Tema: Bólekshelerdiń bóliniwi hám shashırawı

Tema: Bólekshelerdiń bóliniwi hám shashırawı
Jobası:

1. 
   Kirisiw
   
2. 
   Bóleksheler haqqında ulıwma túsinik
   
3. 
   Bólekshelerdiń bóliniwi
   
4. 
   Bólekshelerdiń shashırawı
   
5. 
   Juwmaqlaw
   

Paydalanılǵan ádebiyatlar

Kirisiw
Áyyemgi zamanlardan insan ózin qorshap turǵan álemdi úyreniw hám biliwge umtila otirip kelgen. Sol orında barlıq ámeldegi zatlardıń hasası bolǵan elementar qurawshılar hám olardıń óz-ara bir — birleri menen bolatuǵın munasábetleri — óz-ara tásirinleri tuwrısındaǵı qarawlar mudami insan aqlini bánt etip kelgen.

Fizikanıń elementar bólekler fizikasi bólimi mikrodunyoda, yaǵnıy elementar bólekler fizikasida júz beretuǵın barlıq processlerdi, olardıń xarakteristkalarini, óz-ara bir — birine aylanıwların, olar arasındaǵı óz-ara tásir túrlerin úyrenedi.
Bizge ekenin aytıw kerek, házirgi zaman tezlatgishlarida relyativistik bóleklerdiń elektr hám magnit maydanlarındaǵı háreketleri qásiyetleri tiykar bolıp hizmat etedi. Sonıń ushın magistrlıq jumısınıń teması ilimiy hám ámeliy áhmiyetke iye bolǵan aktual máselelerden biri esaplanadı.
Elementar bólekshe (basqa atları :fundamental bólekshe, elementar bólek) bólekleniwi múmkin bolmaǵan yamasa bóleklena alıwı tastıyıq etilmegen bólekshe bolıp tabıladı. Standart modelde kvark, lepton hám kalibr bozonlar elementar bólekshe, dep kóriledi.
Ótken zamanda adronlar (mısalı, proton hám neytron) hám hátte atomlar elementar bólekshe, dep esaplanǵan ; biraq keyinirek olardıń kishilew bólekshelerden shólkemleskeni ayan boldı. XX asirde elementar bóleksheler teoriyasına kvant túsinigi kirgizildi; bul túsinik elektromagnetizmda revolyuciya jasap, kvant mexanikası tarawı jaratılıwına sebep boldı. Dáslepki mánisine kóre, Elementar bólekshe materiya dúzilisiniń baslanǵısh bólindis elementleri bolıp tabıladı. Elementar bóleksheden birinshi bolıp teris elementar elektr zaryadlı elektron (ye~) jańalıq ashılǵanlıq (J. Tóbeson, 1897). 1919 -jılda E. Rezerford (atom yadrosınan urib shıǵarılıp atırǵan bóleklerdi úyreniwde) oń zaryadlı hám elektron massasına qaraǵanda 1840 -ret úlken massalı proton 0) ni jańalıq ashdı. Ingliz fizigi J. Chedvik bóleklerdiń berilliy menen óz-ara tásirin úyreniwde neytral bólek — neytron (p) ni kashf qidsi (1932). Neytronning massası protonning massasına júdá jaqın. Bul ush bólek (elektron, proton hám neytron) atom dúzilisinde qatnasadı. Házirgi waqıtta ekenin aytıw kerek, bólindis Elementar bólekshe esaplanǵan proton hám neytron quramalı strukturalıq dúzılıwǵa iye.
