к
178
∑
КАВИТАЦИЯ – КЮРИ НҮКТЕСІ
482
483
мен бөлшектердің өзара қашықтығы шамалас болған кезде, белгілі бір төменгі
температурада кванттық эффектілер байқала бастайды. Бұл шарт сұйық гелий
үшін 2–3 К-та орындалады. Металдағы
электрондар да кванттық сұйық
қасиетіне ие бола алады. Классикалық механика негіздері бойынша абсолют
нөл температурада кез келген денедегі бөлшектердің тербелісі тоқталуға, яғни
кез келген дене кристалға айналуы тиіс. Кванттық механикадағы анықталмау
принципіне сәйкес абсолют нөл температурада дене бөлшектері белгілі бір қа-
лыпта болуы тиіс. Олардың кинетикалық энергиясы нөлге ұмтылса да
нөлдік
тербелістер сақталады. Кванттық сұйықты құраушы бөлшектердің спиндері
мәндерінің бүтін және бүтіннің жартысына тең болуына сәйкес кванттық сұ-
йықтар бозе-сұйығы және ферми-сұйығы болып ажыратылған. Олар Бозе-
Эйнштейн және Ферми-Дирак статистикаларымен сипатталады.
Бозе сұйы-
ғына атомының спині нөлге тең сұйық
4
Не жатады. Бүтіннің жартысына (1/2) тең
спинді
3
Не изотопы мен металдағы электрондар
ферми сұйығы болып саналады.
Кванттық сұйықтың қасиетін алғаш болып 1938 жылы кеңес физигі Петр
Капица (1894–1984) ашып зерттеген. Гелий
4
Не 2,171 К температурада және
қаныққан бу қысымы кезінде ІІ текті
фазалық ауысуға ұшырап, жаңа күйге (Не
ІІ) ауысады. Бұл күйде ол асқынаққыштық қасиетке ие болады.
Кванттық механика қағидасы бойынша, өзараәсерлесуші кез келген бөл-
шектер тек белгілі бір кванттық күйде болады. Бүкіл жүйенің энергиясы
белгілі бір мөлшер –
квантпен өзгереді. Энергияның осындай өзгерісі квант-
тық сұйықта белгілі импульспен, энергиямен және спинмен сипатталатын қарапайым
қоздырудың – квазибөлшектердің (мысалы, Не ІІ-де – фонондардың) тууы немесе
жойылуымен қабаттас өтеді. Ферми сұйығында квазибөлшектер тек жұпталып пайда
болса не жойылса, бозе сұйығында жеке түрде пайда болады немесе жойылатын
болады. Төменгі температураға сәйкес болатын квазибөлшектердің саны аз кезінде,
олар квазибөлшектердің идеал газын (ферми сұйығында –
фермиондар және бозе
сұйығында –
бозондар) түзеді деп санауға болады.
Электрондық ферми сұйық асқынөткізгіштік ретінде білінеді. Электрон-
дық асқынаққыштық, ферми сұйығының теориясын 1957 жылы американ физик-
тері Джон
Бардин (1908–1991) және Леон
Купер (1930 ж.т.), Джон
Шриффер
(1931 ж.т.) және орыс физигі 1958 жылы Николай
Боголюбов (1909 – 1992)
тұжырымдаған.
КВАНТТЫҚ ХРОМОДИНАМИКА (КХД) (грекше «хромо – түс» +
«динамис – күш») – «түстік» калибирлеуіш симметрияның негізінде кванттық
электрдинамиканың (КЭД-ның) үлгісі бойынша құрылған кварктер мен
КАВИТАЦИЯ – КЮРИ НҮКТЕСІ
482
483
к
178
∑
глюондардың кванттық электрдинамикасының (КЭД-ның) кванттық өрістік
теориясы. КХД-дағы фермиондардың КЭД-дан айырмашылығы – үш мән
қабылдаушы және «түс» деп аталатын кванттық санның қосымша еркіндік
дәрежесі болады. Кварктер осындай фермиондар болып табылады. Әрбір
типтің кварктері («ароматтың» u, d, s, c, b) бір-бірімен калибирлеуіштік
түрлендірулермен байланысқан үш «түстік» күйлерде бола алады. Электр заряды-
ның КХД-дағы аналогы глюондік өріс тудыратын «түстер заряды» болып табы-
лады. Кварктердің өзараәсерлесуі Янг-Миллс өрістерінің компенсациялауыш-
тық қасиеті сегіз “түстік” түрін глюондық өрістермен алмастыру арқылы
жүзеге асырылады. Осы өрістер “түстік” бола тұрып, электрмагниттік өрістен
айырмашылығы – олардың өздері глюондар тудырады және де бір-бірімен
өзараәсерлеседі. Осының салдарынан глюондық өріске арналған теңдеулер
(вакуумдағы Максвелл теңдеулерінен айырмашылығы) – сызықтық емес.
Глюондық өрістің кванттары – спині 1-ге тең және тыныштық массасы нөл
бөлшектер. Өзараәсерлесудің тұрақтысы (константы) ретінде кварктер мен
глюондардың “түстік зарядтары” орын алған.
Ішкі симметриялардың үштүсті кешенді кеңістіктегі жергілікті калибирле-
уіштік инварианттылыққа қатысты түрлендірулер негізінде тұжырымдалған.
Осы кездегі түсінік бойынша КХД адрондар мен адрондардағы кварктерді
байланыстыратын күшті өзараәсерлесуді сипаттаудың негізін құрайды. КХД
ХХ ғасырдың 70-жылдары кварктердің түстері, терең серпімсіз өзараәсерле-
судің партондық көрінісі және калибирлеуіштік өрістің абельдік емес аппараты
туралы түсініктердің синтезі нәтижесінде пайда болған. Кварктік модель бойын-
ша барлық адрондар – кварк-антикварк жұбының немесе үш кварктің (ба-
риондардың) байланысқан күйлері болып табылады.
КХД қазіргі уақытта электрәлсіз өзараәсерлесудің теориясы ретінде өрістің
ортақ теориясын тұжырымдау бағытындағы қарапайым бөлшектердің өзара-
әсерлесулерін біріктіретін саты болып табылады.
КВАНТТЫҚ ЭЛЕКТРДИНАМИКА (КЭД) – өзараәсерлесуші электрмаг-
ниттік өрістер мен зарядталған бөлшектердің кванттық теориясы. Бұл
теорияда көбінесе электрмагниттік және электрондық-позитрондық өрістердің
өзараәсерлесулері қарастырылады. Осындай теорияда электрмагниттік өріс
калибрлеу өрісі ретінде білінеді. Осы өрістің кванты – тыныштықтағы массасы нөл
және спині 1-ге тең бөлшек – фотон болады, ал екі электронның өзараәсерлесуі,
бұлардың арасында виртуалды фотондармен алмасудың нәтижесі болады. КЭД
денелердің жылулық сәулесін, Комптон эффектісін, тежеуіштік сәуле шығару т.б.
