Қазіргі жаратылыстану ғылымындағы материяның қозғалысын, оның өзін-өзі дамыту қабілетін, сондай-ақ материалдық объектілердің байланысы мен өзара әрекетін түсіну туралы. Негізгі бөлшектер «емес» бөлшек қалай жұмыс істейді
Лептондар күшті әсерлесуге қатыспайды. электрон. позитрон. мюон. нейтрино – жеңіл бейтарап бөлшек, ол тек әлсіз және гравитациялық әрекеттесу. нейтрино (# ағын). кварктар. әрекеттесу тасымалдаушылары: жарықтың фотон кванты...
«Негізгі зерттеулер» сұранысы осында қайта бағытталады; басқа мағыналарды да қараңыз. Фундаменталды ғылым – іргелі құбылыстарға (соның ішінде... ... Wikipedia) теориялық және эксперименттік ғылыми зерттеулерді болжайтын білім саласы.
«Элементар бөлшектер» сұранысы осында қайта бағытталады; басқа мағыналарды да қараңыз. Элементар бөлшек – құрамдас бөліктерге бөлінбейтін субядролық масштабтағы микрообъектілерге қатысты ұжымдық термин. ... ... Википедияда болуы керек
Элементар бөлшек - құрамдас бөліктерге бөлінбейтін (немесе әлі дәлелденбеген) субядролық масштабтағы микро объектілерге қатысты ұжымдық термин. Олардың құрылымы мен мінез-құлқын бөлшектер физикасы зерттейді. Тұжырымдама... ...Википедия
электрон- ▲ негізгі бөлшек, элементі, заряды электроны теріс зарядты элементар элементар бөлшек электр заряды. ↓ … Орыс тілінің идеографиялық сөздігі
Элементар бөлшек - құрамдас бөліктерге бөлінбейтін (немесе әлі дәлелденбеген) субядролық масштабтағы микро объектілерге қатысты ұжымдық термин. Олардың құрылымы мен мінез-құлқын бөлшектер физикасы зерттейді. Тұжырымдама... ...Википедия
Бұл терминнің басқа да мағыналары бар, Нейтрино (мағыналарын) қараңыз. электронды нейтрино мюон нейтрино тау нейтрино Таңбасы: νe νμ ντ Құрамы: элементар бөлшектер Отбасы: Фермиондар ... Wikipedia
Өзара әрекеттесу процестеріне электромагниттік өрістің (Электромагниттік өрісті қараңыз) қатысуымен сипатталатын іргелі өзара әрекеттесу түрі (гравитациялық, әлсіз және күшті). Электромагниттік өріс (кванттық физикада... ... Ұлы Совет энциклопедиясы
Ең түсініксіз философиялардың бірі. Мына мағыналардың біреуі (немесе кейбірі) берілетін ұғымдар: 1) айқындаушы белгілері кеңістігі, кеңістіктегі орналасуы, массасы, салмағы, қозғалысы, инерциясы, қарсылығы,... ... болып табылатын нәрсе. Философиялық энциклопедия
Кітаптар
- Гравитацияның кинетикалық теориясы және материяның біртұтас теориясының негіздері, В.Я. Табиғаттың барлық материалдық объектілері (материалдық та, өріс те) дискретті. Олар элементар жіп тәрізді бөлшектерден тұрады. Деформацияланбаған іргелі жол – өріс бөлшектері...
Қызықты мақала
Жақында Үлкен адрон коллайдерінде болып жатқан тағы бір тәжірибені бақылаған физиктер ақыры Хиггс бозонының немесе көптеген журналистер оны «құдай бөлшегі» деп атайтын іздерін таба алды. Бұл коллайдердің құрылысы толығымен ақталғанын білдіреді - ақыр соңында, ол дәл осы ұсталмайтын бозонды ұстау үшін жасалған.
CMS детекторының көмегімен Үлкен адрон коллайдерінде жұмыс істейтін физиктер алғаш рет екі Z бозонының туылуын анықтады - бұл Хиггс бозонының «ауыр» нұсқасының бар екендігінің дәлелі болуы мүмкін оқиғалар түрлерінің бірі. Дәлірек айтсақ, 10 қазанда CMS детекторы алғаш рет төрт мюонның пайда болуын анықтады. Қайта құрудың алдын ала нәтижелері ғалымдарға бұл оқиғаны екі бейтарап калибрлі Z бозондарын өндіруге үміткер ретінде түсіндіруге мүмкіндік берді.
Менің ойымша, қазір біз аздап шегініп, бұл мюондар, бозондар және басқа элементар бөлшектердің не екенін айту керек. Кванттық механиканың стандартты моделіне сәйкес, бүкіл әлем бір-бірімен байланыста болған кезде масса мен энергияның барлық белгілі түрлерін тудыратын әртүрлі элементар бөлшектерден тұрады.
Барлық материя, мысалы, 12 негізгі фермион бөлшектерінен тұрады: электрон, мюон, тау лептон сияқты 6 лептон және нейтриноның үш түрі және 6 кварк (u, d, s, c, b, t), олар Фермиондардың үш буыны біріктіріледі. Фермиондар бос күйде болуы мүмкін бөлшектер, бірақ кварктар басқа бөлшектердің құрамына кірмейді, мысалы, белгілі протондар мен нейтрондар;
Сонымен қатар, бөлшектердің әрқайсысы белгілі бір әрекеттесу түріне қатысады, олардың, біз есімізде, тек төртеуі бар: электромагниттік, әлсіз (атомдық ядроның β-ыдырауы кезіндегі бөлшектердің өзара әрекеттесуі), күшті (бұл сияқты көрінеді). атом ядросын бірге ұстаңыз) және гравитациялық. Соңғысы, мысалы, гравитацияның нәтижесі стандартты үлгіде қарастырылмайды, өйткені гравитон (оны қамтамасыз ететін бөлшек) әлі табылған жоқ.
Басқа түрлермен бәрі қарапайым - физиктер оларға қатысатын бөлшектерді көру арқылы біледі. Мысалы, кварктар күшті, әлсіз және электромагниттік әсерлесуге қатысады; зарядталған лептондар (электрон, мюон, тау-лептон) – әлсіз және электромагниттіктерде; нейтрино – тек әлсіз әрекеттесулерде.
Алайда, осы «массалық» бөлшектерден басқа, виртуалды бөлшектер деп аталатындар да бар, олардың кейбіреулері (мысалы, фотон) мүлдем массасы жоқ. Шынымды айтсам, виртуалды бөлшектер физикалық шындықтан гөрі математикалық құбылыс, өйткені оларды бұрын ешкім «көрмеген». Дегенмен, әртүрлі эксперименттерде физиктер олардың өмір сүруінің іздерін байқай алады, өйткені, өкінішке орай, бұл өте қысқа мерзімді.
