Subatomik dunyoning paradokslari
Keling, bizga ma'lum bo'lgan subatomik dunyoning barcha paradokslarini aniq belgilab, ba'zi natijalarni umumlashtiramiz.
1. Atom, yadro va elementar zarracha darajasida materiya ikki tomonlama jihatga ega bo'lib, u bir vaziyatda zarracha, boshqa holatda to'lqin shaklida namoyon bo'ladi. Bundan tashqari, zarracha ko'proq yoki kamroq aniq joyga ega va to'lqin kosmosda barcha yo'nalishlarda tarqaladi.
2. Materiyaning ikki tomonlama tabiati “kvant effekti”ni belgilaydi, bu esa cheklangan hajmdagi fazoda joylashgan zarraning intensiv harakatlana boshlashi va chegara qanchalik katta bo‘lsa, tezlik ham shunchalik yuqori bo‘lishidan iborat. Odatiy "kvant effekti" ning natijasi - bu moddaning qattiqligi, bitta kimyoviy element atomlarining o'ziga xosligi va ularning yuqori mexanik barqarorligi.
Atom hajmidagi cheklovlar va undan ham ko'proq yadro juda muhim bo'lganligi sababli, zarrachalarning harakat tezligi juda yuqori. Subatomik dunyoni o'rganish uchun biz relyativistik fizikadan foydalanishimiz kerak.
3. Atom umuman kichik sayyoralar tizimiga o'xshamaydi. Yadro atrofida aylanuvchi zarralar - elektronlar emas, balki ehtimollik to'lqinlari va elektron orbitadan orbitaga o'tishi mumkin, foton shaklida energiyani yutadi yoki chiqaradi.
4. Subatomik darajada klassik fizikaning qattiq moddiy ob'ektlari emas, balki to'lqin ehtimoli modellari, bu munosabatlarning mavjudligi ehtimolini aks ettiradi.
5. Elementar zarralar umuman elementar emas, lekin nihoyatda murakkab.
6. Barcha ma'lum elementar zarralar o'z antizarralariga ega. Zarrachalar va antipartikullar juftlari etarli miqdorda energiya mavjud bo'lganda paydo bo'ladi va teskari yo'q qilish jarayoni orqali sof energiyaga aylanadi.
7. To'qnashuvlar vaqtida zarralar bir-biriga aylanishga qodir: masalan, proton va neytron to'qnashganda pi-mezon tug'iladi va hokazo.
8. Hech qanday eksperiment bir vaqtning o'zida dinamik o'zgaruvchilarni aniq o'lchashga olib kelmaydi: masalan, vaqt bo'yicha hodisaning pozitsiyasining noaniqligi energiya miqdorining noaniqligi bilan bir xil tarzda bog'liq bo'lib chiqadi. zarrachaning fazoviy holati uning impulsining noaniqligi bilan bog'liq.
9. Massa energiyaning bir shaklidir; Energiya jarayon bilan bog'liq bo'lgan dinamik miqdor bo'lgani uchun zarracha energiyadan foydalanadigan dinamik jarayon sifatida qabul qilinadi va u zarracha massasi shaklida namoyon bo'ladi.
10. Subatomik zarralar ham bo'linadigan, ham bo'linmaydigan. To'qnashuv vaqtida ikkita zarrachaning energiyasi qayta taqsimlanadi va bir xil zarrachalar hosil bo'ladi. Va agar energiya etarlicha yuqori bo'lsa, unda asl zarralarga qo'shimcha ravishda qo'shimcha yangi zarralar paydo bo'lishi mumkin.
11. Zarrachalar orasidagi o'zaro tortishish va itarilish kuchlari bir xil zarrachalarga aylanishi mumkin.
12. Zarralar dunyosini bir-biridan mustaqil eng kichik komponentlarga parchalab bo'lmaydi; zarrachani ajratib bo'lmaydi.
13. Atom ichida materiya ma'lum joylarda mavjud emas, balki "mavjud bo'lishi mumkin"; Atom hodisalari ma'lum joylarda va ma'lum yo'llar bilan sodir bo'lmaydi, aksincha "bo'lishi mumkin".
