Садыхов Фаик
Бяширов Мирнамиг
ЛЕПТОНЛАР
ВЯ
ЩАДРОНЛАР
(гыса мялумат)
Бакы – 2001
Садыхов Фаик
Бяширов Мирнамиг
ЛЕПТОНЛАР
ВЯ ЩАДРОНЛАР
(гыса мялумат)
Бакы Дювлят Университети Физика факцлтяси Елми Шурасынын гярары (22 нойабр 2001-жи ио 2 сайлы ижлас протоколу) иля чап олунмасы мягсядяуйьун щесаб едилмишдир.
Бакы – 2001
Садыхов Фаиг Султанмурад оьлу
Бяширов Мирнамиг Мирящмядаьа оьлу
Лептонлар
вя щадронлар
Ряй верян:
физ.рий.е.д., проф. С.К. Абдуллайев
Елми редактор: Аьайев Шащин Сабир оьлу
Китабда лептон, щадрон вя кваркларын физики хассяляри шярщ олунмуш, онларын изотопик спини, щиперйцкц, шарм, эюзяллик вя тябиилик квант операторлары мцяййян едилмиш вя кваркларын бу операторлара уйьун олан мяхсуси функсийалары вя мяхсуси гиймятляри тяйин едилмишдир. Китаб физика факцлтяси тялябяляри, йцксяк енеръиляр физикасы сащясиндя чалышан ямякдашлар цчцн файдалыдыр.
ЮН
сюз
Тягдим олунан китабда лептон вя
кваркларын хассяляри мцасир тяжрцби фактлара ясасланараг шярщ олунур.
Лептонларын спираллыьы вя онлар арасында даршылыглы тясирин електромагнит вя зяиф олдуьуну нязяря алараг бир-бириня
кечидляри тяфсилаты иля изащ олунмушдур. Щадронларын кварк структуру
ачыгланмыш, онларын гыса тяснифи верилмишдир.
Китабда илк дяфя мяфтунлуг, эюзяллик
вя тябиилик квант операторларынын шякли мцяййян едилмиш вя онларын мяхсуси
гиймятляри тапылмышдыр. Бу гиймятляря ясасян щадронларын (мезон вя барионларын)
тяжрцбя иля узлашан квант ядядляри мцяййян едилмишдир. Китабча елементар
зярряжикляр физикасына эириш характери дашыйыр вя университет тялябяляри цчцн
файдалы вясаитдир.
Физ.рий.е.н. Ш.С. Аьайев
Ичиндякиляр
Эириш ………………………………………………….. |
5 |
|
I.Лептонлар …………………………………………… |
6 |
|
I.1.Електрон ………………………………………….. |
7 |
|
I.2.Мицон …………………………………………….. |
9 |
|
I.3.Тау лептон ……………………………………….. |
11 |
|
I.4.Нейтринолар ……………………………………….. |
12 |
|
II.Щадронлар ………………………………………….. |
18 |
|
III.Кварклар вя онларын юзялликляри …………………… |
23 |
|
IV.Барионларын магнит моментляри …………………. |
30 |
|
V.Рянэ йцкц ………………………………………… |
33 |
|
Ядябиййат ……………………………………………. |
37 |
Эириш
Мадди варлыглар елементар
зярряжикляр адланан щиссяжиклярдян тяшкил олунмушлар вя онларын сайы щяддиндян
артыг чохдур (300-я йахындыр). Елементар зярряжикляр арасында гаршылыглы тясир
мювжуддур. Бу тясирляр гравитасийа, зяиф, електромагнит вя эцжлц тясирлярдир.
Мцасир дюврдя алынан енеръи гиймятляриндя елементар зярряжиклярин гравитасийа
тясирляри чох аз олдуьу цчцн ону нязяря алмамаг олар. Зяиф, електромагнит вя
эцжлц тясирдя олан зярряжикляр лептонлар вя щадронлар адланыр. Лептонлар йалныз
електромагнит вя зяиф тясиря мяруз галан, щадронлар ися щям дя эцжлц тясирдя
олан зярряжиклярдир. Лептонларын сайы щал-щазырда алтыдыр. Щадронларын сайынын
чох олмасына бахмайараг, онлар да алты даща бясит зярряжикляр олан кварклардан
тяшкил олунмушлар.