Бұл қызықты бөлшектер қандай? Олар кейбір өзара әрекеттесу сәтінде ғана туады (жоғарыда сипатталғандардан), содан кейін олар ыдырайды немесе негізгі бөлшектердің бірімен жұтылады. Олар өзара әрекеттесуді «береді», яғни іргелі бөлшектермен байланыса отырып, олардың сипаттамаларын өзгертеді, соның арқасында өзара әрекеттесу іс жүзінде орын алады.
Мәселен, мысалы, ең жақсы зерттелген электромагниттік өзара әрекеттесулерде электрондар үнемі виртуалды массасыз бөлшектер фотондарын жұтып, шығарады, нәтижесінде электрондардың қасиеттері біршама өзгереді және олар, мысалы, бағытталған сияқты ерліктерге қабілетті болады. қозғалыс (яғни электр тогы) немесе басқа энергия деңгейіне «секіру» (өсімдіктердегі фотосинтез кезінде болатындай). Виртуалды бөлшектер өзара әрекеттесудің басқа түрлерінде де жұмыс істейді.
Фотоннан басқа заманауи физика бозондар мен глюондар деп аталатын виртуалды бөлшектердің тағы екі түрін біледі. Бозондар қазір біз үшін ерекше қызықты - барлық өзара әрекеттесулерде іргелі бөлшектер оларды үнемі алмастырады және сол арқылы бір-біріне әсер етеді деп саналады. Бозондардың өздері массасы жоқ бөлшектер болып саналады, дегенмен кейбір тәжірибелер бұл мүлдем дұрыс емес екенін көрсетеді - W- және Z-бозондары қысқа уақыт ішінде масса ала алады.
Ең жұмбақ бозондардың бірі - дәл сол Хиггс бозоны, оның іздерін анықтау үшін, шын мәнінде, Үлкен адрон коллайдері салынған. Бұл жұмбақ бөлшек Әлемдегі ең көп және маңызды бозондардың бірі болып саналады.
Сонау 1960 жылдары ағылшын профессоры Питер Хиггс гипотезаны ұсынды, оған сәйкес Ғаламдағы барлық материя әртүрлі бөлшектердің қандай да бір бастапқы іргелі принциппен әрекеттесуінен (Үлкен жарылыс нәтижесінде) пайда болды, ол кейінірек оның атымен аталды. Ол Әлемге көрінбейтін өріс енеді, ол арқылы кейбір элементар бөлшектер кейбір бозондармен «өсіп», сол арқылы масса алады, ал басқалары, мысалы, фотондар, салмағы бойынша ауыртпалықсыз қалады деп ұсынды.
Ғалымдар қазір екі мүмкіндікті - «жеңіл» және «ауыр» нұсқалардың болуын қарастыруда. Массасы 135-ден 200 гигаэлектронвольтке дейінгі «жеңіл» Хиггс W бозондарының жұптарына, ал бозон массасы 200 гигаэлектронвольт немесе одан да көп болса, онда жұп Z бозондарына ыдырауы керек, олар өз кезегінде жұп электрондар немесе мюондар тудырады. .
Хиггстің жұмбақ бозоны ғаламдағы барлық нәрсені «жаратушы» болып табылады. Сондықтан да болар, Нобель сыйлығының лауреаты Леон Ледерман оны «құдай бөлшектері» деп атаған. Бірақ бұқаралық ақпарат құралдарында бұл мәлімдеме біршама бұрмаланып, «Құдайдың бір бөлшегі» немесе «Құдайдың бөлшегі» сияқты естіле бастады.
«Құдай бөлшектерінің» болуының іздерін қалай алуға болады? Хиггс бозоны коллайдердің үдеткіш сақинасындағы протондардың нейтринолармен соқтығысуы кезінде пайда болуы мүмкін деп есептеледі. Бұл жағдайда, біздің есімізде, ол бірден тіркелуі мүмкін бірқатар басқа бөлшектерге (атап айтқанда, Z-бозондарға) ыдырауы керек.
Рас, детекторлардың өзі Z-бозондарды анықтай алмайды, себебі бұл қарапайым бөлшектердің (шамамен 3×10-25 секунд) қызмет ету мерзімі, бірақ олар Z-бозондары айналатын мюондарды «ұстап» алады.
Естеріңізге сала кетейін, мюон – теріс электр заряды және спині ½ болатын тұрақсыз элементар бөлшек. Ол қарапайым атомдарда кездеспейді, бұған дейін ол жарық жылдамдығына жақын ғарыштық сәулелерде ғана табылған. Мюонның өмір сүру уақыты өте қысқа – ол бар болғаны 2,2 микросекундта өмір сүреді, содан кейін электронға, электронды антинейтриноға және мюондық нейтриноға ыдырайды.
Мюондарды протон мен нейтриноның жоғары жылдамдықпен соқтығысуы арқылы жасанды түрде жасауға болады. Алайда, ұзақ уақыт бойы мұндай жылдамдыққа жету мүмкін болмады. Бұл Үлкен адрон коллайдерін салу кезінде ғана мүмкін болды.
Ақырында алғашқы нәтижелер де алынды. Үстіміздегі жылдың 10 қазанында өткен тәжірибе барысында протонның нейтриномен соқтығысуы нәтижесінде төрт мюонның тууы тіркелді. Бұл екі бейтарап калибрлі Z-бозондарының пайда болғанын дәлелдейді (олар әрқашан осындай оқиғалар кезінде пайда болады). Бұл Хиггс бозонының болуы миф емес, шындық екенін білдіреді.
Дегенмен, ғалымдар бұл оқиғаның өзі Хиггс бозонының туылуын көрсетпейді, өйткені басқа оқиғалар төрт мюонның пайда болуына әкелуі мүмкін. Дегенмен, бұл Хиггс бөлшектерін тудыруы мүмкін оқиғалардың бірінші түрі. Белгілі бір масса диапазонында Хиггс бозонының бар екендігі туралы сенімді түрде айту үшін ұқсас оқиғалардың айтарлықтай санын жинақтау және алынған бөлшектердің массаларының қалай таралатынын талдау қажет.