14. Tajriba natijasiga tayyorgarlik va o'lchash tizimi ta'sir qiladi, uning yakuniy bo'g'ini kuzatuvchidir. Ob'ektning xususiyatlari faqat ob'ektning kuzatuvchi bilan o'zaro ta'siri kontekstida muhim ahamiyatga ega, chunki kuzatuvchi o'lchovlarni qanday amalga oshirishini o'zi hal qiladi va uning qaroriga qarab, kuzatilayotgan ob'ekt xossasining xarakteristikasi oladi.
15. Subatom dunyosida mahalliy bo'lmagan aloqalar ishlaydi.
Ko'rinishidan, subatomik dunyoda makrokosmosning asosi bo'lgan etarlicha murakkablik va chalkashliklar mavjud. Lekin yo'q! Bu hammasi emas.
Subatomik dunyoni o'rganish natijasida kashf etilgan haqiqat shu paytgacha qarama-qarshi va hatto murosasiz bo'lib tuyulgan tushunchalarning birligini ochib berdi. Nafaqat zarralar bir vaqtning o'zida bo'linadigan va bo'linmas, materiya ham uzluksiz, ham uzluksiz, energiya zarrachalarga aylanadi va aksincha va hokazo, relativistik fizika hatto fazo va vaqt tushunchalarini birlashtirdi. Yuqori o'lchovda (to'rt o'lchovli fazo-vaqt) mavjud bo'lgan ana shu asosiy birlik barcha qarama-qarshi tushunchalarni birlashtirish uchun asosdir.
"zarracha-to'lqin" paradoksini ma'lum darajada hal qilgan, uni butunlay yangi kontekstga o'tkazgan ehtimollik to'lqinlari kontseptsiyasining kiritilishi yanada global qarama-qarshiliklarning yangi juftligining paydo bo'lishiga olib keldi: mavjudligi va yo'qligi(1). Atom haqiqati bu qarama-qarshilikdan tashqarida.
Ehtimol, bu qarama-qarshilik bizning ongimiz uchun eng qiyin hisoblanadi. Fizikada zarrachalar holatidan to'lqinlar holatiga va orqaga o'tishni ko'rsatadigan aniq modellarni qurish mumkin. Lekin mavjudlikdan yo‘qlikka o‘tishni hech bir model tushuntirib bera olmaydi. Virtual zarracha deb ataladigan holatdan vakuumdagi dam olish holatiga o'tishni tushuntirish uchun hech qanday fizik jarayondan foydalanib bo'lmaydi, bu ob'ektlar yo'qoladi.
Biz atom zarrasi u yoki bu nuqtada mavjud deb ayta olmaymiz va u erda mavjud emas deb ayta olmaymiz. Ehtimoliy sxema bo'lib, zarra turli nuqtalarda (bir vaqtning o'zida!) mavjud bo'lishi va g'alati turdagi jismoniy haqiqatni, mavjudlik va yo'qlik o'rtasidagi narsani ifodalashi mumkin. Shuning uchun biz zarrachaning holatini qat'iy qarama-qarshi tushunchalar (qora - oq, ortiqcha - minus, sovuq - iliq va boshqalar) nuqtai nazaridan tasvirlay olmaymiz. Zarracha ma'lum bir nuqtada joylashgan emas va u erda yo'q emas. U harakat qilmaydi yoki dam olmaydi. Faqat taxminiy naqsh, ya'ni zarrachaning ma'lum nuqtalarda bo'lish tendentsiyasi o'zgaradi.
Robert Oppengeymer bu paradoksni eng aniq ifodalagan: “Agar biz, masalan, elektronning joylashuvi doimiymi, deb so'rasak, “yo'q” deb javob berishimiz kerak, agar elektronning joylashuvi vaqt o'tishi bilan o'zgaradimi, deb so'rashimiz kerak. "Yo'q" deb so'rasak, agar elektron harakatsiz bo'lsa, "yo'q" deyishimiz kerak, agar u harakatlanyaptimi deb so'rasak, "yo'q" deyishimiz kerak. Buni yaxshiroq aytish mumkin emas edi!
