L. B. Okun Elementar bóleksheler

Skalyarlar — 1-sanlı problema 
Bunnan aldıńǵı paragrafta gáp etilgen qaysı modelge qarasań da bir nárseni anıq sezeseń: 
skalyar maydanlarsız hesh nárse de isley almaysań. Onıń menen elementar bóleksheler fizikasınıń 
sheshilmegen eń fundamentallıq problemaları - massalar probleması hám oǵan baylanıslı bolǵan 
ázzi toqlardaǵı kvarklardıń aralasıw, CP-invariantlıqtıń buzılıwı hám, múmkin, P-invariantlıqtıń 
buzılıw probleması baylanıslı. 
Vektorlıq maydanlar dinamikanıń nıshanı bolsa, skalyar maydan inertliktiń nıshanı bolıp 
tabıladı. Eger vektorlıq maydanlar simmetriyanıń (lokallıq) ayqın kóriniwi bolsa, skalyar 
maydanlar oǵan salıstırǵanda kem emes informaciyalardı - simmetriyanıń qıyrawın alıp júredi. 
Aralıqlıq bozonlar ashılǵannan hám usınıń menen baylanıslı bolǵan joqarǵı energiyalar 
fizikasındaǵı tiykarǵı kalibrovkalıq ideyalar tastıyıqlanǵannan keyin skalyar bozonlardıń ashılıwı 
menen olardıń qásiyetlerin úyreniwden basqa áhmiyetli bolǵan másele bolmaydı. 
Fizik-teoretikler elektrázzi tásirlesiwdiń jumıs isleytuǵın, uzaq jasawǵa qábiletli modelin 
dúziwge tırısıwdıń saldarınan "Skalyarlandiya" eline tap boldı. Biraq, bul el ózinshe júdá qızıqlı el 
bolıp tabıladı. Bёrken mınanı usınadı: fundamentallıq lagranjiandaǵı barlıq kalibrovkalıq 