Дегенмен, сіз не айтсаңыз да, «құдай бөлшектерінің» бар екенін дәлелдеуге алғашқы қадам жасалды. Мүмкін, одан әрі эксперименттер жұмбақ Хиггс бозоны туралы көбірек ақпарат бере алады. Егер ғалымдар оны ақырында «ұстап» алса, онда олар Үлкен жарылыстан кейін 13 миллиард жыл бұрын болған жағдайларды, яғни біздің Ғалам дүниеге келген жағдайларды қайта жасай алады.
| Буын | Зарядты кварктер (+2/3) | Зарядты кварктер (−1/3) | ||||||
| Кварк/антикварк таңбасы | Масса (МеВ) | Кварктың/антикварктың атауы/дәмі | Кварк/антикварк таңбасы | Масса (МеВ) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | u-кварк (up-кварк) / анти-у-кварк | texvcтабылмады; Орнату анықтамасын математика/README бөлімінен қараңыз.: u / \, \overline(u)
|
1,5-тен 3-ке дейін | d-кварк (даун-кварк) / анти-д-кварк | Өрнекті талдау мүмкін емес (Орындалатын файл texvcтабылмады; Орнату анықтамасын математика/README бөлімінен қараңыз.: d / \, \overline(d)
|
4,79±0,07 | ||
| 2 | с-кварк (чарм-кварк) / анти-к-кварк | Өрнекті талдау мүмкін емес (Орындалатын файл texvcтабылмады; Орнату анықтамасын математика/README бөлімінен қараңыз.: c / \, \overline(c)
|
1250 ± 90 | с-кварк (біртүрлі кварк) / анти-с-кварк | Өрнекті талдау мүмкін емес (Орындалатын файл texvcтабылмады; Орнату анықтамасын математика/README бөлімінен қараңыз: s / \, \overline(s)
|
95 ± 25 | ||
| 3 | т-кварк (топ-кварк) / анти-т-кварк | Өрнекті талдау мүмкін емес (Орындалатын файл texvcтабылмады; Орнату анықтамасын математика/README бөлімінен қараңыз.): t / \, \overline(t)
|
174 200 ± 3300 | b-кварк (төменгі-кварк) / анти-б-кварк | Өрнекті талдау мүмкін емес (Орындалатын файл texvcтабылмады; Орнату анықтамасын математика/README бөлімінен қараңыз.: b / \, \overline(b)
|
4200 ± 70 | ||
Сондай-ақ қараңыз
«Негізгі бөлшек» мақаласына пікір жазу
Ескертпелер
Сілтемелер
- С.А.Славатинский// Мәскеу физика-техникалық институты (Долгопрудный, Мәскеу облысы)
- Славатинский С.А.
- // СОЗ, 2001, №2, б. 62–68 мұрағат http://web.archive.org/web/20060116134302/http://journal.issep.rssi.ru/annot.php?id=S1176
- //nuclphys.sinp.msu.ru
- // second-physics.ru
- //physics.ru
- //physics.ru
- //physics.ru
| // nature.web.ru | Жалпы салыстырмалық теориясының ең танымал формуласы - энергия массасының сақталу заңы Бұл физика туралы мақаланың жобасы. |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Буын | Зарядты кварктер (+2/3) | Зарядты кварктер (−1/3) | ||||||
| Кварк/антикварк таңбасы | Масса (МеВ) | Кварктың/антикварктың атауы/дәмі | Кварк/антикварк таңбасы | Масса (МеВ) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | u-кварк (up-кварк) / анти-у-кварк | 1,5-тен 3-ке дейін | d-кварк (даун-кварк) / анти-д-кварк | 4,79±0,07 | ||||
| 2 | с-кварк (чарм-кварк) / анти-к-кварк | 1250 ± 90 | с-кварк (біртүрлі кварк) / анти-с-кварк | 95 ± 25 | ||||
| 3 | т-кварк (топ-кварк) / анти-т-кварк | 174 200 ± 3300 | b-кварк (төменгі-кварк) / анти-б-кварк | 4200 ± 70 | ||||
Сондай-ақ қараңыз
«Негізгі бөлшек» мақаласына пікір жазу
Ескертпелер
Сілтемелер
- С.А.Славатинский// Мәскеу физика-техникалық институты (Долгопрудный, Мәскеу облысы)
- Славатинский С.А.
- // СОЗ, 2001, №2, б. 62–68 мұрағат http://web.archive.org/web/20060116134302/http://journal.issep.rssi.ru/annot.php?id=S1176
- //nuclphys.sinp.msu.ru
- // second-physics.ru
- //physics.ru
- //physics.ru
- //physics.ru
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
бөлшектер
Негізгі бөлшекті сипаттайтын үзіндіБилибинге барған мырзалар, зайырлы, жас, бай, көңілді адамдар Венада да, мұнда да бөлек үйірме құрды, оны осы үйірменің басшысы болған Билибин біздікі, les nftres деп атады. Тек қана дипломаттардан тұратын бұл шеңбердің соғыс пен саясатқа, жоғары қоғам мүдделеріне, кейбір әйелдермен қарым-қатынасқа және қызметтің клерикалдық жағына еш қатысы жоқ өз мүдделері болған сияқты. Бұл мырзалар, шамасы, князь Андрейді өз шеңберлеріне өз адамдарының бірі ретінде қабылдады (олар азғана құрмет). Әдептілігінен және әңгімеге кірісетін тақырып ретінде оған әскер мен шайқас туралы бірнеше сұрақтар қойылып, әңгіме тағы да біркелкі емес, көңілді әзіл мен өсекке айналды.
«Бірақ бұл өте жақсы, - деді біреуі әріптесінің сәтсіздігін айтып, - әсіресе жақсысы, канцлер оның Лондонға тағайындалуын жоғарылату екенін және оған осылай қарау керек екенін айтты». Сіз оның фигурасын бір уақытта көресіз бе?...
«Бірақ ең сорақысы, мырзалар, мен сізге Курагинді беремін: адам бақытсыздыққа ұшырады, ал бұл Дон Жуан, бұл қорқынышты адам оны пайдаланып жатыр!»
Князь Ипполит Вольтер креслосында жатты, аяқтары қолының үстінен айқасты. Ол күлді.
«Парлез мои де ка, [Келіңіз, келіңіз]», - деді ол.
- О, Дон Жуан! О, жылан! – деген дауыстар естілді.
«Сіз білмейсіз бе, Болконский, - деп Билибин князь Андрейге қарады, - француз армиясының барлық сұмдықтары (мен орыс әскерін айттым) бұл адамның әйелдер арасында істегенімен салыстырғанда ештеңе емес».
«La femme est la compagne de l"homme, [Әйел – еркектің досы]», - деді ханзада Ипполит және оның көтерілген аяқтарына лорнетканы қарап бастады.
Билибин мен біздікілер Ипполиттің көзіне қарап күлді. Князь Андрей, ол (мойындауға тура келді) әйелін қызғанатын бұл Ипполиттің бұл қоғамда ақымақ екенін көрді.
«Жоқ, мен сені Курагинмен емдеуім керек», - деді Билибин Болконскийге үнсіз. – Ол саясат туралы айтқанда сүйкімді, оның маңыздылығын көру керек.
Ол Ипполиттің қасына отырды да, маңдайына қатпар жинап, онымен саясат туралы әңгіме бастады. Князь Андрей және басқалары екеуін де қоршап алды.