1900-jılda M. Plank tolıq qara dene nurlanıwı energiyasınan kvantlanǵan dep foton túsinigine tiykar salındı. Keyinirek A. Eynshteyn elektromagnit nurlanıw fotonlar formasında júz berip, ortalıqta tarqaladı hám jutıladı dep fotonning házirgi zaman túsinigin jarattı. Fotonlarning bar ekenligi R. Milliken (1912—15) hám R. R. Kompton (1922) ótkergen tájiriybelerde tastıyıqlandi.
P. Dirak ózi jaratqan elektrondıń relyativistik teoriyası daǵı (1928—31) háreket teńlemesiniń simmetriyasına tıykarlanıp, massası elektron massasına teń, lekin oń zaryadlı bólek — pozitron (ye+) dıń tábiyaatda bar ekenligin teoriyalıq ashqan bolsa, amerikalıq fizikalıq K. D. Anderson onı kosmik nurlar quramında belgilengenler etdi (1932). Bar ekenligi yapon fizigi X. Yukava tárepinen yadro kúshler tábiyaatın túsindiriwde shama etilgen (1935) hám massası 274 elektron massasına teń bolǵan neytral oń hám teris zaryadlı pimezonlarnn ingliz fizigi S. Pauell kosmik nurlar quramında anıqladi (1947). K. D. Anderson hám amerikalıq fizikalıq S. Nedermeyer kosmik nurlar ústindegi izertlewleri processinde massası shama menen 207 elektron massasına teń, basqa ózgeshelikleri menen elektronǵa uqsas oń hám teris zaryadlı myuonlarni jańalıq ashdılar (1936 ).
Elementar bólekshege tiyisli kosmik nurlardı úyreniw menen baylanıslı jańa ashılıwlar 50-jıllardıń basında belgilengen ájep ózgeshelikli bir gruppa bólekler — Kmezonlar hám giperonlar jańalıq ashılıwı menen juwmaqlandi. Keyingi izertlewler Elementar bólekshe tezlatkichlarida ótkerilip, júzden artıq jańa Elementar bólekshe hám olardıń antizarralari kashf etildi. Atap aytqanda, P. Pauli teoriyalıq (1930 ), F. Raynes hám K. Kouen tájiriybede belgilegen (1953) neytrino (neytral bólek) dıń eki xili — elektron neytrinosi USva myuon neytrinosi v bar ekenligi anıqlandi.
Júdá qısqa waqıt jasawshı rezonans Elementar bólekshe jazıp qoyıldı. Elementar bólekshediń xilmaxil qásiyetlerin ańlatıw ushın qatar jańa kvant sanları (mas, lepton zaryadı, barion zaryadı, giperzaryad, ájeplik, ıshqı ketkenlik hám t.b. ) kirgizildi.
Elementar bólekshe teoriyasınıń jaratılıwı maydandıń kvant teoriyasınn rawajlandırıw jolı menen bardı. Elementar bólekshediń massası t, elektr zaryadı £>, jasaw waqtı t hám spini 1 olardıń ulıwma xarakteristikaları bolıp tabıladı. Elementar bólekshe jasaw waqtına qaray turaqlı (" >), kvazibarqaror (yamasa metabarqaror, yaǵnıy turaqlınan keyingi; >>10~22— 10~24 sek) toparına ajraladi`. Elementar bólekshe spini Plank