Мцасир физикада ясасян
лептонлар вя кварклар бясит зярряжикляр щесаб олунурлар. лакин XX
ясрин 80-жи илляриндян
башлайараг, алимлярин фикринжя онларын да даща фундаментал обйектлярдян –
рижонлар, преонлар вя йа гаплонлардан тяшкил олунмасы фярз олунур. Лакин бу
фярзийя олараг галыр.
Бу китабчада лептонлар вя
кваркларын бязи физики хассяляри очерк шяклиндя шярщ олунур. Китаб, йцксяк
енеръиляр физикасыны анламаг цчцн файдалы ола биляр. О, физика факцлтясинин
йухары курс тялябяляри, маэистрляр, аспирантлар вя мцяллимляр тяряфиндян вясаит
кими истифадя олуна биляр.
§1. Лептонлар
Мцасир физиканын ясас
сащяляриндян бириси – лептон физикасыдыр. Щал-щазырда тябиятдя 6 нюв лептон
мцшащидя олунмушдур. Онлара електрон (
), мицон (
), лептон (
), електрон нейтриносу (
), мицон нейтриносу (
), тау нейтриносу (
) дахилдир:
(1)
Йухары сутунлардакы
(нейтрино) зярряжиклярин електрик йцкц сыфырдыр, она эюря дя онлар йалныз зяиф
гаршылыглы тясиря мяруз галырлар. Ашаьы сцтундакы зярряжикляр 
SQSE
ващидиндя електрик йцкцня
сащибдирляр вя она эюря дя щям електромагнит, щям дя зяиф гаршылыглы тясиря
мяруз галырлар.
Щяр бир дублет (нясил)
лептон ядяди дейилян (
), квант ядяди иля характеризя олунур ки, (1) дублетляри цчцн
-дир.
Тябиятдя (1)-я уйьун олан
щяр бир зярряжийин антизярряжийи мювжуд олдуьу цчцн антидублет, йяни
(2) олар.
(2) антидублетляри цчцн ися
олур.
Башга бцтцн зярряжикляр цчцн лептон ядяди 0-дыр. Тяжрцбяляр эюстярир ки, елементар зярряжикляр физикасында лептон ядядлярин сахланмасы гануну ишлянилян просеслярдя юдянилир.
Лептонлар Ферми-Дирак
статистикасына табе олан зярряжикляр олдуьу цчцн онлара фермицонлар да
дейирляр.
§1.1 Електрон. Електрон 1897-жи илдя Ж.Ж. Томсон тяряфиндян катод
шцаларынын тядгиги заманы кяшф олунмушдур. Електрон (
) мянфи електрик йцклц, мяхсуси моменти (спин моменти) 
(
- Планк сабитидир) олан фермицондур. Онун кцтляси 
-дыр вя онун табе олдуьу тянлик Дирак тянлийи адланан
(3)
тянлийидир. Бурада 
- 4 сятрли вя сцтунлу матрисдир, 
- дюрдюлчцлц дифференсиалдыр. 
-електронун щал функсийасыдыр. 
- хяйали ващиддир.
Сярбяст електрон цчцн бу
тянлийин щялли
(4)
олур. Бурадан 
щялли спинин 
- оху бойунжа пройексийасынын 
гиймятляриндя
електронун щалына, 
щялли ися 
гиймятиндя позитронун
щалына уйьун эялир.
Дирак тянлийиндян алынан
позитрон (
) 1932-жи илдя К. Андерсон (АБШ) тяряфиндян космик шцаларда
мцшащидя олунмушдур.
Мцяййян едилмишдир ки, металларын електрик вя истилик кечирижилийи, диелектриклярин юзяллийи, кристалларын оптик хассяляри вя с. електронларын давранышы иля ялагядардыр.
Електрон магнит моментиня дя
маликдир вя онун нормал гисми Бор магнетону адланыр.
Електрон цчцн онун аномал гисми
(5)
олур. Бурада 
- инжя гурулуш сабитидир.
Яэяр 
гябул едилярся,
гиймятини алыр. Бурада 
- Ланде вуруьу вя йа
щиромагнит ямсалы адланыр.
Електронун спин моментинин
импулс истигамятиндя вя йа онун якс истигамятиндя олмасы спираллыг адланыр.
Квант механикасы ганунларына ясасян спираллыг 
оператору иля
характеризя олунур. Бурада 
- спин матриси, 
електронун
импулсудур. Бу операторун мяхсуси гиймяти
(6)
тянлийиндян тапылыр. 
- спираллыгдыр. 
