Adronlar

Adronlar-kuchli o'zaro ta'sirlarda etuvchi zarralarning umumiy nomi. Bu nom 'kuchli, yirik' degan ma'noni anglatuvchi yunoncha so'zdan kelib chiqqan. Barcha adronlar ikkita katta gruppa: mezonlar va barionlarga bo'linadi.

Barionlar (og'ir degan ma'noni anglatuvchi yunoncha so'zdan olingan)-bu yarimbutun spinli adronlardir. Eng mashhur barionlar-protin va neytron. Bir vaqtlar ajiblik deb nomlangan kvant sonli qator zarralar ham barionlarga taalluqlidir. Lyambda barioni (λ0) va sigma birionlar oilasi (∑^-,∑⁺, va ∑⁰) ajiblik birligiga ega. +, -, 0 indekslar zarra elektr zaryadining ishorasini yoki neytralligini ko'rsatadi. Ksi-barionlar (∑^- va ∑⁰) ikkita ajiblik birligiga ega. Ω barionning ajibligi uchga teng. Aytib o'tilgan barionlarning massalari proton massasidan taxminan bir yarim marta katta, ularning o'ziga xos yashash vaqti taxminan 10-10s. Proton deyarli barqaror, neytron esa 15 min.dan ortiq yashaydi. Ancha og'ir barionlar uzoq yashay olmaydigandek tuyuladi, biroq mikrodunyo miqyosida bunday emas. Bunday zarra nisbatan sekin, aytaylik yorug'lik tezligining 10% iga teng tezlik bilan harakatlanib, bir necha millimetr yo'l o'tishga va elementlar zarralar detektorida iz qoldirishga ulguradi. Barionlarni boshqa turdagi zarralardan farq qiluvchi xossalaridan biri, ularda saqlanuvchi barion zaryadining mavjudligidir. Bu kattalik barionlar va antibarionlar soni orasidagi farqning barcha ma'lum jarayonlarda o'zgarmaslik faktini tavsiflash uchun kiritilgan Juftlik, Leptonlar, Proton).  

Mezonlar-butun spinli adronlar. Bu nom "o'rtacha" ma'noni anglatuvchi yunoncha so'zdan kelib chiqqan, chunki dastlab kashf etilgan mezonlarning massalari proton va elektron massalari oralig'idagi qiymatga ega bo'lgan. Mezonlarning barion zaryadi nolga teng. Eng yengil mezonlar-pionlar, yoki π^-, π⁺ va π⁰ pi-mezonlardir. Ularning massalari proton massasidan taxminan 6-7 marta kichik. Ajib mezonlar-K⁺, K^- va K⁰ kaonlarning massasi ancha katta; ularning massalari proton massasidan deyarli ikki marta kichikdir. Bu mezonlarning o'ziga xos yashash vaqti 10^-8s.

Deyarli barcha adronlar antizarraga ega. Masalan, sig'ma-minus ∑^-barion antisig'ma-plyus ∑⁺ antizarraga ega, ∑⁺ u dan farq qiladi. Boshqa barionlar to'g'risida ham shuni aytish mumkin. Mezonlar bilan esa ancha boshqacha ish tutiladi: manfiy pion-musbat pionning antizarrasi, neytral pionning esa umuman antizarrasi yo'q, chunki u o'ziga antizarra hisoblanadi. K⁰ neytral kaon K⁰ antizarraga ega. Bu faktlar adronlarning kvark modelida izohlanadi (Kvarklar).

Adronlar dunyosi juda ulkan-unda 350 dan ortiq zarra bor. Ularning ko'pchiligi beqaror: ular 10^-23 s vaqt ichida yanada yengil adronlarga bo'linadi. Bu vaqt kuchli o'zaro ta'sirlar uchun xarakterlidir. Bunday qisqa vaqt oralig'ida hatto yorug'lik ham atigi protonning radiusiga teng masofani (10^-13 sm) o'tishga ulguradi. Bunchalik qisqa umrli zarralar detektorlarda iz qoldira olmasligi ravshan. Odatda, ularning paydo bo'lishini bilvosita belgilar bo'yicha sezadilar. Masalan, elektron va pozitronlarning ketma-ket adronlarning paydo bo'lishi bilan bog'liq bo'lgan annigiliyatsiya reaktsiyasi o'rganiladi. Elektron va pozitronlarning to'qnashish energiyasini o'zgartirib, energiyaning ma'lum bir qiymatida adronlarning chiqishi keskin ortishini kuzatish mumkin. Bu faktni oraliq holatda massasi tegishli energiyaga teng keladigan (s² ko'paytuvchiga aniqlik bilan) zarra paydo bo'lganligi bilan tushuntirish mumkin. Bu zarra bir onda boshqa adronlarga bo'linadi, uning paydo bo'lishini bildiruvchi yagona iz adronlar paydo bo'lish ehtimolining to'qnashish energiyasiga bog'liqligi grafigidagi cho'qqi bo'ladi. Bunday qisqa yashovchan zarralarezonanslar deyiladi. Ko'pchilik barionlar va mezonlar rezonanslardir. Ular kameralar va fotosuratlarda o'z "avtograflar"ni qoldirmadi, shunday bo'lsa-da, fiziklar ularning xossalarini: massasini, yashash vaqtini, spinini, juftligini aniqlaydilar, yemirilish usullari va shu kabilarni o'rganadilar.