V.Geyzenbergning shunday e’tirof etgani bejiz emas: “Men Xudo bilan kechgacha tungacha bo‘lgan ko‘p bahs-munozaralarni eslayman, ular bizning nochorligimizni tan olish bilan yakunlanadi; Munozaradan so‘ng qo‘shni bog‘da sayrga chiqqanimda, o‘zimga yana va yana bir xil savol berdim: “Tabiatda biz atom tajribalari natijalarida ko‘rib turganimizdek bema’nilik bo‘lishi mumkinmi?”
Kuch va materiya, zarracha va to'lqin, harakat va dam olish, mavjudlik va yo'qlik kabi qarama-qarshi tushunchalar juftligi bir vaqtning o'zida birlashgan holda, bugungi kunda kvant nazariyasining tushunish qiyin bo'lgan pozitsiyasini ifodalaydi. Bizning barcha g'oyalarimizni ostin-ustun qiladigan yana qanday paradokslar fanga duch kelishini oldindan aytish qiyin?
G'azablangan dunyo . Lekin bu hammasi emas. Zarrachalarning harakat tezligini oshirish orqali siqilishga javob berish qobiliyati materiyaning asosiy harakatchanligi haqida gapiradi, bu biz subatomik dunyoni chuqurroq o'rganishimiz bilan aniq bo'ladi. Bu dunyoda aksar zarralar molekulyar, atom va yadroviy tuzilmalarga zanjirband qilingan va ularning hammasi tinch emas, balki xaotik harakat holatidadir; ular tabiatan mobil. Kvant nazariyasi shuni ko'rsatadiki, materiya doimo harakat qiladi, hech qachon bir lahzaga tinch qolmaydi.
Misol uchun, qo'limizga temir bo'lagini olib, biz bu harakatni eshitmaymiz va his qilmaymiz, temir bizga harakatsiz va passiv ko'rinadi. Ammo agar biz atomda sodir bo'layotgan hamma narsani ko'rishga imkon beradigan juda kuchli mikroskop ostida bu "o'lik" temir parchasiga qarasak, biz butunlay boshqacha narsani ko'ramiz. Temir atomining modelini eslaylik, unda yigirma oltita elektron yigirma oltita proton va o‘ttiz neytrondan iborat yadro atrofida aylanadi. Yadro atrofida yigirma olti elektronning tez aylanib o'tishi xaotik va doimiy o'zgarib turadigan hasharotlar to'dasiga o'xshaydi. Bu vahshiy aylanayotgan elektronlar bir-biri bilan to'qnashmasligi hayratlanarli. Go'yo har birining ichida o'rnatilgan mexanizm mavjud bo'lib, hushyorlik bilan ularning to'qnashmasligini ta'minlaydi.
Va agar biz yadroga nazar tashlasak, proton va neytronlarning g'azablangan lambada ritmida raqsga tushishini, raqqosalar almashinayotganini va juftliklar sheriklarini almashtirayotganini ko'ramiz. Bir so'z bilan aytganda, "o'lik" metallda, tom ma'noda va majoziy ma'noda, protonlar, neytronlar va elektronlarning shunchalik xilma-xil harakati mavjudki, uni tasavvur qilib bo'lmaydi.
Bu ko'p qatlamli, g'azablangan dunyo turli orbitalarda yovvoyi tezlikda harakatlanadigan atomlar va subatomik zarralardan iborat bo'lib, kimdir bastalagan musiqa ostida hayotning ajoyib raqsini "raqsga tushiradi". Ammo biz atrofimizda ko'rib turgan barcha moddiy ob'ektlar bir-biri bilan har xil turdagi molekula ichidagi aloqalar bilan bog'langan atomlardan iborat bo'lib, molekulalarni hosil qiladi. Faqat molekuladagi elektronlar har bir atom yadrosi atrofida emas, balki atomlar guruhi atrofida harakat qiladi. Va bu molekulalar ham doimiy xaotik tebranish harakatida bo'lib, ularning tabiati atomlar atrofidagi issiqlik sharoitlariga bog'liq.
