Klassik elektrodinamikaning yaratilish tarixi Elektrodinamika, nazariy fizikaning mustaqil qismi bo‘lib, tabiatda yuz beradigan elektromagnit xodisalarni o‘rganadi

Lepton kuchli oʻzaro taʼsirda qatnashmaydigan yarim spinli elementar zarrachadir. Leptonlar fermionlar oilasiga kiradi. Leptonlarning uch xili bor: elektron, muon va tau lepton.
Leptonlar (yun. Leptos — yengil, kuchsiz) — oʻzaro kuchli taʼsirlashmaydigan elementar zarralar; ular faqat kuchsiz, elektromagnit va gravitatsi-on oʻzaro taʼsirlarda ishtirok etadi. Barcha L. ½ spiniga ega, yaʼni ular fermionlar hisoblanib, Fermi — Dirak statistikasita boʻysunadi. 1975-yilgacha massasi protonning 0,12 massasidan kichik boʻlgan, L.gina: — elektron, myuon, elektron va myuon neytrino, shuningdek, ularning antizarralari maʼlum boʻlgan. Elektron modda tarkibiga kiruvchi yagona barkaror lepton hisoblanadi. Pozitron moddadagi elektron bilan qoʻshilib, juda qisqa vaqtda annigilyasiyalanadi, yaʼni fotonlar (ikkita yoki uchta)ga aylanadi. Tabiatda neytrino va antineytrinolar yadrolarning R-yemirilish jarayonlarida va elementar zarralarning yemirilishidan hosil boʻladi. Ularning massasi nolga yaqin. Yadro reaktorlari neytrinolarning manbai hisoblanadi. Yangi maʼlumotlar protondan ogʻirroq L.ning mavjudligini koʻrsatmoqda. Tarkibida L. Boʻlgan elementar zarralarning bir holatdan ikkinchi holatga oʻtganda L. Va antilepton sonlari orasidagi farq oʻzgarmas kattalik boʻlib qoladi.[1]Zarrachalar fizikasida adron (qadimgi yunoncha: ἁδρός ; „qalin“) — kuchli oʻzaro taʼsir natijasida bir- biriga bogʻlangan ikki yoki undan ortiq kvarklardan tashkil topgan kompozit subatomik zarracha . Ular elektr quvvati bilan birga ushlab turilgan molekulalarga oʻxshaydi. Oddiy materiya massasining asosiy qismi ikkita adrondan: proton va neytrondan kelib chiqadi, proton va neytronlarning massasining katta qismi esa kuchli oʻzaro taʼsir tufayli ularni tashkil etuvchi kvarklarning bogʻlanish energiyasidan kelib chiqadi.
Adron kompozit subatomik zarrachadir . Har bir adron zarrachalarning ikkita asosiy sinfidan, bozonlar va fermiyonlardan biriga kirishi kerak
Adronlar ikkita keng oilaga boʻlinadi: toq sonli kvarklardan tashkil topgan barionlar (odatda uchta kvark) va juft sonli kvarklardan tashkil topgan mezonlar (odatda ikkita kvark: bitta kvark va bitta antikvark). Protonlar va neytronlar (atom massasining katta qismini tashkil qiladi) barionlarga misol boʻla oladi; pionlar esa mezonga misol boʻla oladi. Soʻnggi yillarda uchdan ortiq valentlik kvarklarini oʻz ichiga olgan “ekzotik” adronlar topildi. Z(4430)^- deb nomlangan tetrakvark holati (ekzotik mezon) 2007-yilda Belle hamkorligi tomonidan kashf etilgan va 2014-yilda LHCb hamkorligi tomonidan rezonans sifatida tasdiqlangan[1]. P(4380) va P(4450) deb nomlangan ikkita pentakvark holati (ekzotik barionlar) 2015 yilda LHCb hamkorligida kashf etilgan. Shuningdek, yana bir nechta ekzotik adron turlari va boshqa rangli kvark kombinatsiyalari ham mavjud boʻlishi mumkin
Deyarli barcha „erkin“ adronlar va antiadronlar (yakka holda va atom yadrosida bogʻlanmagan) beqaror va oxir-oqibat boshqa zarrachalarga parchalanadi deb hisoblanadi. Maʼlum boʻlishi mumkin boʻlgan yagona istisno — bu barqaror boʻlib koʻrinadigan erkin protonlar yoki hech boʻlmaganda parchalanish uchun juda koʻp vaqt talab etiladi (1034+ yil). Taqqoslash uchun, erkin neytronlar eng uzoq umr koʻradigan beqaror zarralar boʻlib, yarimparchalanish davri taxminan 879 soniyani tashkil qiladi[lower-alpha 1][1]. Eksperimental ravishda adron fizikasi qoʻrgʻoshin yoki oltin kabi zich, ogʻir elementlarning protonlari yoki yadrolari bilan toʻqnashish va hosil boʻlgan zarracha oqimidan hosil boʻlgan qoldiqlarni aniqlash orqali oʻrganiladi. Xuddi shunday jarayon tabiiy muhitda, atmosferaning juda yuqori qismida sodir boʻladi, bu yerda pionlar kabi myuonlar va mezonlar kosmik nurlarning tashqi atmosferada kam uchraydigan gaz zarralari bilan toʻqnashuvi natijasida hosil boʻladi.