"Le cabinet de Berlin ne peut pas exprimer un sentiment d" альянсы, - деп бастады Ипполит барлығына көзбен қарап, "sans exprimer... comme dans sa derieniere note... vous comprenez... vous comprenez... et puis" si sa Majeste l"Empereur ne deroge pas au principe de notre alliance... [Берлин кабинеті одақ туралы өз пікірін білдірмей... білдіре алмайды... соңғы жазбасындағыдай... түсінесіз... түсінесіз.. дегенмен, ұлы мәртебелі император біздің одақтың мәнін өзгертпесе...]
— Attendez, je n'ai pas fini..., - деді ол князь Андрейге оның қолын ұстап. Ет...» Ол кідірді. – On ne pourra pas imputer a la fin de non recevoir notre depeche du 28 қараша. Voila comment tout cela finira. [Күте тұрыңыз, мен аяқтаған жоқпын. Менің ойымша, араласпаудан гөрі, интервенция күштірек болады... Ал егер біздің 28 қарашадағы жөнелтілім қабылданбаса, істі бітті деп қарау мүмкін емес. Мұның бәрі қалай аяқталады?]
Ол Болконскийдің қолын босатып жіберді, бұл оның қазір толығымен аяқталғанын көрсетті.
«Демосфен, je te reconnais au caillou que tu as cache dans ta bouche d"or! [Демосфен, мен сені алтын еріндеріңе тығып жүрген тасқа қарап танимын!] - деді Билибин, шашының қалпағы басына жылжыған. рахат.
Барлығы күлді. Ипполит бәрінен де қатты күлді. Ол азап шекті, тұншығып жатты, бірақ оның үнемі қимылсыз жүзін созған жабайы күлкіге қарсы тұра алмады.
– Жарайды, мырзалар, – деді Билибин, – Болконский менің үйдегі және осында, Брунндағы қонағым, мен оны осы жердегі өмірдің барлық қуаныштарына қолымнан келгенше сыйлағым келеді. Егер біз Бруннда болсақ, оңай болар еді; бірақ бұл жерде, dans ce vilain trou morave [осы жағымсыз Моравия шұңқырында], бұл қиынырақ, мен бәріңізден көмек сұраймын. Il faut lui faire les honneurs de Brunn. [Біз оған Бруннды көрсетуіміз керек.] Сіз театрды басқарасыз, мен – қоғам, сіз, Ипполит, әрине – әйелдер.
– Біз оған Амелиді көрсетуіміз керек, ол сүйкімді! – деді біріміз саусақтарының ұшын сүйіп.
«Жалпы, бұл қанішер солдат, - деді Билибин, - адамгершілік көзқарастарға айналдыру керек».
«Мен сіздердің қонақжайлылығыңызды пайдалана алмаймын, мырзалар, енді менің кететін кезім», - деді Болконский сағатына қарап.
- Қайда?
- Императорға.
- ТУРАЛЫ! О! О!
- Ал, қош бол, Болконский! Қош бол, ханзада; «Кешкі асқа ертерек кел» деген дауыстар естілді. - Біз сізге қамқорлық жасаймыз.
«Императормен сөйлескен кезде азық-түлік пен маршруттарды жеткізу тәртібін барынша мақтауға тырысыңыз», - деді Билибин Болконскийді алдыңғы залға шығарып салып.
«Мен мақтағым келеді, бірақ мен біле алмаймын», - деп жауап берді Болконский күліп.
– Жарайды, жалпы, мүмкіндігінше көп сөйлес. Оның құмарлығы – аудитория; бірақ оның өзі сөйлегенді ұнатпайды және қалай екенін де білмейді, сіз көресіз.
Микроәлемде болып жатқан құбылыстарды сипаттау кезінде физикалық шамалардың өлшем бірліктері физика заңдарының математикалық жазуы арқылы анықталатын негізгі және туынды болып бөлінеді.
Барлық физикалық құбылыстар кеңістікте және уақытта болатындықтан, негізгі өлшем бірліктері ең алдымен ұзындық пен уақыт бірліктері, содан кейін масса бірлігі ретінде алынады. Негізгі өлшем бірліктері: ұзындықтар л, уақыт t, массасы m - белгілі бір өлшемді алады. Туынды бірліктердің өлшемдері белгілі бір физикалық заңдылықтарды білдіретін формулалар арқылы анықталады.
Негізгі физикалық бірліктердің өлшемдері іс жүзінде оларды пайдалану ыңғайлы болатындай етіп таңдалады.
SI жүйесінде келесі өлшемдер қабылданған: ұзындықтар [ л] = м (метр), уақыт [t] = с (секунд), масса [t] = кг (килограмм).
CGS жүйесінде негізгі өлшем бірліктері үшін келесі өлшемдер қабылданады: ұзындық [/] = см (сантиметр), уақыт [t] = с (секунд) және масса [t] = g (грамм). Микроәлемде болып жатқан құбылыстарды сипаттау үшін SI және CGS бірліктерін пайдалануға болады.
Микроәлемдегі құбылыстардағы ұзындық, уақыт және масса шамаларының ретін бағалап көрейік.
Жалпы қабылданғаннан басқа халықаралық жүйелер SI және CGS бірліктері әмбебап физикалық тұрақтыларға негізделген «бірліктердің табиғи жүйелерін» де пайдаланады. Бұл бірліктер жүйелері әсіресе өзекті және әртүрлі физикалық теорияларда қолданылады. Табиғи бірлік жүйесінде негізгі бірліктер ретінде іргелі тұрақтылар алынады: вакуумдегі жарық жылдамдығы − c, Планк тұрақтысы − ћ, гравитациялық тұрақтысы G N, Больцман тұрақтысы − k: Авогадро саны − N A және т.б. Табиғи жүйеде Планк бірліктері қабылданған c = ћ = G N = k = 1. Бұл бірліктер жүйесі космологияда кванттық және гравитациялық әсерлер бір уақытта маңызды болатын процестерді сипаттау үшін қолданылады (Қара тесіктер теориялары, ерте Ғаламның теориялары).
Табиғи бірлік жүйесінде ұзындықтың натурал бірлігі мәселесі шешіледі. Мұны М бөлшектің массасымен анықталатын Комптон толқын ұзындығы λ 0 деп санауға болады: λ 0 = ћ/Мс.
Ұзындығыобъектінің өлшемін сипаттайды. Сонымен, электрон үшін классикалық радиус r 0 = e 2 /m e c 2 = 2,81794·10 -13 см (e, m e - электронның заряды мен массасы). Электронның классикалық радиусы e заряды бар зарядталған шардың радиусының мағынасына ие (таралу сфералық симметриялы), бұл кезде шардың электростатикалық өрісінің энергиясы ε = γе 2 /r 0 қалған бөлігіне тең. электронның энергиясы m e c 2 (жарықтың Томпсон шашырауын қарастырғанда қолданылады).