---

60 
zaryadlardı sızıp taslańız, bunday jaǵdayda siz házirgi waqıtları tábiyatı menen simmetriyalıq 
qásiyetleri haqqında tek pal asha alıw múmkin bolǵan kóp sanlı aǵzalar menen ǵana qalasız. 
Ádebiyatta tallanıp atırǵan kóp sanlı modeller fizikanıń jańa bólimi bolǵan jańa fizikalıq 
kontinentiniń - fundamentallıq skalyarlardıń tuwılıwı haqqında maǵlıwmat beretuǵın bolajaqtıń 
belgisi bolıp tabıladı. 
Teoriyanıń rawajlanıwı haqqında 
Elementar bóleksheler fizikasınıń eksperimentallıq ashılıwlarındaǵı fizik-teoretiklerdiń tutqan 
ornı haqqında nelerdi aytıwǵa boladı? 
Fizik-teoretikler ushın kútilmegen jaǵdaylar bolǵan bir qatar ashılıwlardı atap ótiwge boladı. 
Mısalı, radioaktiv ıdıraw, myuon, ersi bóleksheler, CP-invariantlıqtıń buzılıwı haqqında hesh 
qanday boljawlar bolǵan joq. Onıń ústine "Myuonnıń ne keregi bar?" degen sorawǵa elege 
shekem juwap berilgen joq. Kútilmegen ashılıwlar fizikanıń tariyхında oǵada ullı áhmiyetke iye 
boldı. Bunnan keyin de olardıń aǵısı tawsılmaydı dep esaplawǵa barlıq tiykarlar bar. Sebebi biziń 
biliw oblastımız ele bilmegen oblastqa salıstırǵanda júdá kishi. Hár bir jańa tezletkishti 
proektlegende hám qurǵandaǵı olardan kútiletuǵın eń bahalı nárse - pútkilley kútilmegen 
ashılıwlar bolıp tabıladı. 
Basqa bir qatar ilimiy ashılıwlarda teoretiklerdiń boljawları áhmiyetli orındı iyeledi. Mısal 
sıpatında sherek ásirden kóp waqıt ishinde óziniń tuwrıdan-tuwrı eksperimentallıq tekserip 
kóriliwin kútken Paulidiń neytrinolardıń bar ekenligi haqqındaǵı gipotezasın yamasa Li menen 
Yang tárepinen usınılǵan ázzi tásirlesiwlerdegi juplıqtıń saqlanbaytuǵınlıǵın izlew boyınsha oǵada 
zor eksperimentlerdiń dizimin keltiriwge boladı. Bul eki jaǵdayda da sırttan qaraǵanda 
sheshilmeytuǵın paradoksqa alıp keletuǵın eksperimentlerdiń seriyasınıń nátiyjelerin tereń 
teoriyalıq tallaw orın aldı. Neytrinonıń ashılıwında β-ıdırawındaǵı energiyanıń joǵalıwı, al juplıqta 
- θ-τ paradoksı bolıp tabıladı (sol waqıtları θ ataması menen eki pionǵa ıdıraǵan (K) mezon, al τ 
ataması menen úsh pionǵa ıdıraǵan (K) mezon ataldı). Biraq, bul paradokslardı sheship, fizik-
teoretikler eksperimentallıq maǵlıwmatlardan tek logikalıq juwmaqlardı ǵana shıǵardı. 
Tańlaǵanday basqa hesh nárse bolmadı dep aytıwǵa boladı. 
Teoretiklerdiń tutqan ornı júdá áhmiyetli bolǵan úshinshi tiptegi ilimiy ashılıwlar da bar. Bul 
ashılıwlar tiykarınan teoriyalıq fizikanıń óziniń ishki rawajlanıwı menen baylanıslı tayarlanadı. 
Mısal retinde Quyashtıń maydanındaǵı jaqtılıqtıń tarqalıw baǵıtınıń ózgeriwi, pozitron, neytral 
toqlardı kórsetiwge boladı. Bul boljawlardıń baslanǵısh noqatları eksperimentallıq fizikanıń 
kúndelikli áhmiyetli bolǵan mashqalalarınan (hár qıylı dárejede bolsa da) alıp taslanǵan. Quyash 
tárepinen jaqtılıqtıń awısıwı qubılısı Eynshteyn tárepinen ulıwmalıq salıstırmalıq teoriyasınıń 
teńlemeleriniń eń ulıwmalıq túrdegi lokallıq koordinatalıq túrlendiriwlerge qarata invariantlıǵı 
talabınan boljandı. Pozitronnıń bar ekenligin boljaw Dirak tárepinen kvantlıq meхanikanı arnawlı 
salıstırmalıq teoriyası menen birlestiriwdiń saldarınan islendi. Neytral toqlardıń bar ekenligin 
boljaw elektrázzi teoriyanıń nátiyjesi bolıp tabıladı. Bul teoriyanıń nátiyjelerine W- hám Z-
bozonlardıń ashılıwın da kirgiziwge boladı (olar usı kitap baspadan shıǵaman degenshe ashıladı 
dep úmit etemen). Bul nátiyjelerdiń qatarına хiggs bozonları da kiredi. 
Álbette, elektrázzi teoriyanıń ideyalarınıń ayqın júzege keliwinde eksperimentallıq ashılıwlar 
tiykarǵı orındı iyeledi. Ásirese, bul ázzi tásirlesiwdiń universallıǵına hám onıń aynalıq 
asimmetriyasına tiyisli. Biraq, bári bir, onıń rawajlanıwındaǵı qozǵaltıwshı prujina teoriyalıq bolıp 
tabıladı. 
Aralıqlıq vektorlıq bozonlar haqqındaǵı ideya YUkava tárepinen 1935-jılı usınıldı hám sol 
waqıtlardan beri bul ideyaǵa neshshe ret qaytıp keldi. Bul ideyanıń ózine tartatuǵınlıǵın sonnan 
ibarat, bozonlardıń fermionlar menen tásirlesiwi ólshem biriligine iye emes bolǵan konstanta 
menen хarakterlenedi hám sonlıqtan perenormirovkalanatuǵın teoriya menen táriyiplenedi. 

