L. B. Okun Elementar bóleksheler

Adronlar hám kvarkler 
Adronlardıń leptonlardan ayırması, sonnan ibarat, olardı tek qosımsha eskertiwler beriwdiń 
járdeminde elementar bóleksheler dep atawǵa boladı. Kóp sanlı adronlardı quramlıq bóleklerge 
bóliwge bolmaytuǵın bolsa da, olardıń ishki strukturaǵa iye bolatuǵınlıǵı, olardıń kvarklardan 
turatuǵınlıǵı isenimli túrde tastıyıqlanǵan. Bilimlerdiń házirgi zaman qáddinde leptonlar sıyaqlı 
kvarklar strukturaǵa iye emes, haqıyqıy elementar bóleksheler bolıp kórinedi. Sonlıqtan, geypara 
jaǵdaylarda leptonlar menen kvarklardı fundamentallıq bóleksheler dep ataydı. 
Fizikanıń paradoksler menen bay bolǵan tariyхında kvarklardıń paradokslıq qásiyetleri hesh 
bir jaǵdayǵa teń kelmeydi. Eksperimentatorlar elementar bólekshelerdiń dástelerin paydalanıp 
adonlardıń ishindegi kvarklardı isenimli túrde kórdi, olardıń spinin, massaların hám elektr 
zaryadların ólshedi. Usınıń menen birge, eger házirgi zaman teoriyalıq kóz-qaraslar durıs 
bolatuǵın bolsa, onda hesh kimge adronnan kvarktı ayırıp alıwdıń sáti túspeydi. Kvarklardıń 
adronlardıń ishindegi usınday "tutqında" bolıwın ingliz tilindegi "konfaynment" sózi menen 
ataydı. Konfaynmenttiń meхanizminiń teoriyalıq kórinisin biz bir qansha waqıttan keyin tallaymız. 
Al házirshe kvarklardıń hár qıylı sortları menen jaqınnan tanısamız. 
Kvarklardıń qásiyetlerin tallawdı relyativistlik emes kvarklik model tiykarında baslaǵan 
qolaylı. Bul model konstituentlik yamasa bloklıq kvarklar dep atalatuǵın kvarklar menen is alıp 
baradı. Olardan adronlar quralǵan. Konstituentlik kvark quramalı obъekt bolıp tabıladı hám ol 
lagranjianǵa kiretuǵın "jalańash" kvarktay elektr zaryadına hám spinge iye (usınday lagranjlıq 
kvarklardı ádette toqlıq kvarklar dep ataydı). Bloklıq kvarktıń quramalı strukturası kúshli tásir 
tárepinen payda etilgen virtuallıq bólekshelerdiń bultınıń esabınan toqlıq kvarktıń bazasında 
payda boladı. Nátiyjede bloklıq kvarktıń massası toqlıq kvarktiń massasınan shama menen 300 
MeV ke úlken boladı. Bunnan bılay kvarklardıń massası haqqında gáp etkenimizde toqlıq 
kvarklerdiń massasın názerde tutamız. 
Protonlar menen neytronlar eń jeńil bolǵan u (ingliz tilindegi up sózinen) hám d (down 
sózinen) kvarkten turadı. Olardıń spini, basqa kvarklardıń spini sıyaqlı ½ ne teń. u-kvarktıń zaryadı 
+
2
/
3
ke, al d-kvarktıń zaryadı—
1
/
3
ke teń. u-kvarktıń massası shama menen 5 MeV ke, al d-kvarktıń 
massası 7 MeV ke teń
6
. Proton eki u-kvarktan hám bir d-kvarktan turadı: p=uud. Neytron bolsa 
eki d-kvarktan hám bir u-kvarktan turadı: n=ddu. 
Relyativistlik emes kvarklıq teoriyaǵa sáykes kvarklardıń orbitalıq múyeshlik momentleri 
nolge teń. Eki u-kvarktıń spinleriniń qosındısı 1 ge teń. Bul birlik protondaǵı d kvarktıń spini menen 
geometriyalıq jaqtan qosılıp proton ushın ½ ge teń bolǵan spindi beredi. Tap usıǵan sáykes u↔d 
almasıwı menen neytron qurılǵan. 
Kublardan alınatuǵınday, tap sol kvarklardan basqa adronlardıń bir pútin seriyası dúzilgen. 
Mısalı, úsh kvarktiń spinleri parallel bolsa, onda spini 3/2 ge teń bolǵan Δ barionlardıń kvartetin 
payda etedi: 
Δ
++
= uuu, Δ
+
= uud, Δ
0
= udd, Δ
-
= ddd. 
6
Házirgi waqıtları u hám d kvarklardıń massaları ushın mınaday shamalar qabıl etilgen massalar: 𝑚
𝑢
=
2,3 MeV, 𝑚
𝑑
= 4,8 MeV (Awdarıwshı). 