Бор орбитасының радиусы да қолданылады. Ол қозбаған сутегі атомында электронның болуы ықтимал ядродан қашықтық ретінде анықталады.
a 0 = ћ 2 /m e e 2 (SGS жүйесінде) және a 0 = (α/4π)R = 0,529·10 -10 м (SI жүйесінде), α = 1/137.
Нуклон өлшемі r ≈ 10 -13 см (1 фемтометр). Атомдық жүйелерге тән өлшемдер 10 -8, ядролық жүйелер 10 -12 ÷ 10 -13 см.
Уақыткең диапазонда өзгереді және R қашықтығының объектінің v жылдамдығына қатынасы ретінде анықталады. Микрообъектілер үшін τ улану = R/v = 5·10 -12 см/10 9 см/с ~ 5·10 -22 с;
τ элементі h = 10 -13 см/3·10 10 см/с = 3·10 -24 с.
Көпшілікобъектілер 0-ден M-ге дейін өзгереді. Осылайша, электронның массасы m e ≈ 10 -27 г, протонның массасы
m р ≈ 10 -24 г (SGS жүйесі). Атомдық және ядролық физикада қолданылатын бір атомдық масса бірлігі, 1 аму. = М(С)/12 көміртек атомының масса бірлігінде.
Микрообъектілердің негізгі сипаттамаларына электр заряды, сондай-ақ элементар бөлшекті анықтауға қажетті сипаттамалар жатады.
Электр заряды
бөлшектер Q әдетте электрон зарядының өлшем бірліктерімен өлшенеді. Электрон заряды e = 1,6·10 -19 кулон. Бос күйдегі бөлшектер үшін Q/e = ±1,0, ал адрондардың құрамына кіретін кварктар үшін Q/e = ±2/3 және ±1/3.
Ядролардағы заряд ядродағы Z протондарының санымен анықталады. Протонның заряды абсолютті мәні бойынша электронның зарядына тең.
Элементар бөлшекті анықтау үшін мынаны білу керек:
I – изотоптық спин;
J – меншікті бұрыштық импульс – спин;
P – кеңістіктік паритет;
С – заряд паритеті;
G – G-паритет.
Бұл ақпарат I G (J PC) формуласы түрінде жазылған.
Айналдыру− бөлшектің маңызды сипаттамаларының бірі, ол үшін іргелі Планк тұрақтысы h немесе ћ = h/2π = 1,0544·10 -27 [erg-s] пайдаланылады. Бозондарда ћ бірлікте бүтін спин бар: (0,1, 2,...)ћ, фермиондарда жартылай бүтін спин (1/2, 3/2,.. .)ћ. Суперсимметриялық бөлшектер класында фермиондар мен бозондардың спиндік мәндері кері өзгереді.
Күріш. 4 суреттейді физикалық мағынасырадиусы r = 1 см шеңберде v = 1 см/с жылдамдықпен қозғалатын массасы m = 1 г бөлшектің бұрыштық импульсінің классикалық концепциясына ұқсас J spin Классикалық физикада бұрыштық импульс J = mvr = L (L – орбиталық момент). Кванттық механикада шеңбер бойымен қозғалатын объектінің бірдей параметрлері үшін J = = 10 27 ћ = 1 эрг·с, мұндағы ћ = 1,05·10 -27 эрг·с.
Элементар бөлшектің спинінің оның импульсінің бағытына проекциясы спираль деп аталады. Ерікті спині бар массасы жоқ бөлшектің спиралділігі тек екі мәнді қабылдайды: бөлшек импульсінің бағыты бойынша немесе оған қарсы. Фотон үшін спиральдың мүмкін мәндері ±1-ге тең, массасы жоқ нейтрино үшін спираль ±1/2-ге тең.
Атом ядросының спиндік бұрыштық импульсі кванттық жүйені құрайтын элементар бөлшектердің спиндерінің векторлық қосындысы және осы бөлшектердің жүйе ішіндегі қозғалысына байланысты орбиталық бұрыштық моменттері ретінде анықталады. Орбиталық импульс ||, және спиндік импульс || дискретті мағынаға ие болады. Орбиталық импульс || = ћ[ л(л+1)] 1/2 , мұндағы л− орбиталық кванттық сан (0, 1,2,... мәндерін қабылдай алады), меншікті бұрыштық импульс || = ћ 1/2 мұндағы s – спиндік кванттық сан (нөлдік, бүтін немесе жартылай бүтін J мәндерін қабылдай алады, жалпы бұрыштық импульс + = қосындысына тең.
Туынды бірліктерге: бөлшектердің энергиясы, жылдамдық, релятивистік бөлшектерді ауыстыру жылдамдығы, магниттік момент және т.б.
Энергиятыныштықтағы бөлшек: E = mc 2 ; қозғалатын бөлшек: E = m 2 c 4 + p 2 c 2.
Релятивистік емес бөлшектер үшін: E = mc 2 + p 2 /2m; релятивистік бөлшектер үшін, массасы m = 0: E = орт.
Энергия бірліктері - эВ, кеВ, МэВ, ГэВ, ТеВ, ... 1 ГэВ = 10 9 эВ, 1 ТэВ = 10 12 эВ,
1 эВ = 1,6·10 -12 эрг.
Бөлшектердің жылдамдығы
β = v/c, мұндағы c = 3·10 10 см/с – жарық жылдамдығы. Бөлшектердің жылдамдығы мұны анықтайды ең маңызды қасиетбөлшектің Лоренц коэффициенті ретінде γ = 1/(1-β 2) 1/2 = E/mc 2. Әрқашан γ > 1- Релятивистік емес бөлшектер үшін 1< γ < 2, а для релятивистских частиц γ > 2.
Жоғары энергиялы физикада бөлшектің жылдамдығы β 1-ге жақын және релятивистік бөлшектер үшін оны анықтау қиын. Сондықтан жылдамдықтың орнына y жылдамдығы қолданылады, ол жылдамдықпен y = (1/2)ln[(1+β)/(1-β)] = (1/2)ln[(E) қатынасы бойынша байланысты. +p)/(E-p) ]. Жылдамдық 0 мен ∞ аралығында өзгереді.
Бөлшектердің жылдамдығы мен жылдамдығы арасындағы функционалдық байланыс суретте көрсетілген. 5. β → 1, E → p кезіндегі релятивистік бөлшектер үшін, онда жылдамдықтың орнына бөлшектердің кету бұрышы θ, η = (1/2)ln tan(θ/2) анықталатын η псевдожылдамдығын қолдануға болады. . Жылдамдықтан айырмашылығы, жылдамдық қосымша шама болып табылады, яғни. y 2 = y 0 + y 1 кез келген санақ жүйесі үшін және кез келген релятивистік және релятивистік емес бөлшектер үшін.