Hozirgi zamon tasavvurlariga ko'ra adronlar haqiqiy elenmentar zarralar hisoblanmaydi. Ular chekli o'lchamga va murakkab tuzilishga ega. Barionlar uchta kvarkdan tuzilgan. Shunga mos antibarion uchta antikvarkdan tuzilgan va u hamisha bariondan farq qiladi. Mezonlar kvark va antikvarkdan tuzilgan. Tarkibi bir xil sortdagi kvark va antikvark juftidan tashkil topgan mezonlar antizarraga ega bo'lmaydi. Kvarklarni adronlar ichida glyuon maydoni ushlab turadi (Kuchli o'zaro ta'sirlar). Aslida, juda ko'p kvarklardan tuzilgan yoki, aksincha, bitta glyuon maydonidan tuzilgan boshqa adronlarning mavjudligini nazariya e'tirof etadi. Keyingi paytda shunday gipotetik zarralarning mavjud bo'lishi mumkinligi to'g'risida ba'zi eksperimental ma'lumotlar paydo bo'ladi.

Kvarklarning o'zaro ta'sirini tavsiflovchi dinamik nazariyasi nisbatan yaqinda rivojlana boshladi. Dastlab, kvark modeli adronlarning haddan tashqari ko'p oilalarida 'tartib o'rnatish' uchun taklif etilgan edi. Bu modelga uch turli yoki boshqacha aytganda, uch aromatli kvarklar kiradi. Kvarklar yordamida adronlarning ko'p oilasida, ularni multipletlardeb ataluvchi zarralar gruppasiga ajratib, tartib o'rnatish mumkin bo'ldi. Bir multiplet zarralarnining massalari bir-biriga juda yaqin , lekin ularni klassifikatsiyalashda faqat shugina asos qilib olinmaydi; bu holda tajriba ma'lumotlaridan tashqari gruppalar nazariyasining maxsus matematik apparatidan foydalaniladi.

Keyinchalik, hamma adronlarni tavsiflash uchun uch aromatli kvarklar yetarli emasligi ma'lum bo'ldi. 1974 yilda kvark va yangi turdagi antikvark (sč) dan iborat psi-mezonlar kashf etildi. Bu aromatli kvark maftun kvark deb nomlandi. Yangi maftun kvark so'zining "aka-ukalari" dan ancha og'ir bo'lib chiqdi: eng yengil psi-zarra- Ψ mezonning massasi 3097 MeV ga teng, ya'ni protondan 3 marta og'ir. Uning yashash vaqti taxminan 10^-20s. Xuddi shunday sč kvark tarkibli, lekin uyg'ongan holatdagi va buning natijasida juda katta massaga ega bo'lgan psi-mezonlarning butun bir oilasi kashf etildi. Chamasi s-kvarklarning boshqa kvark aromatlar bilan bog'lanish holatlari mavjud bo'lishi mumkin. Bunday turdagi zarralarda psi-mezonlaridagidek "maftun" s-kvark "antimaftun" č-kvark bilan kompensatsiyalanmaydi. Shuning uchun bunday zarralar maftun mezonlar degan nom oldi. Hozir ularning deyarli hammasi kashf etilgan. Misol uchun cš kvark tarkibli, 2021 MeV massali F⁺ maftun ajib mezonni esga olaylik. Nazariya yana 20 ga yaqin maftunbarionlarning mavjudligini oldindan aytib bermoqda, ularning ba'zilari tajribalarda topilgan, masalan, čud tarkibli va 2282 MeV massali barion.

 Maftun kvarkning mavjudligini nazariyotchilari oldindan aytib berishgan, chunki kvarklar juft, dublet bo'lib uchrashi aniqlangan edi. Bexosdan, tabiat ikkita kvark dubletlari bilan cheklanmasligi aniqlandi. 1977 yilda kvark va beshinchi turdagi antikvark b dan iborat ipsilon-mezonlar kashf etildi. Yangi aromatli kvark ajoyib kvark nomini oldi. Ajoyib kvarklar maftun kvarklardan ham og'irroq. Ipsilon-mezonlardan birinchisi Y zarraning massasi 9456 MeV ni tashkil etadi. Bu ipsilonlar oilasidagi eng yengil zarra (hozir bu oilaning bb kvark tarkibili to'rtta zarrasi ma'lum), lekin u ham protondan 10 marta (!) og'ir. Keyingi vaqtlarda b-kvarkning boshqa aromatli antikvark bilan birlashishidan iborat ajoyib mezonlarning kashf etilgani ma'lum bo'ldi, masalan, B^- mezon bû tarkibiga ega. Ajoyib mezonlarning massasi 5274 MeV atrofida. B-kvark hozircha tajribada aniqlanmagan yanada og'irroq t-kvark bilan kvark dubleti hosil qilishi ham kutilmoqda.