46. 
    Kvarklar turlari va xarakterli xususiyatlarini tushuntiring. Kvark — Standart modeldagi fundamental zarra. Uning zaryadi
    

Biroq adronlar (kuchli o’zaro ta’sirda ishtirok etuvchi zarralar, masalan proton va neytron) tarkibida boʻladi. Kvarklarni strukturaga ega boʻlmagan nuqtaviy zaryadlar deb atash mumkin; ularning oʻlchami
10^{-16}} sm tartibida boʻlishi aniqlangan. Bu oʻlcham protonning oʻlchamidan ming marta kichikdir.
Hozirgi kunda kvarklarning 6 xil turi (baʼzida aromatlar deb ham yuritiladi) maʼlum. Bundan tashqari, kvarklarning ichki xossalarini tavsiflash uchun „rang“ tushunchasi ham kiritilgan. Har bir kvarkka mos holda antikvark mavjud. Ular bir biridan kvant soni bilan farq qiladi
Adronlar yanada kichik tarkibiy qismlardan tashkil topgani haqidagi gipotezani ilk bor M.Gellman va undan mustaqil ravishda 1964-yili J.Sveyg ilgari surgan.
Kvark” soʻzi Gellman tomonidan J.Joysning „Pominki po Finneganu“ asaridan olingan. Ushbu asar epizodlarining birida qushlar „Three quarks for Muster Mark!“ („Mister Mark uchun uchta kvark!“ deb tarjima qilish mumkin) deb qichqiradi. Bundan tashqari, R.Yakobson tomonidan ilgari surilgan variant ham mavjud boʻlib, unga koʻra, Joys ushbu soʻzni Venada boʻlgan vaqtida nemis tilidan oʻzlashtirgan. Nemis tilida quark soʻzi ikki xil maʼnoni anglatishi mumkin: 1) tvorog; 2) arzimagan narsa. Nemis tiliga esa ushbu soʻz gʻarbiy slavyan tillari oilasidan kelib qolgan (chex tilida tvaroh, yoki polyak tilida twarog). Irland fizigi Loxlin OʻRafertining fikriga koʻra, Joys Germaniyada boʻlgan vaqtida qishloq xoʻjalik yarmarkasida
J.Sveyg kvarklarni tuzlar deb ham atagan. Lekin ushbu nom uzoq yashamadi va unutilib ketdi, chunki tuzlar toʻrtta, kvarklar esa birlamchi modelga koʻra toʻrtta boʻlgan.
Kuchli oʻzaro taʼsirning oʻziga xos xususiyatlaridan biri — konfaynment mavjudligi tufayli, kvarklarni erkin holda uchratish imkonsiz. Shu sababli koʻpchilikda u shunchaki matematik modellashtirish natijasi sifatida taassurot qoldiradi.
Quyida esa kvarklar haqiqatdan ham mavjud zarralar ekanligiga isbotlarni keltiramiz
1960-yillardayoq tajribalardan adronlar oʻz-oʻzidan multipletlar va supermultipletlarga birlashishi isbotlandi. Boshqacha aytganda, multipletlarga birlashish uchun adronlarning erkinlik darajasi juda kichik boʻlishi lozim. Masalan, barcha barionlarning erkinlik darajasi uchga, mezonlarning erkinlik darajasi esa ikkiga teng. Bu esa ularning tarkibidagi kvarklar soni bilan mos keladi. Shu sababli ham kvarklarni bir vaqtlar „subadron erkinlik darajasi“ deb atashgan.