цчцн ики гиймят, 
алыныр. Онун 
гиймяти мцсбят – саь
спираллыг, 
гиймяти ися мянфи –
сол спираллыьа малик олмасыны эюстярир. Йяни спинин импулс исигамятиндя олмасы
саь полйаризасийа, спинин импулсун якс истигамятиндя йюнялмяси ися сол
полйаризасийайа уйьун олан щалдыр.
Нцвялярин 
- парчаланмасында електронлар узунуна полйаризасийаланмыш
олурлар, она эюря онларын спираллыьы (полйаризасийа дяряжяси) сол йайлыьа
(7)
позитронларын 
- парчаланмада позитрон саь спираллыьа
(8)
малик олур. Бурада 
-зярряжийин сцряти, 
-ися ишыь сцрятидир.
Демяли, 
-парчаланмада «солполйаризаланмыш» електрон вя
«саьполйаризаланмыш» позитрон ялдя едилир.
§1.2 Мицон. Стабил олмайан, мянфи електрик йцклц, спин моменти 
олан зярряжикдир,
йяни фермицондур. Йашама мцддяти 
-дир. Кцтляси електронун кцтлясиндян 206 дяфя чох олуб 
-дир вя електромагнит, щямчинин зяиф гаршылыглы тясирдя олан
лептондур. Онун антизярряжийи 
-мезондур. Магнит моменти електронун магнит моменти кимидир. 
-мезон (мицон) 1936-жы илдя К. Андерсон вя П. Недермейер
тяряфиндян космик шцаларда мцшащидя олунмушдур. Онларын ясас мянбяляри космик
шцалары вя йцксяк енеръили зярряжиклярин сцрятляндирижилярдир.
вя 
мезонларын
парчаланмасы, йцксяк енеръили фотонларын жцт йаранмасы вя с. заманы мицонлар
йарана билир.
Мицонлар
(9)
парчаланмасы верир. 
- мезонларын парчаланмасындан
(10)
-лар алыныр. Мцасир сцрятляндирижилярдя йцксяк енеръилярдя
санийядя 
мицон сели йараныр.
(9) вя (10) просесляриндя 
- мезонун спин моменти, импулсу истигамятиндя, йяни саь
полйаризяляшмиш мицон, 
- мезонун спини ися онун импулсунун яксиня йюнялмишдир, йяни
сол пойаризяляшмиш 
- мезон йараныр.
Мицонун 
парчаланмасында
йаранмыш йцксяк енеръили нейтрино, електронун якс истигамятиндя щярякят едир. 
вя 
спираллыьы
бир-биринин яксиня оланда електронун спини мицонун спининя паралел олур. Електрон
мянфи спираллыьа малик оланда, онун импулсу мицонун спининин якс истигамятиндя
йюнялмиш олажагдыр.
- мезонлар гисмян вя йа там полйарлашмайа мяруз галырлар.
Мцщитдя мицонлар аз юмцр сцрцрляр вя онлар мцщитин атомларынын нцвяляри
тяряфиндян жязб олунараг мицон атомлары (мезатом) йарадырлар. Мезатомларын
йаранмасы атомларда електрон тябягясинин гурлушундан асылы олур.
Атом ядяди 
олан атомлардан
алынан мезатомларын орбитляринин юлчцсц нцвянин юлчцсц тяртибдя олур. Енеръи
сявиййяляри арасындакы фярг, мезатомларда ади атомлардан 
дяфя чох олур.
Енеръиси 
олан мицонлар атомларын ионлашмасына, даща
йцксяк енеръили мицонлар ися електрон-позитрон жцтцнцн йаранмасына, нцвялярин
парчаланмасына сябяб олурлар.
Мезатомларда зяиф тясир
щесабына 
- гапма щадисяси баш верир:
- мезонун гапылмасы ещтимал 
иля мцтянасиб олур.
Мицонларын кцтлясинин
електронун кцтлясиндян чох олмасы йягин ки, лептонларын дахили гурулушларынын
бир-бириндян фярглянмясиндян иряли эяля биляр.
Мицон лептон ядяди 
, електрон лептон ядяди 
кими сахланан кямиййятдир (
).
§1.3 Таулептонлар. 1975-76-жы иллярдя гаршылашмыш електрон-позитрон
дястяси иля апарылан тяжрцбялярдя йени бир лептонун йаранмасы щадисяси мцшащидя
олунмушду:
(12)
Бурада йаранан 
(
-антилептон) лептона
таулептон дейилир. Таулептонлар 
спиня маликдир, йяни фермицондур. (12)-дя
алынан таулептонун кцтляси 
, йашама мцддяти 
-дир. Йяни 
стабил олмайан зярряжикдир вя Дирак тянлийиня
табе олуб, електромагнит-зяиф гаршылыглы тясирдя иштирак едир. Електромагнит вя
зяиф тясирлярин щесабына
(13)
парчаланма баш верир.