Магниттік момент
μ = Iπr 2 /c, мұндағы ток I = ev/2πr электр зарядының айналуынан пайда болады. Сонымен, кез келген зарядталған бөлшектің магниттік моменті болады. Электронның магниттік моментін қарастырғанда Бор магнетоны қолданылады
μ B = eћ/2m e c = 0,5788·10 -14 МэВ/Г, электронның магниттік моменті = g·μ B ·. g коэффициенті гиромагниттік қатынас деп аталады. Электрон үшін g = /μ B · = 2, өйткені J = ћ/2, = μ B электрон нүкте тәрізді құрылымсыз бөлшек болған жағдайда. Гиромагниттік қатынас g бөлшектің құрылымы туралы ақпаратты қамтиды. Шамасы (g − 2) лептондардан басқа бөлшектердің құрылымын зерттеуге бағытталған эксперименттерде өлшенеді. Лептондар үшін бұл мән жоғары электромагниттік түзетулердің рөлін көрсетеді (бұдан әрі 7.1 тарауды қараңыз).
Ядролық физикада ядролық магнетоны μ i = eћ/2m p c пайдаланылады, мұндағы m p – протонның массасы.
2.1.1. Heaviside жүйесі және оның GHS жүйесімен байланысы
Хевсайд жүйесінде жарық жылдамдығы c және Планк тұрақтысы ћ бірлікке тең деп қабылданады, яғни. с = ћ = 1. Негізгі өлшем бірліктері энергия бірліктері − MeV немесе MeV -1, ал GHS жүйесінде негізгі өлшем бірліктері [g, см, s] болып табылады. Сонда мына қатынастарды қолданып: E = mc 2 = m = MeV, л= ћ/mc = MeV -1, t = ћ/mc 2 = MeV -1, Heaviside жүйесі мен SGS жүйесі арасындағы байланысты мына түрде аламыз:- м(г) = м(МеВ) 2 10 -27,
- л(см) = л(МеВ -1) 2 10 -11 ,
- t (s) = t (MeV -1) b.b 10 -22.
Heaviside жүйесі жоғары энергиялы физикада микроәлемде болып жатқан құбылыстарды сипаттау үшін қолданылады және релятивистік және кванттық механикада шешуші мәнге ие табиғи c және ћ константаларын қолдануға негізделген.
Электрон мен протон үшін CGS жүйесіндегі сәйкес шамалардың сандық мәндері кестеде келтірілген. 3 және оны бір жүйеден екінші жүйеге ауыстыру үшін пайдалануға болады.
Кесте 3. Электрон мен протон үшін CGS жүйесіндегі шамалардың сандық мәндері
2.1.2. Планк (табиғи) бірліктері
Гравитациялық әсерлерді қарастырған кезде энергияны, массаны, ұзындықты және уақытты өлшеу үшін Планк шкаласы енгізіледі. Егер заттың гравитациялық энергиясы оның толық энергиясына тең болса, яғни.
Бұл
ұзындығы = 1,6·10 -33 см,
массасы = 2,2·10 -5 г = 1,2·10 19 ГэВ,
уақыт = 5,4·10 -44 с,
Қайда 
= 6,67·10 -8 см 2 ·г -1 ·с -2 .
Гравитациялық әсерлер объектінің гравитациялық энергиясы оның жалпы энергиясымен салыстырылатын кезде маңызды болады.
2.2. Элементар бөлшектердің классификациясы
«Элементар бөлшек» ұғымы микроскопиялық деңгейде материяның құрылымының дискретті сипатын белгілеумен қалыптасты.
Атомдар → ядролар → нуклондар → партондар (кварктер мен глюондар)
Қазіргі физикада «элементар бөлшектер» термині ұсақ бөлшектердің үлкен тобын атау үшін қолданылады. байқалдызаттардың бөлшектері. Бөлшектердің бұл тобы өте кең: р протондар, n нейтрондар, π- және К-мезондар, гиперондар, сүйкімді бөлшектер (J/ψ...) және көптеген резонанстар (жалпы
~ 350 бөлшектер). Бұл бөлшектер «адрондар» деп аталады.
Анықталғандай, бұл бөлшектер элементар емес, құрамдас бөліктер шын мәнінде элементар немесе олар аталып кеткендей, композициялық жүйелер болып табылады ». іргелі
" бөлшектер - партондар, протонның құрылымын зерттеу барысында ашылған. Партондардың қасиеттерін зерттеу оларды анықтауға мүмкіндік берді кварктарЖәне глюондар, Гелл-Манн және Цвейг бақыланатын элементар бөлшектерді жіктеу кезінде назарға енгізді. Кварктар спині J = 1/2 болатын фермиондар болып шықты. Оларға бөлшек электр зарядтары және барион саны B = 1/3 тағайындалды, өйткені B = 1 барион үш кварктан тұрады. Сонымен қатар, кейбір бариондардың қасиеттерін түсіндіру үшін жаңа кванттық сан — түсті енгізу қажет болды. Әрбір кварк 1, 2, 3 индекстерімен немесе қызыл (R), жасыл (G) және көк (B) сөздерімен белгіленген үш түсті күйге ие. Түс бақыланатын адрондарда ешқандай түрде көрінбейді және тек олардың ішінде жұмыс істейді.
Бүгінгі күні кварктардың 6 дәмі (түрі) ашылды.
Кестеде 4 бір түсті күй үшін кварктардың қасиеттерін көрсетеді.
Кесте 4. Кварктардың қасиеттері
| Хош иіс | Масса, МэВ/с 2 | I | I 3 | Q q /e | с | бірге | б | т |
| сен жоғары | 330; (5) | 1/2 | 1/2 | 2/3 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| d төмен | 340; (7) | 1/2 | -1/2 | -1/3 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| оғаш | 450; (150) | 0 | 0 | -1/3 | -1 | 0 | 0 | 0 |
| сүйкімділікпен | 1500 | 0 | 0 | 2/3 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| б сұлулық | 5000 | 0 | 0 | -1/3 | 0 | 0 | -1 | 0 |
| t шындық | 174000 | 0 | 0 | 2/3 | 0 | 0 | 0 | 1 |
Кварктың әрбір дәмі үшін оның массасы (құрамындағы кварктардың массалары және ток кварктарының массалары жақшада берілген), изотоптық спин I және изотоптық спиннің 3-ші проекциясы I 3, кварк заряды Q q /e және кванттық көрсетіледі. s, c, b, t сандары. Осы кванттық сандармен қатар Y = B + s + c + b+ t кванттық сандық гиперзаряд жиі қолданылады. Изотоптық спиннің проекциясы I 3 , электр заряды Q және гиперзаряд Y арасында байланыс бар: Q = I 3 + (1/2)Y.
Әрбір кварктың 3 түсі болғандықтан, 18 кварк қарастырылуы керек. Кварктардың құрылымы жоқ.
