§8.2 Қарапайым бөлшектердің әсерлесу түрлері

Қарапайым бөлшектер әлемінде құбылыстар әртүрлі қарқынмен өтеді. Осыған байланысты қарапайым бөлшектер арасындағы әсерлесулерді бірнеше түрлерге бөледі:

а) күшті (ядролық) әсерлесу;

ә) электромагниттік әсерлесу;

б) нәзік (әлсіз) әсерлесу;

Барлық қарапайым бөлшектерге гравитациялық тартылыс күші әсер етеді, оның сызықтық өлшемі м , ал энергиясы эВ.

а) Күшті әсерлесу ядролық әлемдегі ең үлкен қарқынмен өтетін күш ретінде саналады. Олар қарапайым бөлшектер арасында күшті байланыс туғызады. Күшті әсерлесуде атом ядроларындағы нейтрондар мен протондар π мезондар, К-мезондар, гиперондар арасында ядролық күш әсер етіп оларды біріктіріп, олардың беріктілігін қамтамасыз етеді. Жоғарыда айтылған бөлшектер адрондар әулетіне жатады. Күшті әсерлесу табиғаттағы іргелі күштердің біреуі ретінде адрондардың өзара әсерлесуін шашыратпай ұстап тұратын күш түрінде танылды. Қазіргі кезде қарапайым деп есептелетін бөлшектер адрондар - кварктардан тұрады. Кварктер құрылымсыз нүктелік бөлшектер.

Осы адронаралық әсерлесулер мен адрондардың беріктігін түсіндіретін теория - күшті әсерлесу теориясы кванттық хромодинамика деп аталады.

ә) Ал, енді электромагниттік әсерлесу кезінде өтетін құбылыстар күшті әсерлесуден аздау және ол қамтамасыз ететін байланыстар әлсіздеу болады. Ол күштер атом мен молекулалардағы электрондардың байланыстарын қамтамасыз етеді. Электромагниттік әсерлесуді күшті (ядролық) әсерлесуге қарағанда энергиясы 100 есе кем, ал нәзік және гравитациялық әсерлесулерге қарағанда және есе артық. Электромагниттік әсерлесуге созылатын уақыт күшті әсерлесуге созылатын уақыт 10^-24 – 10^-21с, ал нәзік әсерлесуде созылатын уақыт 10^-11-10^-3c шамасы.

Электромагниттік әсерлесудің күшті және нәзік әсерлесулерден айырмашылығы - оның уақытының ұзақтық өлшемі.

Электромагниттік әсерлесу заттардың агрегат күйлерін, химиялық құбылыстарын анықтайды.

Электромагниттік әсерлесуді электротехникада, радиотехникада, электроникада, оптикада, кванттық электроникада кеңінен қолданылады.

Электромагниттік әсерлесудің теориясы - кванттық электродинамика өрісінің ең дамыған бөлігі болып табылады. Кванттық электродинамиканың көмегімен электрон, позитрон, мюондар қатысатын құбылыстарды кез келген дәлдікпен есептеуге болады.

Электромагниттік әсерлесудің ең қарапайым түрі фотонның зарядсыз құрылымының −фермионмен әсерлесуі. Электромагниттік өрістің зарядпен әсері мөлшерсіз электр заряды деп аталады; мұндағы а - әсерлесу тұрақтысы, а =1/137; тең.

б) Нәзік (әлсіз) әсерлесу барысында баяу өтетін құбылыстар орындалады. Мысалы, әлсіз әсерлесетін нейтрин Жерді немесе Күнді жеңіл тесіп өте алады. Нәзік әсерлесу кейбір «орнықты» қарапайым бөлшектерді ыдыратады. Ондай бөлшектердің өмір сүру уақыты 10^-10-10^-8с , ал күшті әсерлесуде 10^-23 – 10^-24с болады.

Әлсіз әсерлесуге барлық (фотоннан басқа) қарапайым бөлшектер (адрондар да, лептондар да) қатысады. Әлсіз әсерлесуге тікелей қатыспайтын бөлшектер - кварктар мен лептондар. Тәжірибелерде әлсіз әсерлесу аралығы өте қысқа . Әлсіз әсерлесуде жұптылық сақталмайды. Әлсіз әсерлесуді электромагниттік әсерлесу сияқты векторлық бозонның әлсіз токпен әсерлесуі түрінде қарастыруға болады. Әлсіз әсерлесу бозонына үлкен масса сәйкес келеді.

Енді әрбір қарапайым бөлшектерді жеке - жеке қарастырайық.