energiya energiyaning saqlanish qonuniga asosan proton va elektronlarning harakat energiyasi (kinetik energiyasi) shakliga o`tishi kerak edi. Lekin neytronning parchalanishini diqqat bilan kuzatish shuni ko`rsatadiki, proton va electron har doim bu energiyaning juda kichkina qisminigina olib ketadi. Bundan tashqari bu kinetik energiyaning proton va elektronga tegishli qismi o`zgarib turadi. Bu esa energiyaning, shuningdek, impuls saqlanish qonuniga ziddir. Bu mushkul ahvoldan qutulmoq uchun V. Pauli ortiqcha energiyani va spinni olib ketayotgan, lekin nima uchundir qayd qilinayotgan uchinchi zarra borligini taklif qildi. E. Fermi bu nomalum zarraning xususiyatlarini o`rganib, unga neytrino deb nom berdi