Сонралар ися онларын
парчаланмайа мяруз галмасы мцшащидя олунмушдур. Апарылан тяжрцбяляр эюстярди ки, таулептонлар
парчаланмалары верирляр.
Таулептон, електрон вя мицон
кими магнит моментиня маликдир. Онлар Таулептон квант ядяди -
иля характеризя
олунурлар. Бу квант ядяди сахланан 
квант ядядидир.
§1.4 Нейтринолар. Електрик йцкц олмайан, спини 
олан (
-Планк сабитидир 
) вя йалныз зяиф
гаршылыглы тясирдя иштирак едян фермионлардыр. О, Йерля Эцняш арасындакы
мясафяни щеч бир из бурахмадан кечя билян зярряжикдир. Онун сцкцнят кцтляси
сыфра йахындыр вя сабит зярряжикдир.
Тябиятдя цч нюв нейтрино
мювжуддур. Онлара електрон нейтриносу 
, мицон нейтриносу 
вя тау нейтриносу 
дейилир.
Нейтринонун мювжудлуьу илк
дяфя нязяри олараг 1933-жц илдя В. Паули тяряфиндян иряли сцрцлмцш, 1953-жц
илдя ися Ф. Райнес вя К. Коуен (АБШ)
(1)
(2)
реаксийаларында нейтринонун варлыьыны тяжрцбц олараг мцшащидя етмишляр.
Нцвя реакторунда эцжлц антинейтрино сели алыныр. Санийядя 
сащяси олан сятщдян 
зярряжик кечир вя (2) просеси гейд олунур.
Бурада алынан позитрон електронларла аннигилйасийа едяряк, ики фотон
йарадырлар. 1956-66-жы иллярдя бу тяжрцбя йенидян тякрар едилмиш вя (2)
просесинин еффектив кясийи цчцн
гиймяти тапылмышдыр.
Нейтриноларын
кцтляляри уйьун
олараг
ола биляр вя онларын юмцрляри сонсуздур. Нейтринолу просеслярдя
апарылан арашдырмалар эюстярир ки, 
вя 
-лар сол полйаризасийа (
), 
вя 
ися саь, (
) полйаризасийайа
маликдирляр. Нейтриноларын табе олдуьу тянлик Дирак тянлийидир:
вя йа
(3)
Бурада 
вя 
матрисляри дюрд сятр вя дюрд сцтунлу
матрислярдир, онларын ашкар шякилляри ашаьыдакы кимидир:
, 
, 
, 
(4)-дир.
(3) тянлийиндя 
функсийасы сутун матрисинин
(5)
дюрд компонентли
функсийасыдыр.
Хцсуси щалда нейтрино Z оху бойунжа щярякят едярся, (3) тянлийи
(6)
олар. (6) тянлийинин
щяллини
(7)
шяклиндя ахтараг. Бурада
(8)
(
-ващидляриндя)
(7)
вя (8)-и (6)-да йериня йазсаг, нейтрино цчцн
(9)
тянликляр системини алырыг. Ямсалларын детерминанты
олмалыдыр.
Бу детерминантдан
(10)
алынар.
Йяни, 
олдугда, нейтринонун енеръиси цчцн 
гиймятлярини алырыг.
Беляликля, нейтринонун дюрд
щалы
вя 
вя 
(11)
мювжуд олур.
Башга сюзля 
щалы нейтриону, 
щалы ися
антинейтринону характеризя едир. Ейни иля 
щалында да 
алмыш олуруг.
Лептонлар цчцн ашаьыдакы
жядвяли гура билярик.
|
|
Спираллыг |
|
Спираллыг |
|
Спираллыг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нейтринолар Йер кцрясиня
чатан космик шцаларда, Эцняш вя улдузларда, щямчинин нцвя реакторларында
алыныр. Эцняшин мяркязи щиссясиндя истилик нцвя реаксийалары заманы щяр бир
щелиум атомунун синтезиндян ики нейтрино йараныр. АБШ-да Брукщейвен
лабораторийасында 1968-жи илдян башлайараг йерин 1480 метр дяринлийиндя 610 тон
хлоретилин (
) маддясиндян 
елементи аларкян
(12)
Конверсийа нятижясиндя
(13)
Бурада алынан енеръини ишыг сцряти иля щярякят едян
нейтринолар дашыйырлар.
