193
Elementar zərrəciklərin ilk təsnifatı onların kütlələrinə görə aparılırdı. Onlar
kütlələrinə görə 3 qrupa bölünürdü:
leptonlar – yüngül zərrəciklər,
mezonlar – orta
kütləlilər,
barionlar – ağır kütləlilər.
Elementar zərrəciklər elektronun yükünün tam müsbət mislinə, tam mənfi mis-
linə, kəsrli mislinə və sıfır mislinə bərabər elektrik yükünə malikdir. Məsələn, foton,
neytrino, bozon
, mezon
elektrik yükü olmayan, kvarklar isə kəsrli elektrik
yükünə malik elementar zərrəciklərdir.
Elementar zərrəciklər yaşama müddətinə görə
dayanıqlı, kvazidayanıqlı və daya-
nıqsız olmaqla üç qrupa bölünür. Müasir ölçmələrə görə proton, elektron, neytrino
və foton dayanıqlı zərrəciklərdir. Məsələn, protonun sərbəst halda yaşama müddəti
10 ildir. Kvazidayanıqlı zərrəciklərin orta yaşama müddəti ≈ 10
, dayanıq-
sız zərrəciklərin isə
≈ 10
-dır.
Elementar zərrəciklərin əksəriyyəti dayanıqsız
olduğundan onlara təbiətdə rast gəlinmir. Belə zərrəciklər laboratoriyalarda alınır.
Onların alınmasının başlıca üsulu sürətləndirilmiş dayanıqlı zərrəciklərin toqquşma-
sı üsuludur. Bu zaman həmin zərrəciklərin kinetik enerjilərinin müəyyən hissəsi yeni
yaranan zərrəciklərin enerjisinə çevrilir. Demək olar ki, elementar zərrəciklərin
böyük əksəriyyəti zərrəciklərin sürətləndiricisi qurğularında laboratoriya üsulu ilə
alınmışdır. Belə qurğulardan ən nəhəngi “
Böyük Adron kollayderi”dir (BAK). BAK-
da ilk eksperiment 10 sentyabr 2008-ci ildə aparılmışdır.
“
Böyük Adron kollayderi” (BAK) – dayanıqlı zərrəciklərin sürətləndirilməsi və
onların toqquşması nəticəsində yaranan çox böyük enerjini çox kiçik fəzada topla-
mağa imkan verən qurğudur
(b)
.
(b)
–
Böyük Adron kollayderinin sxemi.
Burada ATLAS (
A Toroidal LHC ApparatuS
),
ALİCE (
A Large Ion Collider Experiment
), LHGb (Large Hadron Collider beauty experiment)
və CMS (
Compact Muon Solenoid
) BAK-da aparılan eksperimentlərin adıdır.
LAYİHƏ
194
BAK-da
zərrəciklərin enerjisi teraelektronvoltlarla ölçülür. Orada eyni zərrəcik-
lər dəstəsi – protonlar, yaxud qurğuşun ionları bir-biri ilə toqquşur.
Zərrəciklər dəs-
təsi artıq mövcud olan sürətləndiricidə yaradılır və sonra BAK -a daxil edilir. Burada
həmin zərrəciklər çevrə üzrə hərəkət etməklə milyon dövr edə bilir. Zərrəciklər dəs-
təsi hər dövrdə əlavə enerji əldə edir və iki protonun toqquşması anında ümumi ener-
jisi
14
-ə qədər artır. Alimlər 2012-ci ildə BAK-da apardıqları iki ardıcıl ekspe-
riment nəticəsində
Hiqqs bozonu adlandırılan yeni elementar zərrəciyin yarandığını
aşkar etdilər.
Elementar zərrəciklərin
spini – mexaniki momenti, Plank sabiti
ℎ-ın tam və ya
1 2
⁄ mislini ifadə edir.
Fundamental qarşılıqlı təsirlər. Müasir təsəvvürlərə görə təbiətdəki bütün qarşı-
lıqlı təsirlər elementar zərrəciklər arasında mövcud olan dörd fundamental qarşılıqlı
təsirin təzahür formasıdır (
cədvəl 4.5.
)
Cədvəl 4.5.
Fundamental qarşılıqlı təsirlər
Növü
Qarşılıqlı təsir
kvantı
Təsir
radiusu,
İntensivliyi (güclü q.t.
ilə müqayisədə)
Güclü qarşılıqlı təsir
Qlüon
10
1
Elektromaqnit qarşılıqlı
təsiri
Foton
∞
10
Zəif qarşılıqlı təsiri
və
±
bozonları
10
10
Qravitasiya qarşılıqlı
təsiri
Qraviton
∞
10
Güclü qarşılıqlı təsir atom nüvəsinin dayanıqlığını təmin edir:
nüvədə proton və
neytronu, proton və neytronda isə kvarkların qalmasını təmin edir. Bu qarşılıqlı təsir
kvarklar arasında qlüon mübadiləsi ilə həyata keçirilir. Elementar zərrəciklərin mü-
asir təsnifatı güclü qarşılıqlı təsirlərə görə müəyyən edilir:
güclü qarşılıqlı təsirdə
iştirak edən adronlar qrupu (yun. “
adros” – böyük, güclü) və
güclü qarşılıqlı təsirdə
iştirak etməyən leptonlar qrupu (yun. “
leptos” – nazik, yüngül).