Yangi zarralar kashf etilgandan soʻng maʼlum boʻldiki, ular tufayli standart modelga hech qanday tuzatish yoki oʻzgartirish kiritish shart emas ekan. Barcha yangi kashf qilingan adronlar soʻzsiz kvark strukturasiga mos keldi.
Kvarklarning elektr zaryadi haqiqatdan ham kasr son koʻrinishida ekanligini qanday qilib isbotlash mumkin? Kvarklar modeliga binoan, yuqori energiyali elektron va pozitron annigilyatsiyaga uchraganda, dastlab adronlar emas, balki kvark-antikvark juftligi hosil boʻladi. Ular esa keyin adronlarga aylanadi. Ushbu jarayonning sodir boʻlish vaqti tugʻilgan kvarklarning zaryadiga bogʻliq boʻladi. Oʻtkazilgan tajribalar ushbu nazariyaning toʻgʻri ekanligini tasdiqladi.
Yuqori energiyali tezlatkichlar davri boshlangandan soʻng esa, adronlar ichida impuls taqsimotini oʻrganish imkoniyati paydo boʻldi. Shundan soʻng aniq boʻldiki, adronlarda, masalan protonda impuls tekis taqsimlanmagan ekan. Unda turli erkinlik darajalari boʻyicha har xil taqsimlangan. Ushbu erkinlik darajalarini partonlar deb atashgan (partonlar — adronlarning oʻlchami juda kichik boʻlgan tashkil etuvchilari boʻlib, adronlarning leptonlar hamda boshqa adronlar bilan absolyut noelastik toʻqnashuvi natijasida hosil boʻladi).yuqori energiyalarda adronlarning oʻzaro toʻqnashuvi natijasida, bir adron tarkibidagi kvark ikkinchi adron tarkibidagi antikvark bilan annigilyatsiyaga uchraydi va myuon-antimyuon juftligi hosil boʻladi (Drell-Yan hodisasi).
Kvarklarning bir nechtasidan iborat boʻlgan kombinatsiyasi „rangsiz“ adronlarni hosil qiladi.
Kvarklar nazariyasining matematik apparati SU(3) izospin almashtirishlar bilan bogʻliq. Ushbu nazariya eksperimentda tasdiqlangan boʻlib, haqiqatdan ham kvarklar oʻrtasidago oʻzaro taʼsir SU(3) almashtirishlarga nisbatan invariantlikni saqlab qoladi
Kvark va antikvark annigilyatsiyalanishi mumkin. Bir xil tipli turli zaryadlarga ega boʻlgan kvarklar, qoidaga binoan, ikkita foton hosil boʻlishi bilan roʻy beradigan annigilyatsiyaga uchraydi (yaʼni elektromagnit oʻzaro taʼsir katta rol oʻynaydi)

46. 
    Fundamental o'zaro ta'sirlar haqida nima bilasiz?
    

54.Dielektrik mavjud bo’lganda sklyar potensialning ifodasi.

