Yuqori energiyalar fizikasi asoslari Ma’ruzachi: Fizika-matematika fanlari bo’yicha falsafa doktori (PhD), dotsent vazifasini bajaruvchi Qurbonov Anvar Razzaqovich

---

Yuqori energiyalar fizikasi asoslari 
Ma’ruzachi: Fizika-matematika fanlari bo’yicha
falsafa doktori (PhD), dotsent vazifasini bajaruvchi
Qurbonov Anvar Razzaqovich

---

---

---

1-mavzu. Zamonaviy fizik tadqiqotlarning xususiyatlari, yo’nalishlari va 
dunyoqarash shakllanishidagi o’rni 
Reja: 
1. Zamonaviy tadqiqotlarning xususiyatlari 
2. Fizika va astronomiya sohasidagi tadqiqotlar xarakteri. 
3. Fizika va astronomiya sohasidagi tadqiqot yo‘nalishlari. 
4. Atom tuzilishi to’g’risidagi tasavvurlarning rivojlanishi.
5. Mikrodunyoda fizik kattaliklar o’lchamlari 

---

Ma’lumki, fizika fani insoniyat erishgan va erishayotgan ilmiy-texnik 
taraqqiyotning asosini tashkil qiladi. Qadimdan to XVIII asr oxirigacha bu fan 
falsafa fani tarkibida o’z rivojlanish yo’lini bosib o’tgan bo’lsa, XIX asr boshidan 
mustaqil fan sifatida tabiat sir-sinoatlarini ochishga, ular asosida jamiyat 
taraqqiyotiga, insoniyat turmush tarzini yaxshilashga xizmat qilib kelmokda. 
Elektron va radioaktivlik hodisasining kashf qilinishi materiyani o`rganishning 
yangi erasini boshlab berdi. Bu paytga kelib materiyaning atomlardan tuzilganligi, 
ya`ni kimyo fanidagi proportsional munosabatlar, gazlar termodinamikasi, 
kimyoviy elementlarning davriy jadvali yoki Broun harakati kabi bilimlar keng 
ma`lum edi. Lekin atomlarning mavjudligi umumjamiyat tomonidan hali ta`n 
olinmagan edi. Buning sababi oddiy edi: hech kim bu atomlarning tuzulishini 
tasavvur qila olmas edi. Yangi kashfiyotlar shuni ko`rsatdiki, materiyadan paydo 
bo`ladigan ―zarralar bu atomlarning tashkil etuvchilari deb qaralishi kerak edi.

---

Hozirda radioaktiv parchalanishdan hosil bo`lgan zarralarni boshqa elementlarni 
bombardimon qilishda qo`llash imkoniyati mavjud. Bu esa o`sha elementlarning 
tashkil etuvchilarini o`rganish imkoniyatini beradi. Ushbu eksperimental imkoniyat 
zamonaviy yadro va zarralar fizikasining asosini tashkil qiladi. Yadrolarni 
sistematik o`rganish imkoniyati so`nggi 30 yillar ichida zamonaviy zarralar 
tezlatkichlari imkoniyatlari sababli yuzaga keldi. Lekin atomlarning asosiy qurilish 
bloklari – elektron, proton va neytron bundan oldin qayd qilingan edi. 
Sochilish eksperimentlari yadro va zarralar fizikasining eng muhim quroli 
hisoblanadi. Ular turli zarralar orasidagi o`zaro ta`sir xususiyatlarini o`rganishda va 
atom yadrolari ichki tuzilishi, ularning tashkil etuvchilari to`g’risida ma`lumot 
olishda keng qo`llaniladi. 