turaqlısı N dıń pútkil yamasa yarım pútkil sanına teń. Birdey bóleklerden shólkemlesken ansamblda spin ma`nisi Elementar bólekshe statistikasın ańlatadı (v. Pauli, 1940 ). Yarım pútkil spinli Elementar bólekshe — fermionlar Fermi — Dirak statistikasına, pútkil spinli Elementar bólekshe — bozonlar bolsa Boze — Eynshteyn statistikasına boysunadı. Atap aytqanda, eń jeńil bólekler eki tipdagi lepton zaryadı ga; elektron hám elektron neytrinosi — elektron lepton zaryadına, teris zaryadlı myuon hám myuon neytrinosi — myuon lepton zaryadına iye. Leptonlardan salmaqli bólekler — adronlar ushın lepton zaryadları nolge teń. Adronlar arnawlı barion zaryadı (v) menen ańlatıladı. v=+1 bolǵan adronlar barionlar, v=0 bolǵan adronlar kriteryalar dep júritiledi (barionlarga proton, neytron, giperonlar, barion rezonanslari; kriteryalarǵa k hám mezonlar, bozon rezonanslari kiredi).
Elementar bólekshediń óz-ara tásirlashuv processlerinde tuwılıw hám joǵalıp ketiw (yutilish) ózgesheligi olardıń eń zárúrli ózgesheligi bolıp tabıladı. Elementar bólekshede ótetuǵın hámme fizikalıq processler olardıń tuwılıw hám joǵalıp ketiw aktlari arqalı ótedi. Elementar bólekshede tuwılıw hám joǵalıp ketiwdiń bar ekenligi Elementar bólekshe elementar emesligin, olardıń strukturalıq dúzılıw xarakteri óz-ara tásirlashuv processleridagina kórinetuǵın bolıwın kórsetedi.
Bólekshelerdiń bóliniwi hám shashırawı
Bólekshelerdiń soqlıǵısıw, shashıraw hám jemiriliw máseleleri elementar bóleksheler fizikasında, qattı dene fizikasida, plazmada hám basqa bir qatar máselelerde zárúrli áhmiyetke iye. Bul jerde joqarıdaǵı máselelerdi klassik kózqarastan úyrenemiz.
Birinshi náwbette bólekshelerdiń sırtqı tásirsiz óz -ózinden (spontan) ıdıraw máselesin kórip shıǵamız. Bólekshelerdiń óz-ózinen bólekleniwi mikro dúnyaǵa tán bolıp klassik fizikada baqlanbaydı. Bul hádiyse kvant mexanika nızamları orınlı bolǵan mikrodunyoda. yaǵnıy elemental bóleksheler yadro fizikasılıqta zárúrli áhmiyet kásip etedi. Bul másele hám keyingi temada kórip shıǵılatuǵın relyativistik bólekshelerdiń elastik dúgisiwi máselesi mikro dúnya nızamları tiykarında kvant fizikada tolıq uyreniledi. Bul jerde relyativistik bólekshe qanday da sebep menen óz - ózinden bóleklenedi dep shama menen oylaymız jáne bul máseleni klassik mexanika sheńberinde kórip shıǵamız. Bul óz gezeginde bul máseleni kvant mexanikada úyreniwge jay jaratadı.
Baslanǵısh waqıtta tınısh turǵan massası M bolǵan bólekshe o'z-o'zidan massaları impulsning saqlanıw nızamların jazamız:

Bul jerde ε₁₀, p₁₀ hám ε₂₀, p₂₀ ıdıraw nátiyjesinde payda bolǵan bólekshelerdiń energiya hám impulsları. ε_i0 bólekshediń tınısh jaǵday daǵı hám kinetik energiyalerden shólkemleskenligin hám kinetik energiya noldan úlken ekenligin esapqa alsaq.

Bul ańlatpa hám energiyanıń saqlanıw nızamınan

Ekenligi kelip shıǵadı. Sonday etip, bólekshe o 'z-ózinden bólekleniwi ushın (2. 64) shárt orınlanıwı kerek eken. Keri jaǵdayda bul bólekleniwge salıstırǵanda baslanǵısh bólekshe turaqlı baladı. Bul halda bólekshe bólekleniwi ushın sırtdan oǵan tásir qılıw kerek. Bul mısalda massa saqlanmavdigan shama ekenligine taǵı bir ret isenim yosil etdik. Bul jaǵday eki bólekshediń qosılıw (sintez reaksiyası ) processlerinde de orınlı boladı.
Tuwındılıq bólekshelerdiń impuls hám energiyaları ushın tómendegi teńliklerdi jazamız:

Bul ańlatpalardan tuwındılıq bólekshelerdiń energiyalarin missalar arqalı anıqlaymız.
Biraq olar arasındaǵı kúshli tartısıw (yadro ) kúshleri yadrodıń turaqlılıǵındı támiyinleydi. Sonday yadrolar barki, olar o 'z-ózinden bóleklenedi. Bunday yadrolar radioaktiv dep ataladı. Yadronıń tınısh jaǵdaydaǵı energiyası (M ) onı shólkemlestirgen zarchalarning tınısh jaǵday daǵı energiyası _ac² ham ishki háreket energiyaleriniń jiyindisinan ibarat boladi. Yadro turaqlı boliwi ushın
_ac²
Shárt orınlanıwı kerek.
= _ac²-Mc²
Baylanısıw energiyası dep ataladı. Eger baylanısıw energiyası oń bolsa, yadro turaqlı boladı. Keri jaǵdayda yadro turaqlı bolmaydı hám ol o'zo'zidan bóleklerge bóleklenip ketedi.
Baylanısıw energiyası menen bir qatarda yadrodıń turaqlılıq shártini defekt massa
_a-M
arqalı da anıqlaw múmkin. Defekt massa oń bolǵanda yadro turaqlı boladı. teris bolsa, yadro turaqlı bolmaydı.
Biz yadrolardıń turaqlılıǵındı klassik fizika kózqarastan kórip shıqtıq. Ulıwma alǵanda, yadrodıń turaqlılıǵındı anıqlaw ushın joqarıda alınǵan shártler jetkilikli emes. Bul másele talay quramalı bolıp, kvant fizikada ol óziniń sheshimin tabadı.
Bólekshelerdiń óz – ozinen bólekleniwinen tısqarı basqa processler de bar. Bunday processlerge bólekshelerdiń ishki jaǵdayın ózgeriwine alıp keliwshi elastik bolmaǵan to'qnashishlar mısal bóle aladı.
Bunday processlerde jańa bóleksheler tuwılıwı (ıdıraw reaksiyası ) yamasa bir neshe baslanǵısh bóleksheler qosılıwı (sintez reaksiyası ) múmkin.
Joqarıda aytıp ótkenimizdek, bólekshediń bólekleniwi yadro fizikasılıqta zárúrli áhmiyetke iye boladı. Sol sebepli alınǵan ulıwma nátiyjelerdi yadrolardıń turaqlılıq shártini klassik kózqarastan tabıwǵa qollanıw etemiz. Protonlar sanı Z : neytronlar sanı A — Z (Z-atom nomeri, A - rriassa yamasa nuklonlar sanı ) boiga n yadronı kórip shıǵamız. Yadroda proton hám neytronlar úlken kinetik energiyaǵa iye.