Сонымен қатар, элементар бөлшектердің ішінде бөлшектердің « лептондар"Олар да іргелі бөлшектер, яғни құрылымы жоқ. Олардың алтауы бар: үш зарядталған e, μ, τ және үш бейтарап ν e, ν μ, ν τ. Лептондар тек электромагниттік және әлсіз әрекеттесулерге қатысады. Лептондар мен жартылай бүтін спині J = (n+1/2)ћ, n = 0, 1,... лептондар мен кварктардың арасында таңғажайып симметрия байқалады: алты лептон және алты кварк.
Кестеде 5-суретте іргелі фермиондардың қасиеттері көрсетілген: электр заряды Q i электрон зарядының бірлігінде және бөлшек массасы m. Лептондар мен кварктар үш ұрпаққа (I, II және III) біріктірілген. Әрбір генерация үшін әрбір кварк үшін 3 түсті зарядты ескере отырып, электр зарядтарының қосындысы ∑Q i = 0. Әрбір фермионның сәйкес антифермионы болады.
Кестеде көрсетілген бөлшектердің сипаттамаларына қосымша, маңызды рөллептондар үшін лептон сандары ойнайды: электрон L e , e - және ν e үшін +1-ге тең, муондық L μ , μ - және ν μ үшін +1-ге тең және таондық L τ , τ - және үшін +1-ге тең. ν τ , олар арнайы реакцияларға қатысатын лептондардың дәміне сәйкес келеді және сақталған мөлшерлер болып табылады. Лептондар үшін барион саны B = 0.
Кесте 5. Негізгі фермиондардың қасиеттері
Біздің айналамыздағы зат массасы нөлге тең емес бірінші ұрпақ фермиондарынан тұрады. Екінші және үшінші ұрпақ бөлшектерінің әсері ерте Әлемде көрінді. Іргелі бөлшектердің ішінде іргелі габаритті бозондар ерекше рөл атқарады, олардың ішкі кванттық саны спинінің J = nћ, n = 0, 1, ... болады. Калибрлі бозондар іргелі өзара әрекеттесулердің төрт түріне жауап береді: күшті ( глюон g), электромагниттік (фотон γ) , әлсіз (бозондар W ± , Z 0), гравитациялық (гравитон G). Олар сонымен қатар құрылымсыз, іргелі бөлшектер.
Кестеде 6 габариттік теориялардағы өріс кванттары болып табылатын іргелі бозондардың қасиеттерін көрсетеді.
Кесте 6. Негізгі бозондардың қасиеттері
| Аты | Зарядтау | Салмағы | Айналдыру | Өзара әрекеттесулер |
| Гравитон, Г | 0 | 0 | 2 | Гравитациялық |
| Фотон, γ | 0 | < 3·10 -27 эВ | 1 | Электромагниттік |
| Зарядталған вектор бозондары, Вт ± | ±1 | 80,419 ГэВ/с 2 | 1 | Әлсіз |
| Бейтарап вектор бозоны, Z 0 | 0 | 91,188 ГэВ/с 2 | 1 | Әлсіз |
| Глюондар, g 1 , ... , g 8 | 0 | 0 | 0 | Күшті |
| Хиггс, H 0, H ± | 0 | > 100 ГэВ/с 2 | 0 |
Ашық калибрлі бозондардың γ, W ±, Z 0, g 1,..., g 8 қасиеттерінен басқа кестеде осы уақытқа дейін ашылмаған бозондардың қасиеттері көрсетілген: гравитон G және Хиггс бозондары H 0, H. ±.
Енді ең көп қарастырайық үлкен топКүшті әрекеттесетін элементар бөлшектер – адрондар, олардың құрылымын түсіндіру үшін кварктар ұғымы енгізілді.
Адрондар мезондар мен бариондарға бөлінеді. Мезондар кварк пен антикварктан (q) құрастырылған. Бариондар үш кварктан (q 1 q 2 q 3) тұрады.
Кестеде 7 негізгі адрондардың қасиеттерінің тізімін береді. (Толық кестелер үшін The European Physical Journal C, Rev. of Particle Phys., т.15, №1 - 4, 2000 қараңыз.)
Кесте 7. Адрондардың қасиеттері
| Аты | Масса, МэВ/с 2 | Өмір бойы, с | Ыдырау режимдері | Кварк құрамы | |||||||||||
| Пион π ± 1 - (0 -+) π 0 |
139.567 134.965 |
2,6·10 -8 |
π ± → μ ± + ν π 0 → γ + γ |
(u), (d) (u − d)/√2 |
|||||||||||
| η-мезон η 0 0 + (0 -+) |
548.8 | Г=1,18±0,11 кВ | η 0 → γ + γ; 3π 0 →π + + π -0 + π -- |
c 1 (u + d) + c 2 (s) | |||||||||||
|
|||||||||||||||
| D ± D0 |
1869.3 1864.5 |
10,69·10 -13 4,28·10 -13 |
D ± → e ± + X |
(c), (d) (c) |
|||||||||||
| F ± = | 1969.3 | 4,36·10 -13 | → ρ 0 + π ± | (c, s) | |||||||||||
| B ± B 0 |
5277.6 5279.4 | 13,1·10 -13 13,1·10 -13 |
B ± → + π ± B 0 →+ π -0 + |
(u), (b) (d), (b) |
|||||||||||
| б | Протон б Нейтрон n |
938.3 939.5 |
> 10 33 жас 898 ±16 |
n → р + e - + |
uud удд |
||||||||||
| Λ | 2,63·10 -10 | Λ→p + π - | uds | ||||||||||||
|
Σ + Σ 0 Σ - |
1189.4 1192 1197 |
0,8·10 -10 5,8·10 -20 1,48·10 -10 |
Σ + →p + π 0 Σ 0 → Λ+ γ Σ - →n + π - |
uus uds dds |
|||||||||||
|
Ξ 0 Ξ - |
1314.9 1321 |
2,9·10 -10 1,64·10 -10 |
Ξ 0 → Λ+ π 0 Ξ - → Λ + π - |
uss dss |
|||||||||||
| Ω - | 1672 | 0,8·10 -10 | Ω - → Λ+ K - | ссс | |||||||||||
|
|
|
Адрондардың кварк құрылымы бөлшектердің осы үлкен тобында біртүрлі емес кварктардан (u, d) тұратын бейтаныс адрондарды, оғаш кварктардан тұратын оғаш адрондарды, құрамында с- кварк, b-кваркпен әдемі адрондар (төменгі адрондар).
Кестеде адрондардың аз ғана бөлігінің қасиеттері берілген: мезондар мен бариондар. Олардың массасы, өмір сүру ұзақтығы, негізгі ыдырау режимдері және кварк құрамы көрсетілген. Мезондар үшін барион саны B = O және лептон саны L = 0. Бариондар үшін барион саны B = 1, лептон саны L = 0. Мезондар бозондар (бүтін спин), бариондар фермиондар (жартылай бүтін спин). ).