---

Atomistik tasavvurlarning rivojlanishida 1869-yilda D.Mendeleyev tomonidan 
kimyoviy elementlar davriy tizimining kashf etilishi muhim o’rin tutdi. 
D.Mendeleyev davriy qonuni asosida hali ma‘lum bo’lmagan yangi elementlarning 
mavjudligini, ularning fizik va kimyoviy xossalarini oldindan ayta oldi. Lekin bu 
tizim ham ko’p yillar davomida ilmiy jihatdan tushuntirilmadi. XIX asr oxirida 
moddalar tuzilishi haqidagi fikrlarni tasdiqlovchi bir qator hodisalar, tajribalar 
ma‘lum bo’ldi. Yorug’likning elektromagnit xossalari kashf qilindi, ayrim gazlar 
spektrida empirik qonunlar ixtiro qilindi va moddalar atomlardan tuzilgan degan 
nazariya to’g’ri ekanligi asoslandi. Atomlar eng kichik zarralardan tuzilganligi 
ko’rsatildi. Vakuum texnikasida past bosimlarni hosil qilish usullari kashf etildi. 
Past bosimli gazlarda elektr razryadlarini kuzatishga imkoniyat tug’ildi. Past 
bosimli gazlardan elektr tokining o’tishini o’rganish bo’yicha Goldshteyn, 
Krukslar tadqiqot ishlarini olib bordilar. J.Tomson (1856-1940) tomonidan katod 
nurlari va uning xossalari o’rganildi. Tomson tomonidan o’tkazilgan tadqiqotlar 
jarayonida atomdan ham bir necha marta kichik bo’lgan elektron mavjudligi 
aniqlandi. Elektron massasi vodorod atomi massasidan 1837 marta kichikligi va 
uning elektr zaryadi mavjud bo’lgan elektr zaryadlardan eng kichikligi ko’rsatildi. 
Elektronning zaryadi va masssasi o’zgarmasligi aniqlandi. Elektron emissiyasi 
hosil bo’ladigan uch xil hodisa aniqlandi. Birinchisi, fotoelektrik effekt, bu hodisa 
metallarni ultrabinafsha nurlar bilan nurlantirganda hosil bo’ladi. Ikkinchisi, 
termoelektron emissiya, bu hodisa agar metall tola yuqori temperaturada qizdirilsa, 
undan elektronlar ajralib chiqa boshlaydi. Uchinchisi, radioaktiv elementlarning 
o’z-o’zicha beta-nurlar (elektronlar) chiqarishidir. Elektronlar qaysi usulda hosil 
qilinishidan qat‘iy nazar, ularning barchasi bir xil xossaga, bir xil miqdordagi 
elektr zaryadiga va massaga ega. Elektronlar maydalanmaydigan elementar qism 
deb qaraladi, ular manfiy zaryadlangan. Atomlar esa normal holatda neytral 
bo’ladi. Atomlarning o’ziga xos chastotali yorug’likni chiqarish yoki yutish 
xossalari ularda elektr zardlarining borligini ko’rsatadi. Siyraklashtirilgan gaz va 
qizigan metall bug’larining atomlari turli rangdagi chiziqlardan iborat spektrni 
beradi. Shuning uchun, bu spektrlar chiziqli spektrlar deyiladi. Atom spektrini 
o’rganish atom tuzilishini bilishda muhimdir. Atom spektridagi chiziqlar tartibsiz 
joylashmay, balki chiziqlar seriyasi deb ataluvchi guruhlarga ma‘lum bir 
qonuniyatlar asosida birlashishi aniqlandi. 

---

XX asr boshlarida atom tuzilishining turli modellari taklif qilindi. 1897-yilda 
elektronni kashf etgan J.Tomson 1903-yilda atom tuzilishining dastlabki modelini 
taklif qildi. Tomson modeliga asosan atom musbat zaryadlangan shar bo’lib, 
manfiy zaryadlangan elektronlar shu sharda taqsimlangan. Shardagi musbat zaryad 
miqdori elektronlar zaryadi yig’indisiga teng va atom neytral hisoblanadi. 
Elektronlarning o’z muvozanati atrofida kichik tebranishlari natijasida atom 
yorug’lik chiqaradi. Lekin keyinchalik bu modelning asossizligi aniqlandi. 
Shunday bo’lsada, bu model Lorens tomonidan tajriba bilan to’g’ri keladigan 
ko’pgina nazariyalarning yaratilishiga asos bo’ldi. Lorens elektromagnit 
to’lqinlarning moddalar bilan o’zaro ta‘siri, harakatdagi muhit elektrodinamikasi 
nazariyalarini qarab chiqdi. Shu bilan u A.Eynshteynning (1879-1955) nisbiylik 
nazariyasiga zamin yaratdi. 1905-yilda A.Eynshteynning nisbiylik nazariyasi, 
1926-yilda kvant mexanikasi yuzaga keldi. Kvant mexanikasining rivojlanishi 
murakkab va davomli bo’ldi. 1900-yilda M.Plank ishlarida mikrodunyoning 
birinchi asosiy postulati – fizik kattaliklarning kvantlanishi prinsipi asoslandi.

