Фотондар

Фотон - электромагниттік өрістегі қарапайым бөлшек, оны жиі электромагниттік өрістегі квант деп атайды. Оны символды

түрде – деп белгілейді. Фотон туралы жалпы физиканың

«оптика» бөлімінде жеткілікті түрде қарастырылды. Фотонның тыныштық массасы жоқ, тек қозғалыс массасы бар. Сондықтан да фотон өзара əсерлесу процесі кезінде, ерекше жоғары энергияға ие болады жəне басқа қарапайым бөлшектерге түрленеді. Фотон тек қозғалыста болғандықтан, оның қозғалыс массасы мына төмендегідей түрде өрнектеледі:

бұл масса фотонның қозғалыс энергиясына байланысты, ал басқа денелермен салыстырғанда, ол ішкі энергияға байланысты емес. Жоғарыда айтылғандай, басқа бөлшектерде кездесетін тыныштық массасы фотонда мүлдем болмайды.

Бөлшектердің ыдырау процесі кезінде, мысалы, π⁰ – мезондардың, ∑⁰ – гиперондардың, η⁰ – жəне ω⁰ – резонанстардың ыдырау реакциясы кезінде γ – фотон пайда болады. π-мезон ыдырау кезінде екі фотон түзіледі.

∑⁰ – гиперон ыдырағанда мынадай реакция орындалады:

Сол сияқты, λ⁰ – гиперон ыдырағанда:

Позитрон мен электрон реакцияласқанда аннигиляцияланып, екі гамма фотон пайда болады.

Электрон ядромен немесе басқа жүйеде əсерлесу кезінде интенсивті фотон генерацияланады, соның нəтижесінде

~ 314 ~

электронның траекториясы өзгереді. Бұл процесс кезінде тежегіш сəуле шығарады да, каскадты электронды-фотондық нөсер пайда болады.

Қарапайым бөлшектерде де антибөлшектер болады деген болатынбыз, олай болса, фотонда антибөлшек, яғни антифотон бола ма деген сұрақ тууы мүмкін? Бірақ мұндай қойылатын сұрақтың мағынасы болмайды, өйткені жай кезде фотон болмайды, оның өзі аннигиляцияның өнімі болып есептеледі. Егер аннигиляция вакуумда орындалса (яғни үшінші бөлшектің араласуынсыз), онда екі немесе одан да көп фотондар пайда болады. Бірақ бұл кезде кері процесс орындалуы керек, яғни екі фотон қарама-қарсы соқтығысып, электрон-позитрондық жұп пайда болуға тиісті. Мұндай құбылыс алуға тəжірибелер жасалған жоқ. Шын мəнінде, тəжірибелер жасалса, дұрыс нəтиже беруі тиіс, онда сақталу заңын қанағаттандырған болар еді. Бұл

жағдайда импульсі p бар фотонды жай бөлшек ретінде,

импульсі p антибөлшекті - ^~ деп қабылдауға болар еді.

Электрон-позитрондық жұптың түрлену процесі фотондардың аннигиляциясы деп аталады.

§8.10 Бөлшектерді орналастыру (сұрыптау)

ХХ ғасырдың ортасында -мезон ашылғаннан соң аз жылдардың ішінде көптеген, яғни жүздеген ұсақ бөлшектер ашылды. Бұлардың қасиеттерін түсіну үшін көптеген тəжірибелер мен теориялар жасалып зерттеулер жүргізілді. Осындай бөлшектерді тəртіппен орналастыру қасиеттері бойынша өзара əрекеттесуге сүйеніп топтастырылды. Осы бөлшектердің бірі тек электромагниттік əсерлесуге ғана қатысады да, бір өзі жеке класс құрады, ол – фотон.

Бөлшектердің екінші класына лептондар жатады. Олар күшті əсерлесуге араласпайды, бірақ əлсіз əсерлесуге (бұдан да əлсіз гравитациялық əсерлесуге) қатысады. Зарядталған лептондар əлсіз əсерлесумен қатар электромагниттік əсерлесуге де қатысады. Электрон, мюон жəне нейтриноның екі түрі -

оның - нейтриноның ашылуына байланысты лептондар алтауға жетті.

Бөлшектердің үшінші класына – адрондар жатады. Күшті ядролық əсерлесуге қатысатын бөлшектерді – адрондар деп атайды. Адрондар деген грекше – күшті деген мағынаны білдіреді. Адрондар жоғарыда айтылғандай, басқа күштермен де əсерлесе алады, бірақ жақын аралықта күшті əсерлесуі басым болады. Адрондар қатарына нуклондар пиондар тағы басқа көптеген ұсақ бөлшектер жатады. Адрондар екі кіші топқа бөлінеді: 1) бариондар (заряды +1 болатын бариондық бөлшектер жəне заряды 1 болатын бариондық антибөлшектер) жəне мезондар (заряды нөл болатын бариондық бөлшектер).

Бариондардың ыдырауы кезінде бариондар заряды сақталады. Протоннан жеңіл барион болмайды, сондықтан протон əрі ыдырамайды ол орнықты болып қалады. Осы қарапайым бөлшектердің толық мəліметті мына төмендегі 3-кестеден көре аламыз.

Кесте

~ 316 ~

К-мезонд ар

Нукл-ондар

~ 317 ~

₁ 1,2

10^-8

8,8

π⁰ 2γ

К⁺

μ⁺+ν_{μ ;}

К⁺

π⁺ + π⁰

к

К⁰₁

2π⁰;

К ⁰₁

π⁺+π^–

К⁰₂

3π⁰;

К ⁰₂

π⁺+π^–+π⁰

К⁰₂

π^-+μ⁺+ν_μ

К⁰₂ π^-

+ е⁺+ν_е

Орнық-ты

N p

+е^-ν_е

^{0 Р+π-}

⁰

n+π⁰

∑⁺

Р+π⁰;

∑⁺ + n+π⁺

∑^-n+π^-

_∑0

⁰+γ

-

0_+π-

⁰

0_+π0

^-

⁰+π:

0_+К-