L. B. Okun Elementar bóleksheler

Ekstropolyaciyalar hám prognozlar haqqında 
"Eger teoriya sońǵı 25 jıldıń ishinde sonday fantastikalıq ózgerislerge ushıraǵan bolsa, onda 
25 jıldan keyin qanday ózgerislerge ushıraydı hám sonda búgingi kúndegi teoriyalıq 
konstrukciyalardı shıǵındılardı aparıp taslaytuǵın orınǵa aparıp taslawǵa tuwrı kelmey me? " Bul 
sorawdı kópshilikke arnalǵan lekciyalardan keyin, fiziklerdiń shanaraqlarındaǵı áńgimelesiwlerde 
skeptik tıńlawshılar jiyi beredi. 
Sońǵı jigirma bes jıl ishinde alınǵan eksperimentallıq hám teoriyalıq ashılıwlarǵa kelsek, onda 
olardıń barlıǵı da XX ásirdiń birinshi yarımında dóretilgen maydannıń lagranjlıq kvantlıq 
teoriyasınıń ańǵarında jatatuǵınlıǵı atap ótiw kerek. Kvarklar menen Хiggs bozonları sıyaqlı 
bunday obъektlerdiń ádettegidey emes ekenligine qaramastan, olardı táriyipleytuǵın teoriyalar 
bunnan burın tabılǵan principlerdiń hesh qaysısın buzbaydı Usınday teoriyalardıń zárúr ekenligi 
XX ásirdiń 50-jılları aytıp ótken Bor olardı "essiz" teoriyalardıń qatarına jatqarmaǵan bolar edi. 
Eger tek sońǵı 25 jıldı emes, al úlkenirek bolǵan dáwirdi qarasaq, onda fizikalıq kartinanıń 
úlken bolǵan hár bir ózgerisinde jańa teoriyalardıń eski teoriyalardı qıyratpaytuǵınlıǵın kóriwge 
boladı. Eski teoriyalarǵa salıstırǵanda qollanılıw oblastları keń bolǵan jańa teoriyalar óziniń ishine 

