қ
58
∑
ҚАБАТ – ҚЫСЫМ
550
551
Жеткілікті массивті жұлдыз сығылған кезде оның заттарының тығыздығы,
егер де жұлдыздар қайнауында оның гравитацияның ықпалымен сығылуына
қарсыласатын күштер болмаған кезде ақ ергежейлі және нейтрондық жұлдыздар
кезеңдерінің мәндерінен өтіп, арта түседі. Жұлдыз бірте-бірте кішірейіп
нәтижесінде гравитациялық коллапс күйге ұшырайды, ол кезде бізге белгілі
ешқандай физикалық үрдістер оның әрі қарай сығылуын тоқтата алмайды. Дененің
бетінде тартылыс өрісі артады, көп ұзамай дене кризистік радиусқа («Швар-
шильд радиусына») дейін сығылады, сондықтан гравитациялық өрістің артуы
соншалықты, тіптен жарық оны жеңе алмайтын жағдайда болады. Осы жайт –
қара апан – өзін тек гравитациялық тартылыстың орталығы ретінде әрекет ететін
аймақ болып табылады.
ҚАРАПАЙЫМ БӨЛШЕКТЕР (ҚБ-тер) – материяның молекулалар, атом-
дар, иондар немесе атомдардың ядролары (протондардан басқалары) болмай-
тын қарапайым, сонымен қатар бөлшектенбейтін ұсақ бөлшектерінің жалпы
атауы. Қарапайым бөлшектердің өзара түрленушілік қасиеті оларды Әлемнің
өзгермейтін «кірпіштері» ретінде қарастыруға рұқсат етпейді. Бүкіл материя осы
бөлшектерден құралған. Қарапайым бөлшектер тобына ядро құрамындағы про-
тондардан өзге нейтрондар, электрондар, фотондар, осылармен қатар пи-мезондар,
мюондар, ауыр лептондар (τ), үш типті нейтрино (электрондық, мюондық және
τ-нейтрино), ғажап бөлшектер (К-мезондар, гиперондар), санқилы резонанстар,
жасырын «таңданарлық» мезондар (Ј/Ψ,Ψ′ т.б.) «таңданарлық» бөлшектер, ипсилон
бөлшектер (Ү), «сұлу» бөлшектер, аралық векторлық бозондар (W
+
, Zº) – негізі-
нен орнықсыз барлығы 350-ден астам бөлшектер енген.
ҚБ-дің ашылуы физиканың заттардың құрылысын зерттеудегі ХІХ ғасыр-
дың соңындағы жалпы жетістіктерінің заңды нәтижесі болып табылады. Ең ал-
ғаш ашылған қарапайым бөлшек атомдардағы
теріс электр зарядын тасушы
электрон болды. Оны 1897 жылы ағылшын физигі Джозеф
Томсон (1856 – 1940)
ашты. 1919 жылы ағылшынның өзге бір физигі Эрнест
Резерфорд (1871 – 1937)
атом ядроларын соққылау нәтижесінде бөлініп шыққан бөлшектер арасынан
электронның массасынан 1840 есе артық бірлік
оң зарядты бөлшек – протонды
тапқан болатын. Ядроның құрамында болатын өзге бөлшекті – нейтронды 1932
жылы ағылшынның тағы бір физигі Джеймс
Чэдвик (Чедвик) (1891 – 1974) ашты.
Фотонның бөлшек ретіндегі түсінігі 1900 жылғы неміс физигі Макс
Планктың
(1858 – 1957) абсолют қара д ененің электрмагниттік сәуле энергиясының
квантануы туралы болжамынан бастау алған. 1905 жылы Альберт
Эйнштейн
(1879 – 1955) Планктың идеясын дамыта отырып, электрмагниттік сәуленің жеке
қ
58
∑
ҚАБАТ – ҚЫСЫМ
552
553
к ва н т т а рд ы ң (фотондардың) ағыны екені туралы постулат (яғни аксиома)
тұжырымдаған және осы негізде фотоэффектінің заңдылықтарын түсіндірген.
Фотонның болатынын ғылыми-тәжірибе жүзінде тікелей дәлелдегендер (1912 – 15
жылдары) американ физиктері: Роберт
Милликен (1868 – 1953) мен Артур
Ком-
птон (1892 – 1962) болады. Нейтриноның ерекше ҚБ екенін 1930 жылы швейцар
физигі Вольфганг
Паули (1900 – 58) алғаш рет болжаған; электрондық нейтрино
тек 1953 жылы (американ физиктері Ф.
Райнес, К.