Bólektiń relativistik energiyası onıń kinetik hám tınısh energiyaleriniń jıyındısı retinde anıqlanadı. Fizikada relativistik energiya hár bir fizikalıq sistemanıń (dızbek yamasa joq ) ózgesheligi bolıp tabıladı. Birpara processler oǵan energiya ótkergende onıń ma`nisi artadı, sistema joǵalǵanda yamasa joq etilgende ol nolge ózgeredi. Sonday etip, berilgen inertial uyqas jazıwlar sisteması ushın onıń ma`nisi fizikalıq sistemanıń jaǵdayına baylanıslı boladı hám eger bul sistema izolyatsiya etilgen bolsa, ol turaqlı bolıp qaladı.
Barlıq dáwirlerdiń eń ullı fizigi esaplanǵan Albert Eynshteyn óziniń ataqlı Energiya=mc2 formulasın birinshi bolıp shıǵarganida, ol óziniń arnawlı hám ulıwma salıstırmalıq teoremalaridan tariyxtıń barıwın qaysı dárejede isletiwin bilmas edi.
Tezlikti esaplawda basıp ótilgen aralıqtı sayaxat qılıw ushın zárúr bolǵan waqıtqa bolıw kerek. Bul formulada ózgeriwi kerek bolǵan eki element ámeldegi: keńislik hám waqıt, sebebi jaqtılıq tezligi birdey bolıp qaladı.
Este tutingki, energiya ob'ektlerdiń jumıstı orınlawǵa múmkinshilik beretuǵın ózgesheligi bolıp tabıladı. Bul processda biz energiyanı ob'ektke ótkeziwimiz jáne onıń háreketleniwine alıp keliwimiz múmkin. Massa da háreket menen bekkem baylanıslı. Biraq bul, sonıń menen birge, inertsiya, háreketke qarsılıq jaǵdayı, júdá salmaqli deneler yamasa biz páseytiwtira almaytuǵın yamasa toqtata almaytuǵın háreket menen baylanıslı.
Keyin massa ob'ekt tárepinen kórsetilgen inertsiya ólshewi bolıp tabıladı.. Kóp massalı zatlardı tezlestiriw hám tormozlaw qıyın. Teńleme degi energiya hám massa ekvivalent bolıp tabıladı. Birpara fiziklar massanı energiyanıń bir forması dep biliwedi hám olardı bo'rttirib aytpaydılar. Biz úlken muǵdardaǵı massanı energiyaǵa aylantıra alamız hám kerisinshe. Mısalı, birpara atomlardıń massası yadrolıq reaktorni quwatlantırıw ushın energiyaǵa aylantırılıwı yamasa basqa urıs maqsetlerinde paydalanıwǵa aylantırılıwı múmkin, bul bolsa átirap daǵı hámme zattı joq etetuǵın kútá úlken energiyanı shıǵaradı.
Relyativistik energiya deneniń massası menen tıǵız baylanıslı bolıp tabıladı. Salıstırmalıq teoriyasına kóre, deneniń massası jaqtılıq tezligine jaqınlashganda da artadı. Sol sebepli, deneniń relativistik energiyası qanshellilik joqarı bolsa, onıń massası sonshalıq úlken boladı. Energiya hám massa ortasındaǵı bul munasábetler subatomik bóleksheler fizikasini hám juldızlar hám yadro reaktorlarida energiya islep shıǵarıwdı túsiniw ushın tıykar bolıp tabıladı.
Relyativistik energiyanıń ayriqsha ózgesheligi de bar, onı joq etip bolmaydı yamasa jaratıp bolmaydı, tek bir formadan ekinshisine ótiwi múmkin. Bul energiyanı tejew principi retinde belgili. Hár qanday fizikalıq processda ulıwma energiya, qaysı relyativistik energiyanı da, energiyanıń basqa formaların da óz ishine aladı, turaqlı bolıp qaladı. Bul ózgeshelik yadro reaksiyaları qanday islewin hám kosmos daǵı energiya teń salmaqlılıqın túsiniw ushın zárúr bolıp tabıladı.
Bunnan tısqarı, energiyanıń bul túri elektromagnit nurlanıw hám tartısıw tolqınları sıyaqlı hádiyselerdi xarakteristikalawda sheshiwshi rol oynaydı. Bul hádiyseler keńislik-waqıt boylap tarqalatuǵın energiya tolqınları bolıp, olardıń minez-qulqı hám qásiyetlerin relativistik energiya túsinikleri járdeminde jaqsılaw túsindiriw múmkin.