Xulosa qilib aytganda, subatomik va atom dunyosida ritm, harakat va doimiy o'zgarish hukmronlik qiladi. Ammo barcha o'zgarishlar tasodifiy yoki o'zboshimchalik bilan emas. Ular juda aniq va aniq naqshlarga amal qiladilar: u yoki bu turdagi barcha zarralar massa, elektr zaryadi va boshqa xarakterli ko'rsatkichlar bo'yicha mutlaqo bir xil; barcha zaryadlangan zarralar elektr zaryadiga ega bo'lib, u elektronning zaryadiga teng yoki ishorasi bo'yicha qarama-qarshi yoki ikki barobar katta; va zarrachalarning boshqa xarakteristikalari hech qanday ixtiyoriy qiymatlarni qabul qila olmaydi, faqat ularning cheklangan soni, bu olimlarga zarrachalarni bir nechta guruhlarga bo'lish imkonini beradi, ularni "oilalar" deb ham atash mumkin (24).
Savollar muqarrar ravishda tug'iladi: subatomik zarralarning hayratlanarli raqsi uchun musiqani kim yaratgan, kim axborot dasturini o'rnatgan va juftlarni raqsga o'rgatgan, bu raqs qaysi daqiqada boshlangan? Boshqacha qilib aytganda: materiya qanday hosil bo'lgan, uni kim yaratgan, qachon sodir bo'lgan? Bu fan javob izlayotgan savollardir.
Afsuski, bizning dunyoqarashimiz cheklanganlik va yaqinlik bilan ajralib turadi. Tabiat haqidagi cheklangan tushunchamiz bizga ko'p sonli hodisalarni tasvirlash imkonini beradigan cheklangan "tabiat qonunlari" ning rivojlanishiga olib keladi, ammo inson dunyoqarashiga ta'sir qiluvchi koinotning eng muhim qonunlari hali ham bizga noma'lum bo'lib qolmoqda.
Sirakuza universitetidan kvant fizikasi nazariyotchisi Frits Rohrlix: "Ko'pchilik fiziklarning munosabati shizofreniyaga o'xshaydi", deydi. - Bir tomondan, ular kvant nazariyasining standart talqinini qabul qilishadi. Boshqa tomondan, ular asosan kuzatilmaydigan bo'lsa ham, kvant tizimlarining haqiqatida turib olishadi."
Bu haqiqatan ham g'alati pozitsiya, uni quyidagicha ifodalash mumkin: "Men bu haqda o'ylamayman, garchi bu haqiqat ekanligini bilsam ham." Bu pozitsiya ko'plab fiziklarni kvant fizikasining eng ajoyib kashfiyotlarining mantiqiy oqibatlarini ko'rib chiqishdan saqlaydi. Kornel universitetidan Devid Mermin ta'kidlaganidek, fiziklar uchta toifaga bo'linadi: birinchisi, o'z-o'zidan aniq mantiqiy oqibatlarga duchor bo'lgan kichik ozchilik; ikkinchisi – ko‘p mulohazalar va dalillar yordamida muammodan qochadigan, asosan, asoslab bo‘lmaydigan guruh; va nihoyat, uchinchi toifa - hech qanday fikrga ega bo'lmaganlar, lekin bu ularni bezovta qilmaydi. "Bu pozitsiya, albatta, eng qulaydir", deb ta'kidlaydi Mermin (1).
Shunga qaramay, olimlar tabiat hodisalarini tavsiflovchi barcha nazariyalari, shu jumladan "qonunlar" tavsifi haqiqatning o'ziga xos xususiyatlari emas, balki inson ongining mahsulidir, dunyo tasvirining kontseptual tuzilishining oqibatlari ekanligini tushunishadi. Barcha ilmiy modellar va nazariyalar faqat ishlarning haqiqiy holatiga yaqinlashishdir. Ularning hech biri o'zini yakuniy haqiqat deb da'vo qila olmaydi. Nazariyalarning noaniqligi, birinchi navbatda, "asosiy konstantalar" deb ataladigan, ya'ni qiymatlari tegishli nazariyalardan kelib chiqmagan, ammo empirik tarzda aniqlangan miqdorlardan foydalanishda namoyon bo'ladi. Kvant nazariyasi elektronning nima uchun aynan shunday massa va shunday elektr zaryadiga ega ekanligini tushuntirib bera olmaydi, nisbiylik nazariyasi esa yorug'lik tezligining aynan shu qiymatini tushuntirib bera olmaydi.