Коуэн) ғана ғылыми тәжі-
рибе жүзінде ашылған. Массасы электронның массасына тең, бірақ оң зарядталған
бөлшек – позит ронды 1932 жылы американ физигі Карл
Андерсон (1905 – 91)
ғарыштық сәулелердің құрамынан тапқан. Позит рон ең а лғаш ашылған
а н т и б ө л ш е к б ол д ы . 1936 жылы
Андерсон мен С. Неддермейер (АҚШ)
ғарыштық сәулелерді зерттеу кезінде мюонды (электр зарядының екі таңба-
Қарапайым бөлшектер кестесі.
Бөлшектер суреттің сол жақ бөлігінде топталған. Оң жақтағы сызбада сәйкес келетін
антибөлшектер жиынтығы топталған. Тұрақты бөлшектер дөңгелектермен қоршалған.
Кестеде зарядталған пиондардың массалары көрсетілген; π°-мезондардың массалары 264,2
(электрон массасының бірлігінде).
қ
58
∑
ҚАБАТ – ҚЫСЫМ
552
553
сын) тапқан, оның массасы 200 электронның массасындай, өзге қасиеттері
е
–
және
е
+
электрондар массаларына жуықтау болған. 1947 жылы ағылшын физигі
Сесиль
Пауэлл (1903 – 69) басқарған топ ғарыштық сәулелерден π
+
және π
–
– ме-
зондарды тапқан. Осыларға ұқсас бөлшектерді 1935 жылы жапон физигі Хидэки
Юкава (1907 – 81) болжаған болатын. ХІХ ғасырдың 40-жылдардың соңын-
да – 50-жылдардың басында «ғажап» деп аталған ерекше қасиетті бөлшектер-
дің үлкен тобы ашылған. Осы топтың алғашқы бөлшектері – К
+
- және К
–
-
мезондар,
Λ-гиперондар-ғарыш сәулелерінен анықталған. Осыдан кейінгі ғажап
бөлшектер зарядты бөлшектердің үдеткіштері арқылы ашылды. ХІХ ғасырдың
50-жылдарынан бастап ү д е т к і ш т е р ҚБ-ны зерттеуге арналған негізгі құ-
ралға айналды. 1955 жылы антипротондар, 1956 жылы антинейт рон,1960
жылы антисигма-гиперон, 1964 жылы ең ауыр гиперон – Ω
¯
ашылған.
1960 жылдары үдеткіштер арқылы өте тұрақсыз (өзге тұрақсыз бөлшектермен
салыстырғанда, дәлірек айтсақ квазитұрақты ҚБ-лар) бөлшектердің үлкен тобы
ашылды. Бұлар ҚБ-тердің негізгі бөлігін құрайтын ре зонанст ар болатын. 1962
жылы н е й т р и н о н ы ң әртүрлі екі түрі (электрондық және мюондық) бола-
тыны анықталды. 1974 жылы ауыр (мысалы, 3–4 протон массасына тең), соған
қарамастан салыстырмалы түрде тұрақты (әдеттегі резонанстармен салыстыр-
ғанда) Ј / Ψ ж ә н е Ψ - б ө л ш е к т е р табылды. Бұлар жаңа ҚБ-лардың –
«т а ң д а н а р л ы қ » бөлшектер тобымен тығыз байланысты болды, мұның
алғашқылары (Dº, D
+
, F
+
, А
+
с
) 1976 жылы ашылды. 1975 жылы электрон мен
мюонның аналогы τ-лептон, 1977 жылы массалары ондаған протон массасына
тең Ү бөлшектер, 1981 жылы – «сұлу »бөлшектер, ал 1983 – жылы аралық
векторлық бозондар белгілі болды.
Негізгі қасиеттері. Бүкіл ҚБ-лардың массасы мен өлшемдері ерекше аз
нысандар болып табылады. Бұлардың көпшілігінің массалары протонның масса-
сына жуықтау, 1,6∙10
–24
граммға тең (электронның массасы: 0,9∙10
–27
г). Протонның,
нейтронның, π-мезонның және басқа а д р о н д а р д ы ң өлшемдері 10
–13
см-ге
жуық, ал электрон мен мюонның өлшемдері анықталмаған, бірақ 10
–16
см-ден кем
деп есептелген.
Бүкіл ҚБ-лардың маңызды к в а н т т ы қ қ а с и е т і – өзге бөлшектермен
өзара әсерлескен кезде пайда болу (тууы) және жойылу қасиеті [таралу (шыға-
рылу) және жұтылу]. Осы тұрғыдан қарастырғанда олар түгелдей ф о т о н-
д а р ғ а ұқсас. ҚБ-лардың қатысуымен бірге, бүкіл үрдістер (ыдыраудан басқа-
лары) олардың жұтылу және шығарылу актілерінің тізбегі арқылы жүзеге асады.
ҚБ-лардың өзараәсерлесуі бірнешеге: күшті әсерлесу, электрмагниттік әсерлесу