Elektromagnit induksiya — magnit maydonida harakatlanuvchi oʻtkazgichda yoki berk kontur oʻrab turgan sirt orqali oʻtuvchi magnit induksiya oqimi o’zgarganda konturda elektr yurituvchi kuch (e. Yu. K.) hosil bo’lish hodisasi. M. Faradey kashf qilgan (1833). Elektromagnit induksiyaning xususiy holi oʻzaro induksiya va oʻzinduksiya. Elektromagnit induksiya hodisasidan elektrotexnikada, xususan, generatorlar, transformatorlar va boshqalarda foydalaniladiElektromagnit maydon qonunlari.
Elektromagnit maydon qonunlari Maksvell tenglamalari tizimi sifatida tuzilgan.
Maksvellning birinchi tenglamasidan kelib chiqadiki elektrostatik maydon – potentsial (yaqinlashuvchi yoki ajralib chiqadigan) va uning manbai harakatsiz elektr zaryadlari.
Ikkinchi Magnetostatik maydon uchun Maksvell tenglamasi:
Bu Maksvellning ikkinchi tenglamasidan kelib chiqadi magnitostatik maydon potentsial bo’lmagan vorteks va nuqta manbalariga ega emas.
Uchinchi Elektrostatik maydon uchun Maksvell tenglamasi:
Bu Maksvellning uchinchi tenglamasidan kelib chiqadi elektrostatik maydon vorteks emas.
Elektrodinamikada (o’zgaruvchan elektromagnit maydon uchun) Maksvellning uchinchi tenglamasi:
Ya’ni elektr maydoni potentsial emas (Coulomb emas), balki vorteks va magnit maydon induksiya vektorining o’zgaruvchan oqimi tomonidan yaratilgan.
To’rtinchi Magnetostatik maydon uchun Maksvell tenglamasi.
Kimdan to’rtinchi tenglama Maksvell magnitostatikada shundan kelib chiqadi magnit maydon vorteks va doimiy tomonidan yaratilgan elektr toklari yoki harakatlanuvchi to’lovlar. Magnit maydon chiziqlarining burilish yo’nalishi o’ng vida qoidasi bilan belgilanadi.

5...Maksvell tenglamalari.

Maksvell tenglamalari – bu elektromagnit maydon hamda uning vakuum va muhitdagi elektr zaryadlari va oqimlari bilan bog’liqligini tavsiflovchi differensial yoki integral shakldagi tenglamalar sistemasi. Elektromagnit maydonning zaryadlangan zarralarga ta’sir o’lchovini aniqlaydigan Lorentz kuchining ifodasi bilan birgalikda bu tenglamalar klassik elektrodinamikaning to’liq tenglamalar sistemasini hosil qiladi, ba’zan uni Maksvell – Lorentz tenglamalari deb atashadi. XIX asrning o’rtalarida to’plangan eksperimental natijalar asosida Jeyms Klerk Maksvell tomonidan tuzilgan tenglamalar nazariy fizika tushunchalarining rivojlanishida muhim rol o’ynadi va nafaqat elektromagnetizm bilan bevosita bog’liq bo’lgan fizikaning barcha sohalariga, balki ko’plab fundamental sohalarga ham kuchli, hal qiluvchi ta’sir ko’rsatdi.Maksvell tenglamalar tizimi elektr va elektromagnit hodisalar haqidagi asosiy qonunlarni umumlashtirishdan iborat. U tasvirlaydi mutlaqo hamma narsa elektromagnit hodisalar. Elektromagnit maydonlar nazariyasining asosi bo’lib, ushbu tenglamalar tizimi bizga berilgan elektr zaryadlari va oqimlarining taqsimoti natijasida hosil bo’lgan elektr va magnit maydonlarini topish bilan bog’liq muammolarni echishga imkon beradi. Maksvell tenglamalari Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasini yaratishda boshlang’ich nuqta edi. Maksvell nazariyasi yorug’likning elektromagnit xususiyatini ochib beradi. Tenglamalar J.Maksvell tomonidan 19-asrning 60-yillarida empirik qonunlarni umumlashtirish va undan oldin elektromagnit hodisalarni o’rgangan olimlarning g’oyalarini ishlab chiqish asosida (Koulomb qonunlari, Bio-Savard, Amper va, xususan, Faradayni o’rganish) ishlab chiqilgan. Maksvellning o’zi 20 noma’lum bo’lgan 20 ta tenglamani differentsial shaklda yozdi, keyinchalik ular o’zgartirildi. Maksvellning zamonaviy shakli nemis fizigi G. Gerts va ingliz fizigi O. Xevisid tomonidan berilgan. Gauss birliklari tizimidan foydalanib tenglamalarni yozamiz.

