Kvarklar
Kvark — Standart modeldagi fundamental zarra. Uning zaryadi
e
/
3
{\displaystyle e/3}
ga karrali boʻlib, erkin holda mavjud boʻla olmaydi. Biroq adronlar (kuchli o'zaro ta'sirda ishtirok etuvchi zarralar, masalan proton va neytron) tarkibida boʻladi. Kvarklarni strukturaga ega boʻlmagan nuqtaviy zaryadlar deb atash mumkin; ularning oʻlchami
∼
10
−
16
{\displaystyle \sim 10^{-16}}
sm tartibida boʻlishi aniqlangan. Bu oʻlcham protonning oʻlchamidan ming marta kichikdir.
Hozirgi kunda kvarklarning 6 xil turi (baʼzida aromatlar deb ham yuritiladi) maʼlum. Bundan tashqari, kvarklarning ichki xossalarini tavsiflash uchun „rang“ tushunchasi ham kiritilgan. Har bir kvarkka mos holda antikvark mavjud. Ular bir biridan kvant soni bilan farq qiladi.
Adronlar yanada kichik tarkibiy qismlardan tashkil topgani haqidagi gipotezani ilk bor M.Gellman va undan mustaqil ravishda 1964-yili J.Sveyg ilgari surgan.
Nomlanish tarixi
"Kvark" soʻzi Gellman tomonidan J.Joysning „Pominki po Finneganu“ asaridan olingan. Ushbu asar epizodlarining birida qushlar „Three quarks for Muster Mark!“ („Mister Mark uchun uchta kvark!“ deb tarjima qilish mumkin) deb qichqiradi. Bundan tashqari, R.Yakobson tomonidan ilgari surilgan variant ham mavjud boʻlib, unga koʻra, Joys ushbu soʻzni Venada boʻlgan vaqtida nemis tilidan oʻzlashtirgan. Nemis tilida quark soʻzi ikki xil maʼnoni anglatishi mumkin: 1) tvorog; 2) arzimagan narsa. Nemis tiliga esa ushbu soʻz gʻarbiy slavyan tillari oilasidan kelib qolgan (chex tilida tvaroh, yoki polyak tilida twarog). Irland fizigi Loxlin OʻRafertining fikriga koʻra, Joys Germaniyada boʻlgan vaqtida qishloq xoʻjalik yarmarkasida
D
r
e
i
M
a
r
k
f
u
¨
r
M
a
s
t
e
r
q
u
a
r
k
{\displaystyle Drei\ Mark\ f{\ddot {u}}r\ Masterquark}
(„Namunali tvorog uchun uch marka“) deb yozilgan reklama eʼlonini koʻrgan boʻlishi mumkin.
J.Sveyg kvarklarni tuzlar deb ham atagan. Lekin ushbu nom uzoq yashamadi va unutilib ketdi, chunki tuzlar toʻrtta, kvarklar esa birlamchi modelga koʻra toʻrtta boʻlgan.
Kvarklar mavjudligining isboti
Kuchli oʻzaro taʼsirning oʻziga xos xususiyatlaridan biri — konfaynment mavjudligi tufayli, kvarklarni erkin holda uchratish imkonsiz. Shu sababli koʻpchilikda u shunchaki matematik modellashtirish natijasi sifatida taassurot qoldiradi.
Quyida esa kvarklar haqiqatdan ham mavjud zarralar ekanligiga isbotlarni keltiramiz:
Shu sababli kvarklar modeli 1976-yilda umumjahon fiziklar hamjamiyati tomonidan tan olingan.
Kvarklarning asosiy xossalari
Kvarklar, hozircha maʼlum boʻlmagan sabablarga koʻra uchta avlodga ajraladi. Har bir avloddagi kvarklarning bittasi
+
2
3
{\displaystyle +{\frac {2}{3}}}
, ikkinchisi esa
−
1
3
{\displaystyle -{\frac {1}{3}}}
zaryadga ega.
Kvarklar kuchli, kuchsiz, gravitatsion hamda elektromagnit oʻzaro taʼsirlarda qatnashadi. Kuchli oʻzaro taʼsirda (glyuonlar ishtirokida) kvarklar rangini oʻzgartirishi mumkin, lekin ularning aromati (yaʼni hidi) oʻzgarmaydi. Kuchsiz oʻzaro taʼsirda, esa, aksincha, kvarklarning aromati oʻzgaradi, rangi esa oʻzgarmaydi. Kuchli oʻzaro taʼsirning oʻziga xos tabiati tufayli, yolgʻiz kvark hech qachon boshqa kvarklardan uzoqqa ketolmaydi. Ular erkin holda boʻla olmaydi (bu hodisani konfaynment deb ataladi). Kvarklarning bir nechtasidan iborat boʻlgan kombinatsiyasi „rangsiz“ adronlarni hosil qiladi.
Kvarklar nazariyasining matematik apparati SU(3) izospin almashtirishlar bilan bogʻliq. Ushbu nazariya eksperimentda tasdiqlangan boʻlib, haqiqatdan ham kvarklar oʻrtasidago oʻzaro taʼsir SU(3) almashtirishlarga nisbatan invariantlikni saqlab qoladi.
