Tema: “Eń jeńil elementar bóleksheler”

I.3. Pozitron
Pozitron — 1928 jılda ingliz fizigi Pol Dirak elektronıń háreketin ańlatiwshı relyativistik kvant mexanikası teńlemesin sheshiw tiykarında elektronnıń bir qatar tiykarǵı qásiyetlerin, atap aytqanda onıń spini hám magnit momenti mánislerin da tuwrı túsintirip berdi. Biraq elektron energiyası ushın eki qıylı mánis kelip shıqtı: . Kóp urınıslardan soń, keri energiyalı elektrondı oń zaryadlı elektronnıń bar ekenligi menen túsindiriw múmkin ekenligin Dirak kórsetip berdi. Oń zaryadlı elektron Pozitron degen atama aldı. Kóp waqıt ótpey pozitron tájiriybede de jańalıq ashıldı. Onı birinshi ret 1932- jılda Anderson kosmik nurlar quramında bar ekenin tájiriybede gúzetti.
Pozitron elektronnan tek qana zaryadınıń hám magnit momentiniń belgisi teris bolıwı menen parqlanadı. Elektron hám pozitronlardıń keyinirek bólekshe hám antibólekshe ekeni málim boldı. Elektron hám pozitron mısalında tábiyaat bólekshe antibólekshege salıstırǵanda simmetriyaǵa iye ekenligi anıqlandı. Tábiyaattıń bólekshe hám antibólekshe bar ekenligine salıstırǵanda sımmetriyaǵa iye ekenligi zaryad almasınıw principi atın aldı. Tábiyaat zaryad almasınıw principine salıstırǵanda simmetriyaǵa iye. Bul principke kóre, tábiyaatda ushraytuǵın barlıq bóleksheler jup-jup halda bolıp, hár bir bólekshege óz antibólekshesi hám kersinshe hár bir antibólekshege óz bólekshesi sáykes keledi. Bólekshe hám antibólekshe massası, spini hám jasaw waqıtı birdey boladı. Olar óz-ara soqlıǵısqanda annigilyaciyalanadı, yaǵınıy jańa bólekshelerdi payda etedi hám annigilyaciyalanuwshı bólekshelerdiń tınısh haldaǵı energiyası energiyanıń basqa kóriniske, elektromagnit nurlanıw tábiyaatına iye bolǵan eki -kvantqa aylanadı:



I. 4. Mezonlar
1947-jılı anglichan fizigi Paul óziniń xızmetkerleri menen birge joqarı tawdıń basında kosmos nurları menen fotoplastinkanı nurlandırdı. Solay etip plastinkada awırbólekshe bolǵan protonnıń izinen basqa massası (200-300) m_e ge teń bolǵan bóleksheniń izin bayqaydı.
Dáslep ol bóleksheni mezon dep ataǵan, biraq ta jaqsılap analizlewdiń járdeminde ol bóleksheniń birqansha awırraq ekenin bayqaydı. Shama menen 330 m_e ge teń dep qabıl etildi. noqatta mezonnıń jasaw dawiri tawsıladı. Keyin birqansha waqıttan keyin noqatta - mezonnıń jasaw dawiri tawsıladı. Bul kosmos nurlarınıń fotoemulciyada qaldırǵan izler zaryadlanǵan bólekshesin de bar ekenliginen derek beredi. Zaryadsız bóleksheler bul jerdegi 2 túrli neytrino – mionlıq hám elekronlıq neyrino. ıdırawsxemasında mionnıń ( mezonnıń) kinetikalıq energiyası shamamenen qa teń. Bul energiya ıdıraw sxemasındaǵı energiyanıń azǵana bólimin quraydı. Energiyası boyınsha

teń bunda -elekronnıń massası. Barlıq elementar bóleksheler elekronnıń massasına salıstırıp ólshenedi. ıdırawsxemasındaǵı 33 MeVtiń 4 MeV energisı mezonǵa tiyisli, al qalǵan 29 MeV energiya basqa bóleksheniń kinetikalıq energiyası bolıp esaplanadı. Keyingi waqıtlarda mezon 0 noqatta birden joǵalatuǵınlıǵı fotoplastinkada kórildi. Bunday qásiyetke iye mezonlar mezonǵa iye ekenligi dálillendi. Bunıń tábiyaatı tómendegishe:
mezon fotoemulciyada qozǵalıp óziniń jasaw dawirin toqtatqan moment yadro tárepinen jutıladı hám óziniń energiyasın tolıǵı menen yadroǵa beredi. mezonnıń yadroda jutılıwınıń sebebi onıń teris zaryadqa iye bolıwında ol jerde hesh qanday Kulonlıq iyterisiw kushi bolmaydı. Bul mezonnıń fotoemulciya da jutılıwı hám yadroǵa beriliw energiyası boyınsha onıń massası ge teń. Bunnan mezon massası boyınsha mezonnan úlken. Sonıń ushın plastinkada payda bolǵan mezon mezon bolıwı múmkin emes degen juwmaq shıǵadı. Keyin ala bul mezonnıń massası jasalma jol menen alınǵan.