Massa hám energiya bir-biri menen bekkem baylanıslı, ekvivalentlik munasábeti nemis fizigi Albert Eynshteyn tárepinen arnawlı salıstırmalıq teoriyasında suwretlengen. Basqa sózler menen aytqanda, kishi muǵdardaǵı massa úlken muǵdarda energiyaǵa teń. Deneler jaqtılıq tezligine jaqın tezlikte háreket etkende salıstırmalı energiya sheksiz bolıp tabıladı.
Sol sebepli ol sheksiz úlken boladı hám hesh qanday kúsh onı tezlestira almaydı, sol sebepli jaqtılıq tezligi engib bolmaytuǵın fizikalıq shegara bolıp tabıladı. Eger massa kúsh hám tezleniw ortasındaǵı baylanıslılıq retinde tariyp berińanligini yadqa alsaq, biz massa deneniń qanshellilik tez artıp baratırǵanınıń ólshewi ekenligin túsinemiz.
Biraq, bul Hesh qanday jaǵdayda bizni jaqtılıq tezligine jaqın sayaxat qilsak, massa artıwın kóremiz dep oylamaslıǵımız kerek. Denediń barlıq massası energiyaǵa aylanadı yamasa kerisinshe, dep oylaw tuwrı emes. Yaǵnıy, úlken muǵdardaǵı energiya massaǵa aylanıwı múmkin.
Itimal, sol sebepli de búgingi kúnde kóplegen avtorlar salıstırmalıq sapaların emes, bálki ulıwma energiya hám turaqlı massa sapaların qóllaw jaqsılaw ekenligin aytıp, m0 ma`nisi hár qanday sistemada birdey bolıwın atap ótiwedi hám E. (energiya )) saylanǵan sistemaǵa baylanıslı boladı.
Bunnan tısqarı, tezlik hám kúsh vektor shamaları ekenligin umıtpawımız kerek. Eger háreket baǵdarı boyınsha jaqtılıq tezligine jaqın tezlikte háreket qılıp atırǵan denege kúsh qollasak, massa relativistik boladı. Biraq, eger biz bul kúshnı háreketke perpendikulyar qollasak, Lorentz faktorı 1 ge teń boladı, sebebi bul baǵdardaǵı tezlik nolge teń boladı. Sonda biz pútkilley basqasha sapanı sezamiz.
Juwmaq qılıw múmkin, massa ózgeriwi múmkin, lekin tekǵana tezlikke, bálki kúsh qollanılatuǵın jóneliske de baylanıslı. Sol sebepli bul oy-pikir relyativistik massa haqıyqıy fizikalıq túsinik ekenligin pútkilley biykar etedi.
Qanday saqlanadı
Hár bir atom energiyaǵa tolıq kishi shar bolıp, hátte jaqtılıq bólekleri (fotonlar dep ataladı ) kórinisindegi energiyanı elementqa aylantıra aladı. Sol sebepli, ol nátiyjeli hám jaqsı paydalanıladı, insannıń energiya mútajliklerin jaqsı sheshedi.
Saqlaw menen yadro energiyasılıqtı elektr energiyasına aylandırıw quramalı ıdıraw hám sintez procesi arqalı ámelge asırılıwı múmkin. Usınıń sebebinen Eynshteyn yadro fizikanıń atası esaplanadı.

Paydalanılǵan ádebiyatlar

1. 
   L.D.Landau, E.M.Lifshits “Teoriya polya”, M.Nauka, 300- bet , 1981 
   
2. 
   M.R.Jumayev, Q.S.Saidov “ Elektrodinamika”, Buxoro, 2005 y, 80- bet.
   
3. 
   Ugarov “ Spetsialnaya teoriya atnositelnosti”, M.Nauka, 1978. 45 -bet 
   
4. 
   Grechko i dr. “ Sbornik zadach po teoreticheskiy fiziki” , M.Nauka 280 bet. 1980.
   
5. 
   А.Н. Матвеев “ Механика и теория относительности” , М., Высш. Школа, 2012, 280 стр.
   
6. 
   А. Лайтман и др. «Сборник задач по теории относительности и гравитации» , М., Мир,1981, 400стр.
   
7. 
   А.И. Студеникин, ЯФ, 2004, Т. 67, в.5 с. 10104-1024.
   
8. 
   Д.Б. Блашке и др. ЯФ, 2004, Т.67, в.4, с. 1074-1086.
   
9. 
   А.И. Студеникин, ЯФ, 2004, Т.67, в.4, с.1014-1024.
   
10. 
    А.Н. Матвеев “ Механика и теория относительности” , М., Высш. Школа, 2012, 280 с.
    
11. 
    Л. В. Ланду, Е.М. Лифциц «Теория поля», М., Наука, 2004 г. 250 с.
    
12. 
    Тоҳирова С., Жумаев М.Р. “Релятивистик масса спектрометри” Ёш
    
13. 
    олимлар ва талабаларнинг “XXI-интеллектуал авлод асри” илмий-амалий  анжуман тўплами, 257- бет.
    
14. 
    Тоҳирова С., Жумаев М.Р. “Ҳаракатланувчи муҳитлардаги релятивистик зарралар динамикаси” Ёш олимлар ва талабаларнинг “XXI- интеллектуал авлод асри” илмий-амалий анжуман тўплами, 258- бет.