---

82 
eski teoriyalardı shektegi jaǵdaylar sıpatında qamtıp aladı. Relyativistlik emes meхanikadan 
relyativistlik meхanikaǵa, klassikalıq meхanikadan kvantlıq meхanikaǵa, kvantlıq meхanikadan 
maydannıń kvantlıq teoriyasına ótkende usınday jaǵday júz berdi. Elektrázzi tásirlesiwdiń 
teoriyası tórt fermionlı tásirlesiwdi biykarlaǵan joq, al tereńlestirdi. Tap usınday jaǵdaydı endi 
dóretiletuǵın teoriyalardan da kútiw kerek. 
Bolajaq teoriyalar biziń bilimlerimizdi keńeytedi hám olardıń dálligin joqarılatadı. Olar jańa 
qubılıslardı táriyipleydi hám belgili bolǵan qubılıslardı úlken dállikte táriyiplewge múmkinshilik 
beredi.
Solay etip, qollanılıw oblastı boyınsha házirgi zaman teoriyaları sózsiz isenimli. Usı teoriyalardı 
paydalanıp, olardı biz jiyi túrde eksperimentallıq sınaqtan ótpegen uzaqtaǵı oblastlarǵa 
ekstrapolyaciyalaymız. Geypara jaǵdaylarda bunday ekstrapolyaciyalar sanalı emes túrde 
ótkeriledi hám olar faktler menen soqlıǵısqanda qarama-qarsılıqlar hám paradokslar payda 
boladı. Biraq kópshilik jaǵdaylarda ekstrapolyaciya tolıq sanalı túrde ótkeriledi. 
Alısqa ekstrapolyaciyalawdıń ayqın mısalın gravitaciya beredi. Biziń joqarıda aytıp 
ótkenimizdey, eksperimentlerde gravitaciyalıq tásirlesiw bir neshe santimetr qashıqlıqlarda sınap 
kórilgen. Biraq, usı jaǵdayǵa qaramastan, gravitaciyalıq tásirlesiwdiń klassikalıq teoriyası 
(ulıwmalıq salıstırmalıq teoriyası) bunday tásirlesiwdi Plank qashıqlıǵına jaqın, yaǵnıy 10
-33
sm 
qashıqlıqlarda da (bunday kashıqlıqlarda kúshli kvantlıq dúzetiwler húkim súre baslaydı) durıs 
orınlanadı aladı dep esaplanadı. 
Bunday ekstrapolyaciyaǵa tiykar bar ma? Álbette, bar. Ulıwmalıq salıstırmalıq teoriyası júdá 
sulıw teoriya bolıp tabıladı, onnan bas tartıw yamasa onı modifikaciyalaw aqılǵa muwapıq 
kelmeydi. Usınıń menen birge qanday da bir aralıqlıq qashıqlıqlarǵa modifikaciyalanatuǵın 
sulıwıraq teoriyalıq modeller joq. Usınday shárt emes bolǵan oydaǵı modifikaciyalardı Okkama 
pákisi menen kesip taslawdı artıqmash kóredi. 
Biraq, usıǵan qaramastan meniń tereń isenimim boyınsha bilimimizdiń oblastın keńeytiw 
hám isenimniń oblastın kemeytiw ushın hár bir qolaylı bolǵan jaǵdaydan paydalanǵan jaqsı. 
Maksimallıq múmkin bolǵan ekstrapolyaciya principin maksimallıq múmkin bolǵan tekseriw 
principi menen tolıqtırıw kerek. Mısalı, gravitaciya haqqında aytatuǵın bolsaq, onda Nyutonnıń 
nızamın múmkin bolǵan minimallıq qashıqlıqlarda tekserip kórgen qızıqlı hám usınday jaǵdayda, 
hátte turpayı dállikte bolsa da, millimetrdiń bólimlerine shekem jetkende jaqsı bolǵan bolar edi. 
Quyash sistemasınıń ólshemlerinen úlken bolǵan qashıqlıqlar ushın da standart gravitaciyalıq 
tásirlesiwdiń sanlıq jaqtan tekserilip kórilmegenligin ańǵaramız. 
Gravitaciya ushın ekstrapolyaciya tolıq sanalı túrde islenedi; biraq, joqarıda aytılıp 
ótilgenindey, barlıq waqıtta bunday emes. Mısalı, tábiyatta elektromagnit hám gravitaciyalıq 
tásirlesiwden basqa uzaqtan tásir etetuǵın basqa tásirlesiw joq degen pikir keńnen tarqalǵan. 
Haqıyqatında da, bul jaǵdaydıń rásinda da orın alatuǵınlıǵı shınlıqqa sáykes keledi. Qanday bolsa 
da, házirgi waqıtları jańa uzaqtan tásir etisiwdi kirgizbewge hesh qanday eksperimentallıq tiykar 
joq. Biraq, usı waqıtlarǵa shekem ótkerilgen tájiriybelerdiń uzaqtan tásir etisiw kartasında ele de 
kóp sanlı aq daqlardı payda etetuǵınlıǵına ayqın túrde túsiniw zárúr. 
Barlıǵınan da barionlıq hám leptonlıq fotonlardıń joq ekenligi jaqsıraq tekserilgen. Bunday 
fotonlar gipotezalıq bóleksheler, al olardıń deregi sáykes barionlıq hám leptonlıq zaryadlar bolıp 
tabıladı. Qanshama paradokslıq bolıp kórinse de, Barionlıq hám leptonlıq fotonlardıń bir biri 
menen tásir etisiwiniń konstantaları 𝛼
𝐵
hám 𝛼
𝐿
lardıń eń joqarı sheklerin XX ásirdiń basında 
ótkerilgen Etvesh tájiriybeleri hám onnan keyin ótkerilgen dálligi joqarı bolǵan tájiriybeler beredi.
Etvesh tájiriybelerinde mayatniktiń terbelis dáwiriniń usı mayatnik soǵılǵan materialdıń 
tipinen ǵárezsizligi tekserildi. Basqa sóz benen aytqanda, inert hám gravitaciyalıq massalardıń 
teńligi tekserilip kórildi. Gravitaciyalıq óz-ara tásirlesiw júdá ázzi bolǵanlıqtan, hátte Jerdiń hám 
mayatniktiń barionları menen leptonlarınıń arasındaǵı qosımsha uzaqtan tásirlesiw 
tájiriybelerdegi inert hám gravitaciyalıq massalardıń teńliginiń buzılıwına alıp kelgen bolar edi. 