Endi mezon mezonǵa neytrinoǵa ıdıraydı.

Al mezon elektronǵa elekronlıq neytrinoǵa hám mionlıq antineyrinoǵa ıdıraydı.


mezonnıń leptonlıq zaryadı
Kópshilik tájiriybeler -ıdıraw sxemasınıń fotoplastikada qaldıratuǵın izi mezonlardıń belgili waqıt jasaytuǵınınan derek beredi.
mezonnıń fotoempulciyaǵa ionizaciyalap tormozlanıw sek-qa teń. Demek bunnan qanday juwmaq mezonnıń jasaw waqıtına qaraǵanda mezonnıń jasaw waqıtı bir qansha kóbirek ekenligi belgili boldı.
ıdıraw sxemasının fotoplastinkada iz qaldırıw waqıtı bolsa, onda eken degen boljaw kiritiledi. mezonnıń jasaw waqıtı. Jerden uzaqlaǵan sayın mezonnıń fotoplastinkanı ionizaciyalaw uqıplılıǵı kemeyip baradı. Sebebi jerge jaqınlaganda mezonnıń energiyası azayadı, al uzaqlasqan sayın energiyası artıp baradı. Demek energiyası az bolsa ol ushın fotoplastinkada kóbirek iz qaldıradı, al enegriyası kóp bolsa plastinkada az iz qaldıradı.
40-jıllardan keyin yadro fizikasınıń rawajlanıwında texnikanıń róli judá kúshli boldı. Dáslep joqarı tezlikke iye bólekshelerdi hám olardıń óz-ara tásirlesiwin úyreniw ushın kosmoslıq bólekshelerden nurlanıwdan paydalanatuıǵın bolsaq hazir úlken energiyaǵa iye bólekshelerdi tezletkishlerde alıw mumkin. Energiyanıń, impulstiń, yadrolıq zaryadlardıń saqlanıw nızamlardıń orınlanıwı ushın hám olardıń orınlanıw processlerin tekseriw ushın jasalma jol menen kópshilik bólekshelerdi alıw maqsetke muwapıq boladı. Máselen,

Bul jerde zaryadtıń, impulstiń hám energiyanıń saqlanıw nızamları orınlanadı. Yadrolıq yamasa barionlıq zaryad bul bóleksheler ushın nólge teń al elekron ushında teń. mezon ushın barionlıq zaryadtıń saqlanıw nızamı orınlanadı.


Bunda da zaryadtıń hám energiyanıń saqlanıw nızamı orınlanadı. Bul jerde tek yadrolıq yamasa barionlıq zaryad ge teń. Reakciya ushın saqlanıw nızamları orınlanadı.
Biz bilemiz mezonlar kúshli tásirlesiwdiń tasıwshısı, olay bolsa joqarı energiyaǵa iye proton menen tásirlesken de yamasa proton neytron menen tásirlesken de vertuallıq mezonnıń payda bolıwı kerek.

Neytron óziniń zaryadınıń joqlıǵına qaramastan kúshli tásirlesiwlerge qatnasadı. Olay bolsa niń óz-ara kúshli tásirlesiwinde mezonlar payda boladı. İmpulstiń saqlanıw nızamı boyınsha ıdıraydı.

Bul jerde impulstiń saqlanıw nızamı orınlanadı. Bul bóleksheler úlken kinetikalıq energiyaǵa iye. ıdıraw sxemasında mionnıń ( mezonnıń) kinetikalıq energiyası shama menen qa teń. Bul energiya ıdıraw sxemasındaǵı energiyanıń azǵana bolegin quraydı. Energiyası boyınsha teń bunda. -elekronnıń massası. Barlıq elementar bóleksheler elekronnıń massasına salıstırıp ólshenedi. ıdıraw sxemasındaǵı 33 MeV tiń 4 MeV energisı mezonǵa tiyisli, al qalǵan 29 MeV energiya basqa bóleksheniń kinetikalıq energiyası bolıp esaplanadı.
Barlıq elementar bóleksheler elektronnıń massasına salıstırıp ólshenedi.
ıdıraw sxemasındaǵı 33 MeV tiń 4 MeV energiyası -mezonǵa tiyisli, al qaǵan 29 MeV energiya basqa bóleksheniń kinetikalıq energiyası bolıp esaplanadı.