---

61 
Bunday teoriya principinde uyıtqıw teoriyasınıń joqarı tártiplerinde esaplawlardı júrgiziwge hám 
bul esaplawlardıń tájiriybelerden alınǵan bólekshelerdiń zaryadları menen massaları sıyaqlı 
parametrler arqalı ańlatıwǵa múmkinshilik beredi. Esaplanǵıshlıǵı boyınsha bunday teoriya tórt 
fermionlı teoriyadan ájayıp ayırmaǵa iye. Bunday tórt fermionlı teoriyada uyıtqıwlar teoriyasınıń 
hár bir tártibi jańa jáne qorqınıshlıraq hám kóp sanlı tarqalıwlardı beredi. Mánisi boyınsha tórt 
fermionlı lagranjian G
F
boyınsha uyıtqıw teoriyasınıń tek birinshi tártibinde ǵana aqılǵa muwapıq 
keletuǵın nátiyjelerdi beredi hám bul nátiyjelerdi nege beretuǵınlıǵınıń ózi túsiniksiz. 
Ekinshi jer júzlik urısqa shekemgi waqıtlardıń ózinde massaǵa iye vektorlıq bozonlardıń tórt 
fermionlı tásirlesiwge salıstırǵanda kúshli bolmaǵan, biraq perenormirovkanı buzıw ushın jetkilikli 
bolǵan tarqalıwlardı beretuǵınlıǵı ayqın boldı. Biraq, taza teoriyalıq ashılıwlar (dáslep lokallıq 
izotoplıq simmetriyanıń
26
hám Yang-Mills maydanlarınıń, bunnan keyin Хiggs meхanizminiń 
ashılıwı) vektorlıq bozonlardıń bul defektinen qutılıwǵa hám perenormirovkalanatuǵın teoriyanı 
dóretiwge múmkinshilik berdi. 
Artqa qaray qarasaq, biz teoretiklerdiń izbe-iz, qádem be qádem, simmetriya menen 
baylanıslı bolǵan jańa ideyalardı paydalanıw jolınıń járdeminde ishki qarama-qarsılıqqa iye 
bolmaǵan sırtqı parametrlerdiń minimallıq sanın paydalanıw arqalı esaplawlar júrgiziwge 
múmkinshilik beretuǵın jáne mańızlı nátiyjelerdi beretuǵın teoriyanıń imaratın qurǵanlıǵın 
kóremiz. 
Házirgi waqıtları belgili bolǵan hesh bir eksperimentallıq faktler óziniń tikkeley túsindiriliwi 
ushın skalyar bozonlardı tikkeley talap etpeydi. Teoriyalıq-teхnikalıq jaqtan uyıtqıwlar 
teoriyasınıń joqarǵı tártiplerindegi qaldıq tarqalıwlardı joq qılıw ushın bul bozonlardıń kerek. 
Olardıń bar ekenligine biziń isenimimiz esaplanıw, teoriyalıq sulıwlıq (simmetriya) hám óz-ózine 
sáykeslik ideyasına tiykarlanǵan. 
Elementar bóleksheler fizikasınıń tariyхı haqqında oylasań, onda simmetriya adamnıń 
túsinbewshilik asfaltı arqalı ótip, teoretiktiń qáleminiń qozǵalısın basqaradı hám usınday jol 
menen eksperimentatorda onı ashıwǵa isenim payda etedi. 
Kelesi bapta biz protonnıń ıdırawı, magnit monopolleri hám kóp sanlı supersimmetriyalıq 
bóleksheler sıyaqlı bir qatar tań qalarlıq qubılıslar menen qubılıslardıń boljanıwına alıp kelgen 
simmetriya ideyalarınıń tań qalarlıq "ózinen-ózi tuwılıwına" hám rawajlanıwına kóp sanlı 
mısallardı kóremiz. Eger bunnan bılay fizikanıń progressi usı boljawlardıń hesh bolmasa 
ayırımlarınıń tastıyıqlanıwına alıp kelse, onda júdá zor bolǵan bolar edi. 
26
Ázzi (hám kúshli) tásirlesiwdi táriyiplew ushın lokallıq izotoplıq simmetriyanı qollanıwǵa tırısıw 
1938-jılı O.Kleyn tárepinen islendi. Ol teńdey tiykarda nuklonlardıń dubleti (n, p) menen leptonlardıń (ν, 
e) dubletlerin qaradı. Onıń teoriyasınıń variantlarınıń birinde tórt kalibrovkalıq bozon boldı: foton hám 
(házirgi zaman belgilewlerinde) W
+
, W
-
hám Z
0
. Barlıq kalibrovkalıq tásirlesiwler bir konstanta - elektr 
zaryadı e menen táriyiplendi. 
Bul teoriyanı dúziwde Kleyn besinshi ólshem bar degen gipotezaǵa tiykarlandı. Besinshi koordinata 
cikllıq bolǵan bes ólshemli dúnyanıń modeli (bul modeldi Kaluca-Kleyn modeli dep ataydı) eki dúnyalıq 
urıstıń aralıǵında kóp sanlı izertlewlerdiń obъektine aylandı. Usı modeldiń sheklerinde Kleyn 
elektromagnit, ázzi hám gravitaciyalıq tásirlesiwlerdiń birden-bir teoriyasın dóretiwge tırıstı. Tilekke qarsı, 
Kleyn eń ápiwayı bolǵan qádemdi qoya almadı: ol W- hám Z-bozonlardıń kútilgen massaların bahalamadı. 
Kleynniń jumısı birotala umıtıldı hám házirgi zaman kalibrovkalıq teoriyaları Yang penen Millstıń 
jumıslarınan baslanadı. 
Sońǵı jılları qosımsha keńisliklik ólshemlerge iye bolǵan teoriyalarǵa qızıǵıwdıń payda bolǵanlıǵın 
ańǵarıwımız kerek.

---

62