Elektromaqnit qarşılıqlı təsiri elektrik yükünə malik zərrəciklər arasında möv-
cuddur və o, zərrəciklər arasında foton mübadiləsi ilə həyata keçirilir. Bu qarşılıqlı
təsir atom, molekul və kristalların mövcudluğunu təmin edir, maddələrin (bərk
cisim, maye, qaz və plazma) xassəsini müəyyən edir. O, yüklərin işarəsindən asılı
olaraq
ya cazibə, ya da itələmə xarakterli ola bilir.
Zəif qarşılıqlı təsir elementar zərrəciklərin çevrilməsini təmin edir. Ona görə də
bu qarşılıqlı təsirdə bütün elementar zərrəciklər (fotonlardan başqa) iştirak edir. Zəif
qarşılıqlı təsirə nümunə olaraq neytronun
-çevrilməsini göstərmək olar:
→
+
+
.
Zəif qarşılıqlı təsir
aralıq vektor bozonları adlanan üç “böyük” kütləli zərrəciyin
mübadiləsi ilə həyata keçirilir. Onların hər birinin kütləsi nuklonun kütləsindən 100
dəfə böyükdür.
LAYİHƏ
195
Fundamental təsirlərdən yalnız
qravitasiya qarşılıqlı təsiri universal xarakterə
malikdir. Belə ki, qravitasiya qarşılıqlı təsiri bütün makrosistemlər və kütləsi olan
elementar zərrəciklər arasında qarşılıqlı cəzbetməni təmin edir.
Elementar zərrəciklərin qeydəalınma üsulları. Zərrəcikləri qeydə almaq və on-
ların xassəsini xarakterizə etmək üçün müxtəlif qurğulardan istifadə edilir.
Bu qur-
ğuların iş prinsipi, əsasən, yüklü zərrəciklərin atomları ionlaşdırması hadisəsinə
əsaslanır. Onlardan ikisi ilə tanış olaq.
Heyger sayğacı. Heyger sayğacı –
zərrəcik-
ləri saymaq üçün istifadə olunan qurğudur.
Onun iş prinsipi zərbə ilə ionlaşma hadisəsinə
əsaslanır.
Qurğu
10
təzyiqində arqon qazı doldu-
rulmuş və hər iki ucu lehimlənən şüşə borudan
ibarətdir
(c)
. Boru daxildən metal təbəqə – ka-
todla örtülmüşdür. Borunun oxu boyunca keçi-
rilən nazik məftil isə anoddur. Anodla katod
arasında yüksək gərginlik yaradılır. Boruya da-
xil olan radioaktiv zərrəcik öz yolunda arqon
qazının atomlarını ionlaşdırır. Elektrik sahəsinin təsiri ilə elektronlar və ionlar uyğun
olaraq, anod və katod istiqamətində sürətlənir. Sürətlənən elektronlar öz yollarında
qazın neytral atomları ilə toqquşduqda onları ionlaşdırır. Beləliklə, yaranan yeni
elektron-ion cütləri əvvəl yaranan uyğun cütlərə qoşularaq elektron-ion seli əmələ
gətirir. Nəticədə sayğacdan keçən cərəyan şiddəti kəskin artır. Bu isə ətraf mühitdə
radioaktiv zərrəciklərin olduğunu bildirir.
Vilson kamerası.
Vilson kamerası – sürətli yüklü zərrə-
ciklərin buraxdıqları izləri müşahidə etməyə və ya onun
fotoşəklini çəkməyə imkan verən qurğudur. Onun iş prinsipi
ifrat doyan buxarın ionlar üzərində kondensasiya etməsi
nəticəsində maye damcılarının əmələ gəlməsinə əsaslanır.
Vilson kamerası – aşağı hissəsi porşenlə təchiz edilən
silindrik şüşə qabdır
(d)
. Kamera suyun və ya spirtin doyan
buxarı ilə doldurulur. Porşeni aşağı kəskin hərəkətə gətir-
məklə kameranın həcmi artırılır və buxar adiabat genişlənir.
Nəticədə buxar soyuyaraq ifrat doyan hala keçir. Bu, buxa-
rın dayanıqlı olmayan halı olduğundan o, asanlıqla konden-
sasiya etməyə başlayır. Əgər bu zaman kameraya zərrəcik
daxil olarsa, onun işçi həcmdə əmələ gətirdiyi ionlar kon-
densasiya mərkəzləri olur, nəticədə zərrəciyin yolunda su
damcıları əmələ gəlir. Zərrəciyin belə izləri
trek adlanır.
Trekin uzunluğuna görə zərrəciyin kinetik enerjisi, vahid
uzunluqdakı damcıların sayına görə onun sürəti dəyərləndi-
rilir. Belə ki, trek uzun olduqca zərrəciyin kinetik enerjisi
böyük, trekin vahid uzunluğunda yaranan damcıların sayı
çox olduqca zərrəciyin sürəti kiçik olur. Böyük yükə malik
zərrəciyin treki daha qalın olur. Əgər kamera bircins maqnit
(c)
(d)
(e)
LAYİHƏ