Albatta, fan hech qachon hamma narsani tushuntirib beradigan ideal nazariyani yarata olmaydi, lekin u erishib bo'lmaydigan maqsad bo'lsa ham, doimo bunga intilishi kerak. Chunki jumper sakrashi kerak bo'lgan bar qanchalik baland bo'lsa, u rekord o'rnatmasa ham, u qanchalik baland bo'ladi. Olimlar, mashg'ulotdagi jumper kabi, doimiy ravishda barni ko'tarib, ketma-ket alohida qisman va taxminiy nazariyalarni ishlab chiqadilar, ularning har biri avvalgisiga qaraganda aniqroqdir.
Bugungi kunda fanda bizni tashvishga solayotgan to'lqin kvant voqeligining ba'zi jihatlarini juda muvaffaqiyatli tasvirlaydigan bir qator o'ziga xos nazariyalar va modellar mavjud. Ko'pgina olimlarning fikriga ko'ra, eng istiqbolli nazariyalar - ongga asoslangan nazariy fizikaning keyingi rivojlanishini qo'llab-quvvatlovchi nuqtalar Jeffri Chuning "bootstrap" gipotezasi, Devid Bom nazariyasi va buralish maydonlari nazariyasidir. Akademik V.P.Kaznacheev boshchiligidagi rus olimlarining noyob eksperimental ishlari ko'rsatilgan farazlar va nazariyalarda mavjud bo'lgan koinot va ongni o'rganishdagi yondashuvlarning to'g'riligini ko'p jihatdan tasdiqlaydi.
"Giperborean ta'limi" kitobidan muallif Tatishchev B Yu2. 1. Zamonaviy Rossiyaning paradokslari. Zamon o'zgardi. Rossiya va uning xalqini talon-taroj qilishni davom ettirish uchun hozirgi "demokratlar" "iqtisodiyotni barqarorlashtirish" uchun ba'zi harakatlar qilishlari kerak. Va "vatanparvarlar - suverenlar" ularga belgilangan barcha muddatlarni allaqachon bosib o'tishgan.
"Boshqa olam hodisalari" kitobidan muallif Kulskiy Aleksandr11-bob. BO'LMAGAN PARADOKSLAR An'anaviy fizika va falsafaning asosi bo'lgan eng tamal toshlaridan biri, asosiy toshlaridan biri sabablik tamoyilidir. Ya'ni, sabab va ta'sir munosabatlaridagi "temir" bir yo'nalishlilik. Shuning uchun birinchi navbatda,
“Ruhiy fizika asoslari” kitobidan muallif Sklyarov Andrey Yurievich6-bob. Jonli va jonsiz moddiy dunyoning analogi sifatida ma'naviy-nomoddiy olamning faol va passiv ob'ektlari. "Hamma narsa tirik, lekin biz an'anaviy ravishda faqat o'zini kuchli his qiladigan narsani tirik deb hisoblaymiz." K. Tsiolkovskiy Moddiy makrokosmosda, ma'lumki, materiya (bir
"Don Xuanning so'nggi Ahdi" kitobidan: Toltek sehri va ma'naviyatning ezoterizmi muallif Kapten (Omkarov) Yuriy (Artur) Leonardovich6. SEHR VA MA'NAVIYAT MAVZIDAGI SALOMATLIK PARADOKSLARI O'z-o'zini davolash sehrining ko'p jihatlari yuqorida aytib o'tilgan bo'lsa-da va men bir necha bor takrorlashga majbur bo'ldim, lekin bu bilan bog'liq fikrlarni tizimlashtirish va birlashtirish mantiqan to'g'ri keladi. orqali buzilmas sog'likka ega bo'lish
NUJ kitobidan: Abadiyatdan kelgan mehmonlar muallif Komissarov Vitaliy SergeevichQadimgi bilimlar paradokslari "...O'tmish haqidagi singdirilgan qarashlarimizda neolit davrining ajdodi doimo mamontni quvib kelayotgan tukli bola timsolida taqdim etilgan. Lekin kutilmagan kashfiyotlar birin-ketin yomg'ir yog'ib turardi..." Bizning kimlar edi? ajdodlar? Bu savolga uzoq vaqtdan beri javob topilgandek tuyuldi
