37. Комптон эффектісі.
1922 ж.Артур Комптон фотондар гипотезасын фотоэффект сияқты растайтын құбылыс ашты. Комптон монохромат, қатаң рентген сәулесінің жеңіл атомдардан тұратын заттан шашырау құбылысын зерт-тедіКомптон эффекті деп электромагниттік сәуле шашыраған кезде оның толқын ұзындығының өзгеруін айтады.
Комптон тәжірибелерінен шашыраған рентген сәулелерінің мынадай қасиеттері анықталды:
1. Шашыраған сәуледе екі толқын ұзындығы болады: бастапқы 0 және қосымша 1 толқын ұзындықтары, бұлардың мәндері біріне-бірі жақын;
2. 1 толқын ұзындығы әрқашан 0-ден үлкен 1 0;
3. 1 мәні шашырау бұрышынан тәуелді, ал шашыратушы зат табиғатына тәуелді емес. Сонымен, шашыраған сәуле құрамында бастапқы 0 толқын ұзындығынан басқа, толқын ұзындығы 1, бастапқы-дан үлкен, сәуле де болады; толқын ұзындығының үлкеюі шашырау бұрышы артқан сайын көбірек болады, және шашыратушы зат табиғатына тәуелді болмайды.
Толқын ұзындығының өзгеруі шашырау бұрышымен мына формула арқылы байланысқан:
(1)
– тұрақты, Комптондық толқын ұзындық деп аталады.
Сонда
.
(2)
Қорытылып шығарылған (2) формуланы Комптонның экспери-менттен алынған формуламен салыстырып,
(3)
деген қорытындыға келеміз.
шамасының өлшемділігі ұзындығы; шамасы массасы m бөлшектің Комптондық толқын ұзындығы деп аталады. Оның шамасы фотондарды шашырататын бөлшек массасына тәуелді. Электрондар үшін Комптондық толқын ұзындық =0,0024 нм болады. Ол рентген сәулесі толқын ұзындығынан едәуір кіші: .
Бұл
электромагниттік толқындардың
кор-пускулалық қасиеттері жөніндегі
түсініктердің және бұларды
және
өрнектері көмегімен сандық бейнелеудің
дұрыстығын дәлелдейді.
Комптон тәжірибелерінде шашыраған рентген сәулелерінің спектрінде толқын ұзындығы өзгермеген, яғни ығыспаған сызық та байқалған. Демек біраз шашырауларда толқын ұзындық өзгермейді. Бұл былай түсіндіріледі. Фотондардың көпшілігі атомның өте әлсіз байланысқан сыртқы электрондарымен соқтығысу нәтижесінде шашы-райды; ал бұлар соқтығысқан кезде өздерін еркін электрондар сияқты байқатады. Бірақ фотондардың қайсыбір бөлігі атом ішіне еніп, атоммен өте күшті байланысқан ішкі электрондармен соқтығысады.Көрінетін жарық үшін Комптон эффектінің байқалмауы да осылай түсіндіріледі. Көрінетін жарық фотондарының энергиясы әуелі атомның сыртқы электрондарының байланыс энергиясына салыстырғанда кіші болады. Сондықтан фотон бүтіндей атоммен соқтығысады да оның толқын ұзындығы өзгермейді. Ал егер Комптон эффектісін энергиясы әлдеқайда үлкен -квант үшін бақыласа, онда шашырауда тек ығысқан құраушы байқалады, өйткені -квант энергиясы атомның кез келген электронының байланыс энергиясымен салыстырғанда әлдеқайда үлкен.
38. Кварктардың ашылуы.
Кварктер – қазіргі көзқарас бойынша барлық адрондар құралады деп есептелетін жорамал материалдық нысандар. Кварктердің болуы жөніндегі жорамалды ең алғаш рет америкалық физик М.Гелл-Манн (1929 жылы туылған) мен австриялық физик Д.Цвейг (1937 жылы туылған) бір-біріне тәуелсіз түрде айтқан (1964). “Кварк”деген атаудың дәл аудармасы жоқ. Бұл сөз Д.Джойстың “Поминки по Финнегану” деген романынан алынған. Осы романда “кварк” сөзі анықталмаған, мистикалық нәрсені білдіреді. Кварктер жөніндегі болжам (резонанстардың) көп ашылуына және оларды жүйеге келтіру қажеттілігіне байланысты шықты.Кварктер жорамалы бойынша бариондар үш кварктен (ал антибариондар үш антикварктен), мезондар кварк пен антикварктен құралады. Кварктер (немесе антикварктер) адрондардың ішінде глюондық өрісте ұсталады. Кварктердің спиннен басқа “аромат” және “түс” деп аталатын екі ішкі еркіндік дәрежесіболады. Ал ішкі еркіндік дәрежесінің толық саны 72-ге тең. Әрбір кварк үш “түстің” (шартты түрде “қызыл”, “көк” және “сары”) бірін иеленеді. Бұл терминология оптикалық қасиетке байланысты қойылмаған, тек қолайлылық үшін ендірілген. Үш “түстің” жарық квантын жұтуы да, шығаруы да бірдей болып келеді. Олардың “түстік” күйлерінің массалары да бір-біріне тең. Ал ароматтың белгілісі әзірше бесеу, тағы біреуі (t-кварк) бар деп есептеледі. Әр түрлі “ароматы” бар кварктердің қасиеті де әр түрлі болып келеді. Сондықтан оларды массасының өсуіне қарай мынадай әріптермен белгілейді: u, d, s, c, b, t. Соңғы t-кваркін өте ауыр болғандықтан бақылау мүмкін болмай отыр. d, s, b – кварктердің зарядтары (протон заряды бірлігінде): -1/3-ке, ал қалғандарының зарядтары -2/3-ке тең. Кәдімгі қарапайым зат ядро нуклондарының құрамына енетін u және d кварктерден құралады. Бұдан да гөрі ауыр кварктер зарядталған бөлшектер үдеткіштерінде жүргізілген тәжірибелер кезінде жасанды түрде алынуы не ғарыштық сәулелер құрамында байқалуы мүмкін. Көптеген жылдар бойы жүргізілген зерттеулерге қарамастан кварктер(жеңіл де, ауыр да) бос күйде тіркелген жоқ. Кварктерді тек адрондардың ішінде ғана бақылауға болады. Кварктер гравитациялық, әлсіз, электрмагниттік және күшті өзара әсерлердің барлығына да қатысады. Тек кварктердің өздері неден тұратыны белгісіз (мүмкін олар элементар бөлшектер болар). Кварктердің өзіндік өлшемі 10–16 см-ден кем болуы мүмкін.