6.Zaryad va maydon.

1. 
   Zaryad Elektr. — elektromagnit maydon manbai; zaryadlangan zarralarning uzaro elektromagnit taʼsirlashuvi intensivligini ifodalaydigan fizik kattalik. Bir xil ishorali Z.lar birbiridan itariladi, har xil ishorali Z.lar esa birbiriga tortiladi (qarang Kulon qonuni). Elektronlar, pozitronlar, protonlar, zaryadli mezonlar va b. Elementar zarralar hamda atom yadrosi eng kichik musbat yoki manfiy elektr Z.ga ega. Elektr 3., odatda, elektrostatik birliklar (SGSE) yoki kulonlar bilan ulchanadi. Eng kichik elementar elektr 3. Ye = (4,80298 ± 0,000201) • 10 |0 SGSE birlikka teng . Elementar elektr Z.ni birinchi marta 1911 yilda R. E. Milliken aniq ulchagan
   
2. 
   Portlovchi modda Z.i — maxsus kamera (shurp, quduq va b.) ga joylashtirilgan, vazni va oʻrnatiladigan joyi oldindan hisoblangan hamda portlatishga tayyorlangan portlovchi modda;
   
3. 
   Uloqtiriladigan porox Z.i — oʻq otar qurol stvoli kanalida snaryad (mina, oʻq)ni harakatga keltirish va kerakli tezlikda otish uchun zarur boʻlgan, gilza yoki alohida qopchiklar (kartuzlar)ga joylashtirilgan maʼlum miqdordagi porox;
   
4. 
   Qattiq raketa yoqilgʻisi Z.i — dvigatel kamerasiga joylashtirilgan va yonganda raketani harakatlantiruvchi reaktiv kuch hosil qiladigan bir yoki bir necha qattiq yoqilgʻi bloki (shashkasi).
   

7.Maksvellning nisbiylik nazariyasi. Fizikada maxsus nisbiylik nazariyasi yoki qisqacha maxsus nisbiylik — fazo va vaqt oʻrtasidagi munosabatlarni ifodalovchi ilmiy nazariya. Albert Einsteinning asl talqiniga koʻra, bu ikkita postulatga asoslangan:[

Fizika qonunlari barcha inersial sanoq sistemasida — oʻzgarmas (yaʼni, oʻxshash); va
Vakuumdagi yorugʻlik tezligi yorugʻlik manbai yoki kuzatuvchining harakatidan qatʼiy nazar barcha kuzatuvchilar uchun bir xil.Maxsus nisbiylik nazariyasi dastlab Albert Einstein tomonidan 26-sentabr 1905-yilda „Harakatlanuvchi jismlarning elektrodinamikasi“ (inglizcha: On the Electrodynamics of Moving Bodies) nomli maqolada ilgari surilgan.[3] Nyuton mexanikasining Maxwellning elektromagnetizm tenglamalari va Michelson-Morley eksperimental natijalari (va keyingi shunga oʻxshash tajribalar) bilan mos kelmasligi, tarixan gipotetik dunyoviy efir mavjud emasligini koʻrsatdi. Bu esa Einsteinning maxsus nisbiylik nazariyasining rivojlanishiga olib keldi, bu mexanikani barcha harakatlarni, ayniqsa yorugʻlik tezligiga yaqin tezlikda (relativistik tezlik) maʼlum boʻlgan vaziyatlarni yengishga imkon beradi. Bugungi kunda, maxsus nisbiylik nazariyasi, tortishish va kvant effektlari ahamiyatsiz boʻlganda, har qanday tezlikda harakatning eng aniq modeli ekanligi isbotlangan.[4][5] Shunga qaramay, Nyuton modeli hali ham past tezlikda (yorugʻlik tezligiga nisbatan), masalan Yerdagi har kungi harakatlar kabi sodda va aniq yaqinlashish vazifasini bajaradi.