Эцняшдя баш верян
(14)
нцвя реаксийалары щесабына уйьун олараг нейтринолар максимум 0,42 мев, 0,86 мев, 1,44 мев, 1,56 мев вя 14 мев енеръи иля йаранырлар. Бу енеръи ися Эцняшин сятщиндян шцаланыр. Йерин атмосфер тябягясиня дцшян енеръи сели
олур. Эцняшдян эялян
нейтринонун сели
(15)
алыныр. Эцняш
нейтрионусун гейд олунмасында
(16)
просеси ящямиййятли рол
ойнайыр. Бу просесин еффектив кясийи
-дыр.
(12)-нин алынмасында енеръи
щядди 0,81 мев-дир вя 
нцвяси нейтринону 80%
ещтималла тутур. Бу ещтимал Эцняшин температурундан асылы олур. (13) просесинин
щесабына 3% ещтималла бир нейтрино йараныр.
Эцняшин кцтляси вя
ишыгланмасы, онун тяркибинин дягиг тяйини (12) просесинин кясийини тапмаг цчцн
имкан йарадыр. Эцняшин кцтляси вя ишыгланмасы
гиймятини алыр вя Эцняш дахилиндя щидроэенин
йанмаьа башладыьы андан кечян заман 
илдир. Лакин онун
башланьыжда вя индики заманда тяркиби, онда олан щелиумун вя аьыр атомларын
мигдарыны мцяййян етмяк мцмкцн дейилдир.
Нейтринонун
башга изотоплар 
, 
, 
, 
вя даща гайнар
улдузлар тяряфиндян дя бурахылмасы мцмкцндцр.
§2. Щадронлар
Эцжлц гаршылыглы тясирдя иштирак едян зярряжикляря щадронлар дейилир. Онларын сайы 200-дян чохдур. Мцшащидя олунан щадронлар, спинляри кясир олан барийонлардан вя спинляри там олан мезонлардан ибарятдир. Барийонлар вя мезонлары жядвял шяклиндя йазмаг олар (щадрон жядвяли).
Щадронлар жядвяли
|
Зярряжик |
(спин) жцтлцк |
Кцтля (мев) |
Йашама мцддяти Ени (мев) |
Парчаланма моду |
барионлар (яжайиблик=0, изоспин 
), ууд, дду
|
|
|
938,27 |
|
Стабил |
|
|
|
939,57 |
|
|
|
|
|
1470 |
|
|
|
|
|
1510 |
|
|
|
|
|
1630 |
|
|
|
|
|
1670 |
|
|
|
|
|
2120 |
|
|
|
|
|
2580 |
|
|
барионлар (яжайиблик=0, изоспин 
),
ууу, ууд, удд, ддд.
|
|
|
1230 |
|
|
|
|
|
1600 |
|
|
|
|
|
1850 |
|
|
|
|
|
2380 |
|
|
|
|
|
1910 |
|
|
барионлар (яжайиблик=1, изоспин 
), удс
|
|
|
1115 |
|
|
|
|
|
1519 |
|
|
|
|
|
1560 |
|
|
|
|
|
1720 |
|
|
|
|
|
2090 |
|
|
|
|
|
2090 |
|
|
|
|
|
2340 |
|
|
барионлар (яжайиблик= -1, изоспин 
), уус, ддс, удс
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1384 |
|
|
|
|
|
1665 |
|
|
|
|
|
1770 |
|
|
|
|
|
1900 |
|
|
|
|
|
2025 |
|
|
- барионлар
(яжайиблик=-2, изоспин 
), уус, ддс, удс
|
|
|
1314 |
|
|
|
|
|
1531 |
|
|
|
|
|
1823 |
24 мев |
|
|
|
? |
1690 |
|
|
|
|
? |
2075 |
20 мев |
|
- барионлар (яжайиблик=-3,
изоспин 
), ссс
|
|
|
1672 |
|
|
|
|
? |
2252 |
55 мев |
|
Мяфтун бариоанлар удс, уус, ддс, усж
|
|
|
2285 |
|
|
|
|
|
2452 |
100 мев |
|
|
|
|
2460 |
|
|
Мезонлар
|
|
Кцтля (мев) |
Юмрц (сан) вя йа ени |
Парчаланма моду |
|
|
139,6 |
|
|
|
|
135 |
|
|
|
|
549 |
|
|
|
|
494 |
|
|
|
|
498 |
|
|
|
|
