Физика әлемі пӘндік энциклопЕдИя

қ

58

∑

ҚАБАТ – ҚЫСЫМ

576

577

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

578

579

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-лардың 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) бо-

латыны 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-лар массасы мен өлшемдері ерекше аз ны-

сандар болып табылады. Бұлардың көпшілігінің массалары протонның массасына 

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 

қ

58

∑

ҚАБАТ – ҚЫСЫМ

578

579

және  әлсіз  әсерлесуге  ажыратылған,  бұларға  қоса  бүкіл  ҚБ-ларға  г  р  а  в  и- 

т а ц и я л ы қ әсерлесу тән. 

Күшті  әс ерле су  өзге үрдістермен салыстырғанда ең қуатты қарқынды- 

лықпен өтетін және ҚБ-ларды ең күшті байланысқа әкеп соқтыратын үрдістер 

тудырады. Элект р  магниттік  өзараәс ерле судің  негізіне бөлшектердің 

электрмагниттік өріспен байланысы алынған. Бұл әсерлесу тудыратын үрдістер 

күшті әсерлесумен салыстырғанда қарқындылығы аз, ал олар тудыратын ҚБ-

лардың байланысы едәуір әлсіз болады. 

Әлсіз  өзараәс ерле суді ҚБ-лардың қатысуымен өте баяу өтетін үрдістер 

тудырады, бұлардың арасында көпшілігінің «өмір сүру» уақыты 10

–6

 – 10

–11

 секунд 

аралығында болатын квизитұрақты ҚБ-лар да бар.

Гравит ациялық  өзараәс ерле су ҚБ-ларға тән ~10

–13

 см арақашықтықта 

өте  аз  эффект  береді,  оның  себебі  ҚБ-лардың  массаларының  аз  болуы,  бірақ  

~10

–33

 см арақашықтықта елерліктей шамада болады.

Өзараәсерлесудің түрлеріне қатысулары бойынша ҚБ-лар фотоннан өзгелері 

негізгі екі топқа: андрондар мен лептондарға ажыратылған. Адрондарға 

күшті өзараәсерлесумен қатар электрмагниттік және әлсіз өзараәсерлесумен си-

патталса, лептондар тек электрмагниттік және әлсіз өзараәсерлесуге қатысады 

(гравитациялық  өзараәсерлесудің  фотонды  қоса  есептегенде  бүкіл  ҚБ-ларға 

қатысты болатынын білеміз). 

ҚБ-лар өзараәсерлесу сипаты бойынша бірнеше үлкен топқа ажыратылған  

(кестеге қараңыз). Бөлшектердің спиндері не бүтін сандар (0,1,2,....) – бұл жағ- 

дайда осы бөлшектер бозондар деп аталған, не бүтін сандардың жартысына  

тең болады (

1

/

2

, 

3

/

2

,...) – бұл жағдайда осы бөлшектер ф е р м и о н д а р деп атал- 

ған. Гравитацилық өзараәсерлерді тасушылар – гравитондар деп аталған. 

Қарапайым  бөлшектердің сипатт ама лары. ҚБ-ның әрқайсысы өз- 

деріне  тән  өзараәсерлесулерге  қоса  белгілі  бір  физикалық  шамалардың  дис- 

кретті (үзік-үзік) мәндерімен – өздерінің сипаттамаларымен (сәйкес бірліктер- 

мен өлшенген дискретті мәндермен, әдетте ҚБ-ның кванттық  с андары деп 

аталған  бүтін  немесе  бөлшек  сандармен)  айғақталады.  Бүкіл  ҚБ-ның  жалпы  

сипаттамалары : 

масса (m), «өмір сүру» уақыты (τ), спині J және электр за-

ряды (Q) болып табылады. «Өмір сүру» уақытына тәуелді ҚБ-лар тұрақты, 

к ва з и т ұ р а қ т ы   және  т ұ р а қ с ы з (резонанстар)  бөлшектерге  жіктелген.  Осы 

заманғы өлшеу дәлдігінің шегінде тұрақты  бөлшектер:  электрон (τ > 5∙10

21

 

жыл), протон (τ >10

31

 жыл), фотон және нейтрино болып табылады. Квазитұ- 

рақты бөлшектерге электрмагниттік және әлсіз өзараәсерлесу есебінен ыдырай-