---

Plank tomonidan absolyut qora jism muvozanatli nurlanishi spektrida energiyaning 
taqsimlanishi haqidagi qonunini ifodalaydigan formulani chiqarishda nurlanishning 
modda bilan o’zaro ta‘siri haqidagi klassik fizika tasavvurlariga zid bo’lgan 
gipoteza aytildi: chastotasi 

bo’lgan yorug’lik to’lqini bilan ta‘sirlashadigan 
moddaning atomi yoki molekulasi energiyaning istalgan porsiyasini chiqarmaydi 
ham yutmaydi ham, balki energiyaning butun sondagi elementar ħ

porsiyalarini 
chiqaradi yoki yutadi. Bu bilan Plank atom yoki molekula chiqaradigan yoki 
yutadigan energiya kvantlanganligini ko’rsatdi. Bunda proporsionallik doimiysi 
Plank doimiyligi deb nomlandi. Uning tajribada aniqlangan qiymati ħ=1,054

10
–34
J

s. Kvantlash g’oyasining keyingi rivojlanishi Eynshteyn (1905) tomonidan 
davom ettirildi. Eynshteyn gipotezasiga asosan yorug’likni to’lqin sifatida emas, 
balki har birining energiyasi E=ħ

va P=ħ

/c bo’lgan kvantlar (fotonlar) oqimi 
sifatida qaraladi. Bu gipoteza mikrodunyo fizikasining korpuskulyar-to’lqin 
dualizmi haqidagi ikkinchi asosiy prinsipini tasdiqladi.

---

1913-yilda daniyalik fizik olim N.Bor energiyaning kvantlanishini atomning 
yadroviy modeliga tatbiq qildi. Bor nazariyasi atom tuzilishi nazariyasining 
rivojlanishida yirik yutuq hisoblanadi. Lekin rentgen spektrlarini, ishqoriy metallar 
spektrlarini vodorod atomi spektrining nozik strukturasi, Shtark va Zeeman 
effektlarini tushuntirishdagi muvaffaqiyatlar Bor nazariyasining 
chegaralanganligini ko’rsatdi. Yangi kvant prinsiplarining ochilishi va rivojlanishi 
murakkab davrlardan o’tdi va nihoyat, 1926-yilda kvant mexanikasi yaratilishi 
bilan mikrodunyoning nazariyasi yuzaga keldi. Atom tuzilishining ikkinchi modeli 
atomning planetar modeli bo’lib, bu model to’g’risidagi dastlabki tushunchalar 
1903-yilda Kelvin va X.Nagaoka tomonidan aytilgan edi. Atomning planetar 
modeliga asosan atomning markazida musbat zaryad joylashgan bo’lib, elektronlar 
uning atrofida yopiq orbitalarda harakatlanadi. Ammo atom tuzilishini 
tushuntirishda bu ikki model ham ma‘lum qiyinchiliklarga uchradi. Atom 
tuzilishini tushuntirish uchun tajribalar o’tkazish talab qilinar edi. Bunday 
tajribalar 1911-yilda Rezerford tomonidan o’tkazildi. U alfa-zarralarning yupqa 22 
metall folgalarda sochilishi ustida bir qator tajribalar o’tkazdi. Rezerford o’tkazgan 
tajribalari asosida atom tuzilishining planetar modelini taklif qildi. Atomning 
planetar modeliga asosan atom quyidagicha tuzilgan: atom musbat zaryadlangan 
yadro va uni o’rab olgan manfiy zaryadli elektronlar qobig’idan iborat. Elektronlar 
yadro atrofida doiraviy orbitalar bo’ylab harakatlanadi. 