770 |
153 мев |
|
|
|
782 |
83 мев |
|
|
|
1019 |
441 мев |
|
|
|
1279 |
32 мев |
|
|
|
1527 |
106 мев |
|
|
|
1587 |
175 мев |
|
|
|
1685 |
130 мев |
|
|
|
3096 |
0,068 мев |
|
Мяфтунедижи мезонлар (
)
|
|
1869 |
|
|
|
|
1864 |
|
|
|
|
1969 |
|
|
|
|
2113 |
|
|
Эюзял мезонлар
|
|
5277 |
|
|
|
|
5279 |
|
|
Бу
щадронлар даща бясит зярряжикляр олан кварклардан тяшкил олунмушлар вя онларын сайы щадронларын тяркиб
щиссяляридир. Алты кваркдан
спиня малик олан
Уп-кварк (йухары) у – кварк
Доwн-кварк (ашаьы) д – кварк
Charmed-кварк (мяфтун) c – кварк
Stange-кварк (яжайиб) s – кварк
Bottom-кварк (эюзял) b – кварк
Top-кварк (тябии) t - кварк
ибарят ола биляр. Лептонлара аналоъи олараг кварклары да дублетляр шяклиндя тясвир ола биляр:
.
Щяр
бир дублетдя йухары сятирлярдяки кварклар 
електрик йцкцня,
ашаьы сятирлярдякиляр ися 
електрик йцкцня малик
олурлар (
-електронун електрик йцкцдцр). Щяр бир кварка гаршы, електрик
йцкц якс ишаряли антикварк уйьун эялир:
.
Кварклар
вя антикварклар эцжлц, електромагнит вя зяиф гаршылыглы тясиря мяруз галан
зярряжиклярдир. Онлар щямчинин барийон ядяди адланан квант ядяди иля характеризя
олунурлар. Кварклар цчцн барийон ядяди 
, антикварк цчцн ися 
-дир.
Мезонлар «валент»
кварк-антикварк жцтцндян 
вя ону ящатя едян
виртуал кварк-антикварк «дянизиндян» тяшкил олунмушлар. Барийонлар ися цч
«валент» кваркдан 
вя ону ящатя едян 
-жцтцнцн «дянизиндян» ибарятдир. Щадронларын беля тяркибя
сащиб олмасы чохлу сайда тяжрцби фактларла исбата йетирилмишдир. Тяжрцби
фактлар щадронларын кварклардан алынмасыны эюстярмясиня бахмайараг, сярбяст
шякилдя кварклар мцшащидя олунмур. Бунун сябяби щадрон дахилиндя кичик
мясафялярдя онларын арасында тясирин йахын мясафялярдя чох зяиф олмасы вя онлар
арасында мясафя бюйцдцкжя бу тясирин щяддиндян артыг эцжлц олмасы иля
ялагядардыр. Она эюря кваркы щадрон дахилиндян гопармаг цчцн щяддиндян артыг
чох иш эюрмяк лазымдыр вя йахуд бу иш сонсуз бюйцкдцр. Бу сябябдян кваркы
щадрондан гопармаг цчцн сярф олунан енеръи вакуумда кварк-антикварк жцтцнцн
йаранмасына эятириб чыхарыр. Нятижядя сярбяст кварк алынмасы явязиня йени
щадрон щалы алыныр.
§3. Кварклар вя онларын
юзялликляри (хассяляри)
Эцжлц гаршылыглы тясирдя башга яняняви сахланма ганунлары иля йанашы, унитар инвариантлардан ортайа чыхан сахланма ганунлары да вар. Бу сахланма ганунлары изотопик спинин, яжайиблийин, мяфтунлуьун, эюзяллийин, тябиилийин, рянэ йцкцнцн вя с. сахланма эюстярир.
Унитар инвариантлыьа эюря сахланан кямиййятя уйьун эялян оператор
(1)
олур вя диогонал 
операторлары йухарыда
садаланан исоспин, яжайиблик, мяфтунлук вя с. физики кямиййятляря уйьун эялир.