Kvark va antikvark annigilyatsiyalanishi mumkin. Bir xil tipli turli zaryadlarga ega boʻlgan kvarklar, qoidaga binoan, ikkita foton hosil boʻlishi bilan roʻy beradigan annigilyatsiyaga uchraydi (yaʼni elektromagnit oʻzaro taʼsir katta rol oʻynaydi). Masalan, kvark va antikvarkning kombinatsiyasidan (
u
u
¯
{\displaystyle u{\overline {u}}}
—
d
d
¯
{\displaystyle d{\overline {d}}}
)tashkil topgan neytral
π
0
{\displaystyle \pi ^{0}}
— mezon, elektromagnit annigilyatsiya yoʻli bilan parchalanadi.
Neytral piondan ogʻirroq boʻlgan zarralar (
J
/
ψ
{\displaystyle J/\psi }
-mezon,
Υ
{\displaystyle \Upsilon }
-mezon), kuchli oʻzaro taʼsir hamda ikki yoki uchta glyuon ishtirokida annigilyatsiyaga uchraydi. Yuqori energiyalarda adronlar orasidagi toʻqnashuvlarda kuchsiz oʻzaro taʼsir kesimining ortib borishi kuzatiladi. Natijada kvark va antikvark virtual yoki real
W
±
{\displaystyle W^{\pm }}
-bozon hamda
Z
0
{\displaystyle Z^{0}}
-bozonlarni hosil qiladi. Shuni alohida taʼkidlash lozimki, annigilyatsiyalanayotgan kvark va antikvark bir xil tipli boʻlishi shart emas. Masalan, zaryadlangan pi-mezonning parchalanishini koʻrib chiqishimiz mumkin:
π
+
→
μ
+
+
ν
μ
{\displaystyle \pi ^{+}\rightarrow \mu ^{+}+\nu _{\mu }}
. Ushbu mezon parchalanishida kuchsiz oʻzaro taʼsir ustunlik qiladi, natijada
d
¯
u
{\displaystyle {\overline {d}}u}
kvarklar juftligi annigilyatsiyaga uchrab virtual
W
+
{\displaystyle W^{+}}
-bozonlarni, undan soʻng esa leptonlar juftligini hosil qiladi. Baʼzida esa ushbu jarayonga teskari boʻlgan, yaʼni kvark-antikvark juftligining hosil boʻlishi ham uchrab turadi.
J = to'liq burchak momenti, B = barion zaryadi, Q = elektr zaryadi, I3 = izospin, C = maftunkorlik, S = g'alatilik, T = yuqori, B′ = quyi. * top kvark massasining qiymatidagi bunday qiymatlar ikki xil chetlanishga: statistik hamda sistematik chetlanishga mos keladi.
Kvarklarning fundamental oʻzaro taʼsirlardagi ishtiroki
Kuchsiz oʻzaro taʼsir natijasida kvarklar oʻz aromatini oʻzgartirishi mumkin.
W
{\displaystyle W}
-bozon yutish yoki chiqarish bilan amalga oshadigan parchalanish reaksiyalarida „yuqori“ (up) tipga ega boʻlgan kvarklar (up, charm, truth/top), „quyi“ (down) tipdagi kvarklar (down, strange, beauty/bottom)ga aylanishi mumkin. Ushbu hodisa orqali
β
{\displaystyle \beta }
-parchalanishni tushuntirish mumkin.
n
→
p
+
e
−
+
ν
¯
e
{\displaystyle n\rightarrow p+e^{-}+{\overline {\nu }}_{e}}
u
d
d
→
u
u
d
+
e
−
+
ν
¯
e
{\displaystyle udd\rightarrow uud+e^{-}+{\overline {\nu }}_{e}}
Ushbu reaksiyani Feynman diagrammasi orqali rasmdagi kabi tasvirlash mumkin. Beta parchalanish, hozirda tibbiyotda pozitron-emission tomografiya (PET) da, bundan tashqari neytrinoni aniqlash maqsadida keng qoʻllaniladi.
Beta-parchalanish uchun CKM-matritsa (Cabibbo-Kobayashi-Masakawa) quyidagi koʻrinishga ega boʻladi:
[
|
V
u
d
|
|
V
u
s
|
|
V
u
b
|
|
V
c
d
|
|
V
c
s
|
|
V
c
b
|
|
V
t
d
|
|
V
t
s
|
|
V
t
b
|
]
≈
[
0.974
0.225
0.003
0.225
0.973
0.041
0.009
0.040
0.999
]
{\displaystyle {\begin{bmatrix}|V_{\mathrm {ud} }|&|V_{\mathrm {us} }|&|V_{\mathrm {ub} }|\\|V_{\mathrm {cd} }|&|V_{\mathrm {cs} }|&|V_{\mathrm {cb} }|\\|V_{\mathrm {td} }|&|V_{\mathrm {ts} }|&|V_{\mathrm {tb} }|\end{bmatrix}}\approx {\begin{bmatrix}0.974&0.225&0.003\\0.225&0.973&0.041\\0.009&0.040&0.999\end{bmatrix}}}
Bu yerda
V
i
j
{\displaystyle V_{ij}}
— kvarklar aromatining
i
{\displaystyle i}
dan
j
{\displaystyle j}
turga oʻzgarishini bildiradi.
Koʻrinib turibdiki, kvarklar uchun ushbu matritsa birlik matritsaga juda yaqin.
Yana qarang
Manbalar
uz.wikipedia.org