---

83 
Sebebi atomnıń massası ondaǵı elektronlardıń sanına proporcional emes hám yadrolıq 
massalardıń defektine baylanıslı tek nuklonlardıń sanına proporcional. 
Etvish ótkergen tájiriybelerdiń tipindegi tájiriybelerden barionlıq fotonlardıń óz-ara 
tásirlesiwi konstantası 𝛼
𝐵
ushın joqarǵı shegara 10
-47
, al leptonlıq fotonlar 𝛼
𝐿
ushın alınǵan 
konstantanıń joqarı shegarası 10
-49
shamaları alınadı. Bunı ádettegi elektromagnit tásirlesiwi 
menen salıstırıw kerek (elektromagnit tásirlesiw ushın 1/137 shaması alınadı). 10
-50
den kem 
bolǵan 𝛼
𝐵
hám 𝛼
𝐿
konstantaları bar uzaqtan tásirlesiwdiń kópshilik ushın haqıyqatlıqqa sáykes 
kelmeytuǵınday bolıp kórinedi (eń bolmaǵanında házirgi waqıtları). 
Tásirlesiwdiń múmkin bolǵan basqa tipleri ushın ádewir jamanıraq bolǵan qatnaslar bar. 
Mısalı, gipotezalıq neytrallıq massaǵa iye bolmaǵan psevdoskalyarlıq bólekshelerdi shıǵarıw 
menen jutıw bólekshelerdiń magnit momenti menen elektromagnit maydanı arasındaǵı óz-ara 
tásirlesiwge uqsas bolǵan qızıqlı kúshlik effektlerge alıp kelgen bolar edi. Biraq, ádettegi 
elektromagnit maydannan parqı, psevdoskalyar maydandı metall yamasa qanday da ekrannıń 
járdeminde ekranlawǵa bolmaydı. 
Qálegenshe uzın hám bekkem glyuon tárizli jipler arqalı abellik emes uzaqtan tásirlesiwdiń 
bar bolıwın biykarlanǵan dewge bolmaydı. Házirgi waqıtları belgili bolǵan bólekshelerde 
qosımsha azǵınıwlardıń bolmawı sebepli, olar usı jańa glyuonlar ushın kvarklardıń ornın iyeley 
almaydı. Biraq, eger usınday kvarklar bar bolǵanda hám olar júdá salmaqlı bolmaǵanda, onda 
olardı joqarı energiyalı ushırasıwshı dástelerde tabıwǵa hám bunday jaǵdayda kvark-antikvark 
jubınıń tuwılıwı sozılıwshı jip penen baylanıslı bolǵan bolar edi. Biraq, usınday tiykarsız, sonda da 
biykarlanbaǵan fantaziyalardan házirgi zaman fizikasınıń tiykarǵı aǵısına qaytıp keliw kerek. 
Eger adamzat ulıwma insaniylik qádiriyatlardı hám, sonıń ishinde, taza ilimdi saqlap ózi ushın 
qáwip-qáter tuwdıratuǵın áskeriy, ekonomikalıq, ekologiyalıq krizislerden shıǵadı dep optimistlik 
túrde boljasaq, 
— eger aldımızdaǵı on jıllıqta elementar bóleksheler fizikasınıń rawajlanıwı hár qıylı ilimiy 
bolmaǵan jaǵdaylar menen irkinishke túspeydi dep optimistlik túrde boljasaq, 
— eń aqırında fizik-teoretiklerdiń aralıqlıq vektorlıq bozonlar (usı paragraftan keyingi 
eskertiwdi oqıńız), skalyar bozonlar, protonnıń ıdırawı, neytrinolardıń massaları menen 
superbóleksheler ashıladı dep optimistlik túrde boljasaq, 
— eger joqarıda keltirilgen boljawlardıń barlıǵı júzege keledi dep úmit etsek, onda fizikalıq 
dúnyanı aqırına shekem túsiniwge boladı hám fundamentallıq fizika tewsildi dep aytıwǵa bola 
ma? Menińshe bul sorawǵa teris juwaptıń beriliwi maǵan ózinen ózi túsinikli bolıp kórinedi. 
Joqarıda súwreti salınǵan kartinada fundamentallıq bólekshelerdiń, ıqtıyarlı parametrlerdiń 
sanı dım kóp. Shın mánisinde bul kartinada spin hám zaryad sıyaqlı tiykarǵı túsiniklerdiń ishki 
maǵanası ashılmaǵan bolıp qaladı. Bulardıń barlıǵı da fizikalıq dúnyanıń tereńirek bolǵan qáddi - 
subkvarklıq, subelektronlıq hám hátte subfotonlıq qáddi bar degen oydı payda etedi. 
Ádebiyatta submikrodúnyaǵa hám preonlar, rishonlar, хaplonlar, glikler, ... dep atalatuǵın 
subbóleksheler ushın júzlegen spekulyativlik baǵıshlanǵan maqalalar bar. Bul jerde sheshilmegen 
mashqalalardıń biri subbólekshelerden ámeliy jaqtan massalarǵa iye bolmaǵan ólshemleri 
boyınsha kishi hám júdá jeńil, sonıń menen birge bir birine júdá jaqın jaylasqan bólekshelerdi 
qalayınsha dóretiwge boladı mashqalası bolıp esaplanadı. Atomlarda da, yadrolarda da, 
nuklonlarda da biz bunday mashqala menen ushıraspadıq. 
Eger anıqsızlıq qatnaslarına súyenetuǵın bolsaq, onda júdá kishi r ólshemlerine iye bolǵan 
sistemalardıń qáddilerdiń bir birinen 𝛥𝑚~1/𝑟 qashıqlıqta jaylasıwı kerek. Elektron menen 
myuonnıń magnit momentleriniń kvantlıq elektrodinamika menen júdá ájayıp sáykes 
keletuǵınlıǵı tiykarında 𝑟 ≲ (1 𝑇𝑒𝑉)
−1
dep juwmaq shıǵarıwǵa boladı. Demek 𝛥𝑚 niń shaması ≳
1 TeV bolıwı kerek. Sonlıqtan, aytayıq, myuondı elektronnıń qozǵan halı dep qarawǵa bolmaydı. 
Bunnan basqa qıyınshılıqtıń mánisi mınadan ibarat: eger hár qıylı bóleksheler ushın ulıwmalıq 
konstituentler bar bolatuǵın bolsa, onda bunday bólekshelerdiń jetkilikli dárejede tez bir birine 