Мялумдур ки, диогонал операторлар 
вя 
-лардыр:
вя 
(2)
(1)
вя (2)-я дахил олан 
-матрисляри Эелл-Манн матрисляридир (36 ядяд) вя онларын
диогонал оланлары:
, 
,
, 
, (3)
(1)-(3) эюря кваркларын квант ядядляри
(изотопик спин), 
(щиперйцк)
, (мяфтунлуг)
(эюзяллик),
(тябиилик) (4)
операторларын мяхсуси гиймятляри олажагдыр. Кваркларын мяхсуси функсийалары сутун
(5)
матрисляри, антикваркларын мяхсуси функсийалары ися сятр
, 
,
, 
, (6)
, 
матрисляри олур.
(4) операторлары иля (5)-я тясир етсяк
, 
, 
вя йа 
вя йа 
вя йа 
вя йа 
вя йа 
, 
, 
(7)
, 
аларыг. Антикварклар цчцн ися (7)-нин якс ишаряляри уйьун эялир.
Беляликля, кварклар вя антикварклар цчцн ашаьыдакы жядвяли йаза билярик:
Жядвял К
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
+1 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
+1 |
-електрик йцкц
- изотопик спин
- вя йа 
- мяфтунлуг
- эюзяллик
- тябиилик
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
-1 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
+1 |
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
-електрик йцкц
- изотопик спин
- вя йа 
- мяфтунлуг
- эюзяллик
- тябиилик
(7) гиймятляриня ясасян мювжуд олан реал щадронлар кварклардан ашаьыдакы кими тямсил олуна биляр.
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
вя с.
Юрняк
олараг протонун, 
- резонансын вя 
- щиперонун квант ядядлярини кварк гурулушуна эюря
щесаблайаг. Кваркларын квант ядядляри аддитив квант ядядляри олдуьуна эюря
.
Бу
квант ядядляри 
, 
вя 
зярряжикляри цчцн
изотопик спин вя щиперйцк гиймятляринин тяжрцби гиймятляриня уйьун эялир.
Чяки диограмларында мезон вя барион мултиплемляри 35-лик вя 56-лик олараг шякил 1 вя шякил 2 кими эюстяря билярик.
Шякил1. Мезон мултиплети.
|
|
|
Шякил2. Барион мултиплетляри
§4. Барионларын магнит моментляри.
Барионлар спин моментинин кясир гиймятиня сащиб олдугларына эюря, онлар магнит моментляриня малик олурлар. Мясялян, протон вя нейтрон цчцн тяжрцбядян
магнит моментиня
малик олмасы сцбут олунмушдур (
-нцвя магнитону). Диэяр барионларын да магнит моментляринин
олмасы тяжрцбядян тапылмышдыр.
вя с.
Кварк моделиня эюря бирионларын магнит моментляри
(1)
олар. Бурада 
кваркларын електрик
йцкц, 
кваркын магнит
моментидир:
(2)
(2)-дян кварк кцтляси цчцн
(3)
аларыг.
Щадронун магнит моментинин орта гиймяти
(4)
тяйин олунур. 
уйьун кваркын щал
функсийасыдыр. Беляликля, протон вя нейтронун кварк гурулушуна эюря магнит
моменти
(5)
(6)
олар. 
вя 
- 
вя 
кваркларын магнит
моментляридир: 
.
(5) вя (6)-йа эюря
(7)
олур ки, бу да тяжрцби гиймятля цст-цстя дцшцр. Щесабламалар эюстярир ки:
(8)
Ейни
йолла диэяр барийонлар цчцн дя 
(9)
гиймятляр алыныр. Бу гиймятляр дя тяжрцби гиймятлярля узлашан гиймятлярдир.
Магнит моментлярин щесабланан бу гиймятляри кваркларын кцтлясини тапмаьа имкан верир. Беля ки, яэяр щадрон дахилиндя кварклар бир-бирляриня чох йахын оларларса, онлар юзлярини сярбяст зярряжик кими апарырлар. Бу заман онларын кутляси
(10)
гиймятляря уйьун эялир.
Лакин кварклар бир-бирляриндян узаглашдыгжа, бу кварклар даща эцжлц ялагядя олурлар. Она эюря онлар конституент кварклар адланырлар вя онларын кцтлясинин гиймяти
(11)
олур.
§5. Рянэ йцкц.
Барион минимум кинетик енеръийя малик
оланда кварклар 
- щалында олурлар вя дальа функсийасы кваркларын
йердяйишмясиня эюря симметрик олажагдыр. Она эюря Паули принсипиня ясасян
барион щалы антисимметрик функсийа иля тясвир олунур. Щаб функсийаны
антисимметрийалашдырмаг цчцн кварклар ялавя квант ядяди иля дя характеризя
олунмалыдыр. Бу квант ядяди шярти олараг «рянэ» йцкц адланыр. Кварклар
«гырмызы», «йашыл» вя «мави» рянэдя ола биляр. Буна сябяб тябиятдя олан кварк
системляринин 
, 
, 
системляри олмасыдыр
вя 
, 
системляринин
олмамасыдыр.