2-suwret. π-mezonlardıń fotoplastinkada baqlanıwı


3-suwret
Keyingi waqıtlarda π-mezon O noqatta birden joǵalatuǵınlıǵı fotoplastinkada kóriledi. Bunday qásiyetke iye π-mezonǵa iye ekenligi dálillendi. Bunıń tábiyatı tómendegishe:
π-mezon fotoemulciyada qozǵalıp óziniń jasaw dáwirin toqtatqan momentte yadro tárepinen jutıladı hám óziniń energiyasın tolıǵı menen yadroǵa beredi (3-suwret). π-mezonnıń yadroda jutılıwınınń sebebi onıń teris zaryadqa iye bolıwında. Ol jerde hesh qanday Kulonlıq iyterisiw kúshi bolmaydı. Bul _{ } -mezonnıń fotoemulciyada jutılıwı hám yadroǵa beriliwi energiyası boyınsha onıń massası _{ } ge teń. Bunnan, bul _{ }mezon massası boyınsha µ^- mezonnan úlken. Sonıń ushın plastinkada payda bolǵan _{ }mezon µ^- mezon bolıwı múmkin emes degen juwmaq shıǵadı. Keyin ala bul _{ }mezonnıń massası jasalma jol menen alınǵan.

Endi mezon mezonǵa, -neytrinoǵa ıdıraydı:

al -mezon elektronǵa, –elektronlıq neytrinoǵa hám mionlıq -antineytrinoǵa ıdıraydı.

al
-mezonnıń leptonlıq zaryadı:
.
Kópqana tájiriybeler ıdıraw sxemasınıń fotoplastinkada qaldıratǵın izi yamasa mezonlardıń belgili waqıt jasaytuǵınınan derek beredi.
mezonnıń fotoemulciya ionizaciyalap tormozlanıw waqıtı 10^-11-10^-12sek qa ten`. Demek, bunnan sonday juwmaq –mezonnıń jasaw waqıtına qaraǵanda mezonnıń jasaw waqıtı bir qansha kóbirek ekenligi belgili boldı.

al ıdıraw sxemasınıń fotoplastinkada iz qaldırıw waqıtı 10^-11sek-10^-12sek bolsa, onda eken degen boljaw kiritiledi.
Jerden uzaqlasqan sayın -mezonnın` fotoplastinkanı ionizaciyalaw uqıplılıǵı kemeyip baradı. Sebebi Jerge jaqınlaǵanda -mezonnıń energiyası azayadı, al uzaqlasqan sayın energiyası artıp baradı. Demek energiyası az bolsa ol fotoplastinkada kóbirek iz qaldıradı, al energiyası kóp bolsa plastinkada az iz qaldıradı.
50-jıllardan keyin yadro fizikasınıń rawajlanıwında texnikanıń róli júdá kúshli boldı. Dáslep joqarı tezlikke iye bólekshelerdi hám olardıń óz-ara tásirlesiwin úyreniw ushın kosmoslıq bólekshelerden (nurlanıwdan) paydalanatın bolsaq házir úlken energiyaǵa iye bólekshelerdi tezletkishlerde alıw múmkin.
Energiyanıń, impulstıń, yadrolıq zaryadlardıń saqlanıw nızamlarınıń orınlanıwı ushın hám olardıń orınlanıw processlerin tekseriw ushın jasalma jol menen kópshilik bólekshelerdi alıw maqsetke muwapıq boladı. Máselen

bul jerde zaryadtıń, impulstıń hám energiyanıń saqlanıw nızamları orınlanadı. Yadrolıq yamasa barionlıq zaryad:

Bul bóleksheler ushın nolge teń.
Elektron ushın da , -mezon ushın barionlıq zaryadtıń saqlanıw nızamı orınlanadı.


Bunda da zaryadtıń saqlanıw nızamı, energiyanıń saqlanıw nızamı orınlanadı. Bul jerde tek yadrolıq yamasa barionlıq zaryad ge teń. Reakciya ushın saqlanıw nızamları orınlanadı.