8.Nyuton qonunlari.

Nyuton qonunlariga asoslangan dinamika moddiy nuqtalar, xususan, sistema impulsining saqlanish qonuni.
Mexanik sistemani tashkil etuvchi zarrachalar momentlarining yig’indisiga sistemaning impulsi deyiladi. Ichki kuchlar, ya’ni. Tizim jismlarining bir-biri bilan o’zaro ta’siri tizimning umumiy impulsidagi o’zgarishlarga ta’sir qilmaydi. Bundan kelib chiqadi impulsning saqlanish qonuni: tashqi kuchlar bo’lmaganda, moddiy nuqtalar tizimining impulsi doimiy bo’lib qoladi.
Yana bir saqlanib qolgan miqdor energiya- barcha turdagi moddalar harakati va o’zaro ta’sirining umumiy miqdoriy o’lchovi. Energiya yo’qdan paydo bo’lmaydi va yo’qolmaydi, u faqat bir shakldan ikkinchisiga o’tishi mumkin.
Energiya o’zgarishining o’lchovi ishdir. Klassik mexanikada ish kuchning kattaligi va yo’nalishiga, shuningdek uni qo’llash nuqtasining siljishiga bog’liq bo’lgan kuch ta’sirining o’lchovi sifatida belgilanadi.
Energiyaning saqlanish qonuni: agar tizimdagi tashqi kuchlarning ishi nolga teng bo’lsa, umumiy mexanik energiya o’zgarishsiz qoladi (yoki saqlanib qoladi).
Klassik mexanikada barcha mexanik jarayonlar qat’iy determinizm printsipiga bo’ysunadi, deb ishoniladi (determinizm – hodisalarning universal sababi va qonuniyatlari haqidagi ta’limot), bu mexanik tizimning kelajakdagi holatini aniq aniqlash imkoniyatini tan olishdan iborat. Uning oldingi holati.Nyutonning fikricha, fazo barcha jismlarning mutlaq harakatsiz bir jinsli izotrop cheksiz sig’imidir (ya’ni bo’shlik). Vaqt esa jarayonlarning sof bir xildagi bir xil va uzluksiz davomiyligidir.
Klassik fizikada dunyoni eksperimental usullar bilan ko’plab mustaqil elementlarga parchalash mumkin deb hisoblangan. Bu usul, qoida tariqasida, cheksizdir, chunki butun dunyo juda ko’p bo’linmas zarralar to’plamidir. Dunyoning asosi atomlardir, ya’ni. Eng kichik, boʻlinmas, tuzilmasiz zarralar. Atomlar mutlaq fazo va vaqtda harakat qiladi. Vaqt mustaqil substansiya sifatida qaraladi, uning xususiyatlari o’zi tomonidan belgilanadi. Kosmos ham mustaqil moddadir.Nyutonning mexanika qonunlari — klassik mexanika asosini tashkil qiladigan uchta qonun. Isaac Newton tomonidan taʼriflangan (1687). Birinchi qonun — har qanday jismga tashqi kuch taʼsir qilmaguncha u oʻzining tinch holatini yoki toʻgʻri chiziqli tekis harakatini saqlaydi (qarang Inersiya qonuni). Ikkinchi qonun — harakat miqdori (jism massasi bilan tezlanishi koʻpaytmasi) ning oʻzgarishi jismga taʼsir qiluvchi kuchga proporsional, massaga esa teskari proporsional ta’sir etadi. Uchinchi qonun — ikki jismning oʻzaro taʼsir kuchi bir-biriga teng, yoʻnalishi esa qarama-qarshi boʻladi (qarang Taʼsir va aks taʼsir qonuni). Newtonning mexanika qonunlari Galileo Galilei, Christiaan Huygens hamda Isaac Newtonning oʻzi oʻtkazgan koʻplab kuzatishlar, tajribalar va nazariy tadqiqotlar natijasida paydo boʻlgan. Newtonning mexanika qonunlari elementar zarralar va tezligi yorugʻlik tezligiga yaqin moddalar uchun oʻrinli emas.