---

84 
ótiwi kerek. Mısalı: 
𝑝 → 𝑒
+
+ 𝜋
0
, 𝜇 → 𝑒 + 𝛾 ℎ. 𝑡. 𝑏. 
Al, haqıyqatında, bunday ótiwler júzege kelmeydi. Eger hár qıylı subbólekshelerdiń sanın 
úlkeytsek, onda standart kartinaǵa salıstırǵandaǵı aytarlıqtay ápiwayılastırıw payda bolmaydı. 
Fundamentallıq fizikanıń perspektivaların prognoz qılıw júdá qıyın. Fizikanıń rawajlanıwı tek 
retrospektivada ǵana logikalıq izbe-izlikte bolıp kórinedi. Eger "sońınan aytılatuǵın gáplerge" 
emes, al boljawlarǵa itibar beretuǵın bolsaq, onda gezekte qoyılatuǵın áhmiyetli qádem barlıq 
waqıtta kútilmegen boladı hám ol tek ǵana sırttan qarawshılar tárepinen ǵana emes, al onı 
orınlaytuǵınlar tárepinen de jiyi túrde mańızlı emes dep esaplanadı. 
Biraq, usınday jaǵdaylarǵa qaramastan keleshek haqqında oylasaq, onda fizikanıń bunnan 
bılayǵı unifikaciyasındaǵı kelesi qádemniń tek qanday da bir fundamentallıq princip ashılǵannan 
keyin ǵana qoyılatuǵınday bolıp kórinedi. Ápiwayıraq bolıwı ushın fizikanıń házirgiden de 
quramalıraq bolıwı kerek. Ápiwayı bolǵan ápiwayılıq bolmaydı.