Щямчинин мцяййян едилмишдир ки,
тяжрцби гиймятляри алыр. Бу нятижяляри ясасландырмасы рянэ йцкцнцн варлыьыны вя онун цч гиймят алмасы тяляб олунмалыдыр.
Диэяр тяряфдян щадронларын тоггушмасындан мицон жцтцнцн йаранмасынын, кварк-антикварк жцтцнцн мицон жцтцня чеврилмясиндян цч дяфя аз олмасына эюря ялавя квант ядядинин цч гиймят алмасы мцяййян едилир.
Эюстярилян физики щадисяляр «рянэ
йцкцнцн» (color) 
вя йа гырмызы, йашыл, мави
олмасына уйьун эялир.
Лакин бу рянэлярин тябии бойаларла ялагяси йохдур. Тябии бойа цч ясас рянэдян алындыьына эюря рянэли кваркларда бу Г-гырмызы, Й-йашыл вя М-мави рянэин комбинасыйасындан алына билярляр.
Кваркын рянэ йцкцнц 
иля ишаря етсяк 
олар. Щадронун рянэ
йцкцнцн 
олмасы цчцн,
кваркларын електрик йцкц
ялдя едилир.
|
Щадронларын шярти олараг моделини гырмызы, йашыл вя мави рянэли кваркларда
антигырмызы, антийашыл вя антимави кваркларын бирляшмясиндян алынан аь рянэли
щадрон кими эюстярмяк олар. Щадронлар тябиятдя рянэсиз мцшащидя олунурлар. |
|
Ону да гейд едяк ки, лептонларын нязяриййяси стандарт модел адланан Вайнберг-Салам нязяриййясидир, щадронларын нязяриййяси ися рянэдинамикасыдыр (хромодинамика).
Лептонлар вя щядронлар арасында зяиф, електромагнит вя эцжлц гаршылыглы тясир мювжуддур.
Зяиф електромагнит тясирин лагранъианы
олур.
Бурада 
, 
, 
.
-кварклардыр, 
вя 
-кварклардыр, саь вя сол лептонун щиперйцкц 
-дыр.
Кваркларын щиперйцкляри
-дыр.
вя 
калибряолунмуш
триплет вя синглет сащяни эюстярир.
Кваркларын эцжлц гаршылыглы тясир лагранъианы
йазылыр.
Бурада
, 
гябул олунур.
локал фазанын
дяйишмясини, 
дахили симметрийанын
дяйишмясидир. 
-ляр глцйон сащясини характеризя едир.
Вайнберг-Салам моделиндя вя рянэдинамикасында
електрозяиф вя эцжлц гаршылыглы тясири ютцрян зярряжикляр фотонлар, 
, 
- бозонлар вя глцонлардыр. Фотон вя глцон кцтляйя малик
олмайан, електрик йцкц сыфыр олан зярряжиклярдир. Лакин глцон сяккиз рянэ йцкц
олан зярряжикдир. 
, 
- бозонлар ися зяиф гаршылыглы тясири ютцрян, уйьун олараг
кцтляси
олан зярряжиклярдир.
Ядябиййат
1.E.D. Commins, P.H. Buckbaum. Weak
interactions of leptons and quarks, Cambridge University Press, 1983.
2.G.
Kane. Modern elementary Physics, Addison-Wesley Publishing Company Inc. 1987.
3.А.И.
Акизер, С.В. Пелетмински. Поля и фундаментальные взоимодействия. Киев,
«Наункова думка», 1986.
4.Л.Б.
Окуи. Кварки и Лептоны. Москва, «Наука», 1981.
5.A. Sudberg.
Quantum mechanics and particles of nature. Cambridge University Press, 1986.
6.
B.T. Feld. Models of elementary particle. Wolfram Massachusetts, Toronto,
London, 1964.
7.F.Halzen,
A.D. Martin. Quars and Leptons, John Wiley-Sons. New-York, Toronto, Singapora,
1984.
8.Faik Sultanmuradoglu, Coшкун Айдын. Проблемлерле куантум меканиьи, Трабзон, Тцркийе, 1996.