---

Elektronlarning to’liq manfiy zaryadi yadroning musbat zaryadi miqdoriga teng 
bo’lib, atom neytral holda bo’ladi. Yadroning o’lchami 10
–13
-10
–12
sm, atomning 
o’lchami esa 10
–8
-10
–7
sm dir. Atomning asosiy massasi (99,95%) yadroda 
joylashgan. Bor nazariyasi vodoroddan keyingi element geliy atomi spektridagi 
qonuniyatlarni mutlaqo tushuntira olmadi. Bor nazariyasi yarim klassik va yarim 
kvant nazariya edi. Lekin Bor nazariyasi fan rivojlanishida muhim o’rin tutdi, 
mikrodunyo hodisalariga klassik fizika qonunlarini qo’llash mumkin emasligini 
ko’rsatdi. 1905-yilda A.Eynshteyn tomonidan elektromagnit nurlanishlarning 
kvantlanishi kiritildi. 1924-yilda Lui de-Broyl elektron va boshqa zarralarning 
to’lqin xossasiga ega ekanligi to’g’risida o’z gipotezasini taklif qildi. 1926-yilda 
esa E.Shredinger de-Broyl gipotezasi asosida to’lqin mexanikasini rivojlantirdi va 
o’zining to’lqin tenglamasini taklif qildi. Bu tenglama Shredinger tenglamasi deb 
ataldi. To’lqin mexanikasi mikrodunyo hodisalarini klassik nuqtai nazardan 
tushuntirib bo’lmasligini ko’rsatdi. 

---

Atom to’g’risidagi tasavvurlar 1928-yilda P.Dirak tomonidan to’lqin tenglamasini 
relyativistik umumlashtirishi natijasida yanada rivojlandi. Dirak nazariyasi musbat 
elektron – pozitronning mavjudligini ko’rsatdi. Pozitron 1932- yilda K.Anderson 
tomonidan kashf qilindi. Dirak nazariyasidan vodorod atomi uchun kelib 
chiqadigan xulosalarning tajribada tekshirilishi nazariya bilan tajriba natijalari 
orasida oz bo’lsada farq borligini ko’rsatdi. Bu farq 1947-yilda U.Lemb va 
E.Rezerford tomonidan o’lchandi va unga Lemb siljishi deb nom berildi. Lemb 
siljishi 1947-yilda G.Bete tomonidan tushuntirildi. Atom to’g’risidagi 
tasavvurlarning rivojlanishi bilan birga atomni tashkil qilgan zarralar elektron, 
neytron, proton xossalari ham o’rganila bordi. Yangi elementar zarralar tizimi 
ochildi. Mikrodunyoda fizik kattaliklar o‘lchamlari. Mikrodunyo hodisalarini 
tekshirishlar ko’rsatadiki, atomlar va boshqa elementar zarralar bo’ysinadigan 
qonunlar mikrodunyo qonunlaridan farq qiladi. 

---

Atom o’lchami 10
–8
sm (1 Å=10
–8
sm=10
–10
m) yoki 10
–10
m tartibidadir. Bu 
kattalik atomning tashqi elektron orbitasi radiusini ifodalaydi. Yuz million atomni 
bir qatorga joylashtirsa 1 sm=10
–2
m uzunlikni egallaydi. Yadroning o’lchami (10
–
12

10
–13
)sm yoki (10
–14

10
–15
)m tartibidadir. 10
–13
sm=10
–15
m uzunlik bir Fermi 
deb qabul qilingan. Ya‘ni, 1 Fermi = 10
–15
m yoki 1 Fermi = 10
–13
sm. Energiya. 
Atom va yadro tadqiqotlarida energiyaning o’lchov birligi sifatida elektronvolt 
(eV), kiloelektronvolt (keV), megaelektronvolt (MeV) va gigaelektronvolt (GeV) 
birliklari ishlatiladi. Bir elektronvolt elektron elektr maydonida potensiallari farqi 
bir volt bo’lgan ikki nuqta orasida harakatlanganida olgan energiyasidir. Bir 
elektronvolt energiya va ish birliklari orasidagi bog’lanishlarni ko’raylik. Elektr 
maydonda zaryadni bir nuqtadan ikkinchi nuqtaga ko’chirishda maydon 
kuchlarining bajargan ishi quyidagicha aniqlanadi: A 

qU , (1) q – elektron 
zaryadi. O’lchov birligi SI – tizimida Kulon. Zaryad kattaligi q=1,6