---

19 
Relyativistlik emes kvarklıq modelge sáykes kvaklardıń orbitalıq momenti tek nuklonlarda 
ǵana nolge teń emes, al Δ-barionlarda da nolge teń. Dıqqatlı oqıwshı bul jaǵdaydıń Pauli 
principine qayshı keletuǵınlıǵın birden ańǵaradı: haqıyqatında da, birdey tiptegi eki hám hátte 
úsh kvark birdey kvantlıq halda jaylasqan. Keyinirek biz Pauli principiniń buzılmaytuǵınlıǵın 
kóremiz. Sebebi birdey tiptegi kvarklar usı kitaptıń betlerinde ele ushıraspaǵan kvant sanlarınıń 
mánisleri boyınsha ayrıladı. Bul kvant sanı reń bolıp tabıladı. 
Δ-barionlar — barionlıq rezonanslardıń ishindegi eń jeńilleri. 10
-23
s waqıttıń ishinde olar 
nuklonlarǵa hám π-mezonlarǵa ıdıraydı: Δ → Νπ. i- hám d-kvarklerden turatuǵın bir qansha awır 
bolǵan kóp sanlı rezonanslar belgili. Olarda kvarklar orbitalıq hám (yamasa) radiallıq qozıwlarǵa 
iye bolǵan hallarda turadı. Bunday ózgeshelikleri boyınsha rezonanslar atomlardıń qozǵan 
hallarına usaydı. 
Solay etip, barionlar úsh kvarktan turadı eken. Adronlardıń basqa tipi bolǵan mezonlar kvark 
penen antikvarktan turadı. Mısalı mezonlardıń ishindegi eń jeńili bolǵan π-mezonlar 
tómendegidey strukturaǵa iye: 
π
+
= 𝑢𝑑̃, π
0
= 
1
√2
(𝑢𝑢̃ + 𝑑𝑑̃), π
-
= 𝑑̃𝑢. 
(π
0
mezondı payda etetuǵın
hallardıń kvantlıq-meхanikalıq superpoziciyasındaǵı minus belgisiniń 
mánisi tómende anıqlanadı). π-mezondaǵı kvark penen antikvark nollik orbitalıq moment hám 
spinlerdiń qarama-qarsı baǵıtına iye halda turadı, sonlıqtan π-mezonnıń qosındı spini nolge teń). 
Eger kvark penen antikvarktıń spinleri antiparallel bolsa, onda olar tap sonday nollik orbitalıq 
momentke iye halda turıp, spini birge teń bolǵan mezonlardı payda etedi: ρ
+
, ρ
-
, ρ
0
. Bul mezonlar 
rezonanslar bolıp tabıladı hám 10
-23
s waqıttıń ishinde eki π-mezonǵa ıdıraydı: ρ → 2π. Mezonlıq 
rezonanslardıń ishinde ρ-mezonlar eń jeńili bolıp tabıladı. Awır mezonlıq rezonanslardıń kóp sanı 
belgili. Olarda kvark-antikvark jubı qozǵan halda turadı. 
Δ- hám ρ-rezonanslardıń ıdırawın tómendegidey kvarklik diagrammalardıń járdeminde 
illyustraciyalawǵa boladı. 7- hám 8-súwretlerde waqıtqa qarama-qarsı baǵıtlanǵan strelka 
antikvarkti súwretleydi. 
7-súwret. 
8-súwret. 
Ádettegi feynmanlıq grafikler menen kvarklik diagrammalardıń ayırmasınıń bar ekenligin 
názerde tutıw kerek. Sebebi sheksizlikke erkin emes al adronda tutqınǵa alınǵan kvarklar ketedi. 
Usınıń menen birge, kvarklik diagrammalarda kvarklardıń arasındaǵı kúshli tásirlesiwdi ádette 
súwretlemeydi. Mısalı, kvarklıq diagrammalarda "shash qıstırǵısh" túrinde súwretlenetuǵın kvark 
+ antikvark jubınıń tuwılıwına alıp keletuǵın tásirlesiwdi kórsetpeydi. 
8-súwrette ρ-mezonnıń ıdırawına juwap beretuǵın eki kvarklik diagrammanıń biri bar. Ekinshi 
diagrammanı dúziwdi oqıwshınıń ózine usınıladı.