Адрондардың қасиеттерін әрі қарай қарастыру оларды кванттық сандары бірдей (барион саны, спин, ішкі паритет, оғаштық) және массалары ұқсас, бірақ электр зарядтары әртүрлі бөлшектерден тұратын изотоптық мультиплеттерге біріктіруге мүмкіндік береді. Әрбір изотоптық мультиплет 2I + 1-ге тең мультиплетке кіретін бөлшектердің жалпы санын анықтайтын изотоптық I спинімен сипатталады. Изоспин 0, 1/2, 1, 3/2, 2, мәндерін қабылдай алады. .., яғни. изотоптық синглеттердің, дублеттердің, үштіктердің, квартеттердің және т.б. болуы мүмкін. Сонымен, протон мен нейтрон изотоптық дублетті құрайды, π + -, π - -, π 0 -мезондар изотоптық триплет ретінде қарастырылады.
Микроәлемдегі күрделірек объектілер – атом ядролары. Атом ядросы Z протоннан және N нейтроннан тұрады. Z + N = A қосындысы - берілген изотоптағы нуклондар саны. Көбінесе кестелер барлық изотоптар бойынша орташа мәнді береді, содан кейін ол бөлшек болады. Көрсетілген мәндер шектерде болатын ядролар белгілі: 1< А < 289, 1 < Z < 116.
Жоғарыда аталған бөлшектер Стандартты модель шеңберінде қарастырылады. Стандартты үлгіден басқа іргелі бөлшектердің тағы бір тобы – суперсимметриялық бөлшектер (SUSY) болуы мүмкін деп болжанады. Олар фермиондар мен бозондар арасындағы симметрияны қамтамасыз етуі керек. Кестеде 8 осы симметрияның болжамды қасиеттерін көрсетеді.
2.3. Өзара әрекеттесу мәселесіне далалық көзқарас
2.3.1 Негізгі өзара әрекеттесулердің қасиеттері
Элементар бөлшектердің соқтығысуы кезінде пайда болатын физикалық құбылыстардың үлкен әртүрлілігі өзара әрекеттесулердің тек төрт түрімен анықталады: электромагниттік, әлсіз, күшті және гравитациялық. Кванттық теорияда әрекеттесу әрекеттестіктің берілген түрімен байланысты нақты кванттардың (бозондардың) алмасуы тұрғысынан сипатталады.
Бөлшектердің өзара әрекеттесуін көрнекі түрде көрсету үшін американдық физик Р.Фейнман өз атын алған диаграммаларды қолдануды ұсынды. Фейнман диаграммалары екі бөлшек соқтығысқан кездегі кез келген әрекеттесу процесін сипаттайды. Процесске қатысатын әрбір бөлшек Фейнман диаграммасында сызықпен бейнеленген. Жолдың бос сол немесе оң жақ шеті бөлшектің сәйкесінше бастапқы немесе соңғы күйде екенін көрсетеді. Диаграммалардағы ішкі сызықтар (яғни бос ұштары жоқ сызықтар) виртуалды бөлшектер деп аталатындарға сәйкес келеді. Бұл өзара әрекеттесу процесінде пайда болатын және сіңірілетін бөлшектер. Олар нақты бөлшектерден айырмашылығы тіркелмейді. Диаграммадағы бөлшектердің әрекеттесуі түйіндермен (немесе шыңдармен) берілген. Әсерлесу түрі α қосылыс тұрақтысымен сипатталады, оны былай жазуға болады: α = g 2 /ћc, мұндағы g – әрекеттесу көзінің заряды және бөлшектер арасында әрекет ететін күштің негізгі сандық сипаттамасы. Электромагниттік әрекеттесуде α e = e 2 /ћc = 1/137.
 6-сурет. Фейнман диаграммасы. |
Фейнман диаграммасы түріндегі a + b →с + d процесі (6-сурет) келесідей көрінеді: R - α = g 2 /ћc әрекеттесу константасымен анықталатын әрекеттесу кезінде a және b бөлшектері арасында алмасатын виртуалды бөлшек, қашықтықта әрекеттесу күшін сипаттайтын , өзара әрекеттесу радиусына тең.
Виртуалды бөлшектің массасы M x болуы мүмкін және бұл бөлшек алмасу кезінде 4-импульс t = -q 2 = Q 2 тасымалданады.
Кестеде 9 сипаттамаларын көрсетеді әртүрлі түрлеріөзара әрекеттесулер.
Электромагниттік әсерлесулер
. Барлық зарядталған бөлшектер мен фотондар бағынатын электромагниттік әсерлесулер барынша толық және дәйекті түрде зерттелген. Өзара әрекеттесу тасымалдаушысы фотон болып табылады. Электромагниттік күштер үшін өзара әрекеттесу константасы сан жағынан жұқа құрылым константасына тең α e = e 2 /ћc = 1/137.
Қарапайым электромагниттік процестерге мысал ретінде фотоэффект, Комптон эффектісі, электрон-позитрондық жұптардың пайда болуы, ал зарядталған бөлшектер үшін - иондану шашырауы және бремсстрахлунг жатады. Бұл өзара әрекеттесу теориясы – кванттық электродинамика – ең дәл физикалық теория.
Әлсіз өзара әрекеттесу.
Алғаш рет атом ядроларының бета-ыдырауы кезінде әлсіз әрекеттесулер байқалды. Ал, белгілі болғандай, бұл ыдыраулар ядродағы протонның нейтронға айналуымен байланысты және керісінше:
p → n + e + + ν e, n → p + e - + e. Кері реакциялар да мүмкін: электронды e - + p → n + ν e немесе антинейтрино e + p → e + + n басып алу. Әлсіз әрекеттесуді Энрико Ферми 1934 жылы Ферми константасымен анықталған төрт фермионды жанасу әрекеті тұрғысынан сипаттаған.
G F = 1,4·10 -49 эрг·см 3 .
Өте жоғары энергияларда Ферми контактілі әрекеттесуінің орнына әлсіз әрекеттесу алмасу әрекеттесу ретінде сипатталады, онда әлсіз заряд g w (электр зарядына ұқсас) берілген квант алмасып, фермиондар арасында әрекет етеді. Мұндай кванттар алғаш рет 1983 жылы SppS коллайдерінде (CERN) Карл Руббиа бастаған топпен ашылды. Бұл зарядталған бозондар - W ± және бейтарап бозондар - Z 0, олардың массалары сәйкесінше тең: m W± = 80 ГэВ/с 2 және m Z = 90 ГэВ/с 2. Бұл жағдайда әрекеттесу тұрақтысы α W Ферми тұрақтысы арқылы өрнектеледі:
Кесте 9. Өзара әрекеттесудің негізгі түрлері және олардың сипаттамалары