10
–19
Kl. 1 
Kl=3

10
9 
SGSE zaryad birligi. U vaqtda: q=1,6

10
–19

3

10
9
=4,8

10
–10
CGSE 
zaryad birligi. U – potensiallar farqi, o’lchov birligi SI tizimida volt. Demak, 
mikrodunyoda energiya birliklari quyidagicha: 1 eV =1,6

10
–12
erg=1,6

10
–19
Joul; 
Bu birliklar asosida massa atom birligining energiya ekvivalentini aniqlash 
mumkin: 1 m.a.b = 931,5 MeV; 1 elektron massasi = 0,511 MeV. 

---

Tezlik. Har qanday harakatlar tezligining mutlaq chegarasi yorug’likning 
vakuumdagi tezligi hisoblanadi, ya‘ni: c = 3

10
10 
sm/s = 3

10
8
m/s. Yorug’lik 
tezligi bilan elektromagnit to’lqinlar va massaga ega bo’lmagan neytrino 
harakatlanadi. Massaga ega bo’lgan boshqa elementar zarralar yorug’lik tezligiga 
yaqin tezlikka ega bo’lishi mumkin, lekin yorug’lik tezligidan kichik. Vaqt. 
Uzunlik Fermilarda, tezlik yorug’lik tezligi ulushlarida o’lchanadigan 
mikrodunyoda hodisalar yuz beradigan vaqt masshtabi ham biz odatlangan vaqtdan 
farq qilish kerak. Agar 10 Fermi uzunlikni yorug’lik tezligiga bo’lsak, ya‘ni, zarra 
yorug’lik tezligi bilan harakatlanib yadroni diaametri bo’yicha kesib o’tishi uchun 
ketgan vaqti hisoblansa, quyidagi kattalik hosil bo’ladi: 

10
–23
sekund yadro vaqti 
deb ham yuritiladi, bu bilan elementar zarralar mikrodunyosida vaqt masshtabi 
aniqlanadi. 

---

Massa. Massa zarralarning inertligini va gravitatsion xossalarini ifodalaydi. Massa 
orqali zarraning zahira energiyasi aniqlanadi. Elementar zarralarning massa birligi 
sifatida elektronning tinchlikdagi massasi (m
e
): m
e
=9

10
–28
g=9

10
–31
kg qabul 
qilingan. Agar bu massa energetik birliklarda ifodalansa, elektron massasining 
energiyaga ekvivalentligi hosil bo’ladi: m
e
c 

0,511 MeV Atom va yadro 
fizikasida atom va yadro massalari massaning atom birliklarida o’lchanadi. 1962-
yilgacha massaning bir atom birligi qilib, kislorod neytral atomi massasining 1/16 
qismi qabul qilingan edi. 1962-yildan boshlab atom massasining yangi uglerod 
shkalasi qabul qilindi. Bunda massaning bir atom birligi qilib uglerod atomi 
massasining 1/12 qismi qabul qilindi. Massaning atom birligi qisqacha m.a.b 
ko’rinishida yoziladi. Bu birlik atom massasining xalqaro birligidir. 1 
m.a.b=1/12
12
C massasi. Uglerod shkalasida vodorod atomining massasi 
1,0078252, neytron massasi 1,0086654, elektron massasi 0,0005486 massa 
birligiga teng. Massaning atom birligini grammlarda ifodalash mumkin: ya‘ni, 1 
m.a.b=1,66

10
–24
g=1,66

10
–27
kg. Massaning bir atom birligining energiyaviy 
ekvivalenti (m=1,66

10
–24
g va c=3

10
10
sm/s), E=mc
2
=1,492

10
–3
erg. Harakat 
miqdor momenti. Harakat miqdor momentining kvant birligi qilib ħ qabul qilingan. 
Demak, ħ=1,054

10
–27
erg

s yoki ħ=1,054

10
–34
J

s.