"Vaqt tabiati" kitobidan: vaqtning kelib chiqishi va jismoniy mohiyati haqidagi gipoteza muallif Plaj Anatoliy Makarovich3.3. Vaqt sirlari va paradokslari Ushbu qismni ushbu asarga kiritish yoki kiritmaslik haqidagi shubhalar meni so'nggi daqiqalargacha tark etmadi. Bir tomondan, men vaqt va parapsixologiya hodisalarining ba'zi sirlarini tushuntirishga harakat qilmoqchiman, lekin boshqa tomondan, bu
"Chegarasiz hayot" kitobidan. Axloqiy qonun muallif3.3.1. Vaqtning jismoniy paradokslari “1912 yilning yozida...Buyuk Britaniya gazetalari Londondan Glazgoga ketayotgan tezyurar poyezdda sodir bo‘lgan sirli voqeani tasvirlashdi. Hodisaga vagonlardan birida bir-biriga tanish bo'lmagan ikki yo'lovchi guvoh bo'lgan -
"Hayot o'rgatish" kitobidan muallif Rerich Elena Ivanovna Kitobdan 3. Yo'llar. Yo'llar. Uchrashuvlar muallif Sidorov Georgiy Alekseevich "Hayot o'rgatish" kitobidan muallif Rerich Elena Ivanovna "Dunyoni boshqarish san'ati" kitobidan muallif Vinogrodskiy Bronislav Bronislavovich[Olamning yuzini dunyodan yashirgan ona ramzi] Sizga shuni eslatib o'tamanki, dunyo onasi kosmik sabablarga ko'ra ham O'z yuzini insoniyatdan yashirgan. Lyutsifer insoniyat ustidan hokimiyatni qo'lga kiritish uchun ayolni tahqirlashga qaror qilganida, kosmik sharoitlar bunga yordam berdi.
"Chegarasiz hayot" kitobidan. Axloqiy qonun muallif Jikarentsev Vladimir VasilevichDavlatlarni boshqarish Ong paradokslari O'z ahvolini yaxshilash istagi paydo bo'lishi bilanoq, bu yomonlashuv sodir bo'lganligini anglatadi. Siz o'zingizni yaxshilashga kirishganingizdan so'ng, bu siz yangi kamchiliklarni aniqlaganingizni anglatadi
Qanday qilib tushlar va qo'l yozuvi o'tmishdagi xatolarni tuzatishga yordam beradi kitobidan Entis Jek tomonidanBoshqaruv holatlari Ulug'larning paradokslari Ongning rivojlanish tamoyillarini barqaror ta'riflar bilan ifodalash mumkin: Komillikni anglashdagi aniqlikning ichki holati, kamolot yo'lidagi taraqqiyotning ichki holati tashqi ko'rinishda namoyon bo'lishi mumkin
"O'lmaslik kodeksi" kitobidan. Abadiy hayot haqidagi haqiqat va afsonalar muallif Prokopenko Igor StanislavovichRossiya hayotining paradokslari Rossiyada qonunlar va mantiq ishlamaydi, chunki mamlakatimizda asosiy qonun - bu yurak, barcha qarama-qarshiliklar birlashadigan markaz. Yurak dunyoni, odamlarni va hodisalarni dunyo va narsalarning birligiga asoslanib hukm qiladi, shuning uchun unga qonunlar yo'q,
Muallifning kitobidan14-bob Bizni uyg'otadigan tushlar (yoki tushlar-paradokslar) Biz ko'pincha bashoratli yoki bashoratli tushlarni yorqin ranglari va hissiyotlarning jiddiyligi bilan ajratamiz. Ammo syujet yoki obrazning PARADOKSLIGI tufayli ham... Keling, bizning Elisimizga qaytaylik
Muallifning kitobidan3-bob. Uzoq umr ko'rishning paradokslari 2013 yilning yozida olimlar shov-shuvli prognoz qilishdi: atigi 10 yil ichida insonning o'rtacha umri ikki baravar ko'payishi mumkin, uzoq muddatda esa qarishni, keyin esa nemis olimlarini o'limdan engish mumkin Kiel
Atomlarni tashkil etuvchi zarrachalarni turlicha tasavvur qilish mumkin - masalan, dumaloq chang donalari. Ular shunchalik kichikki, har bir bunday changni alohida ko'rib bo'lmaydi. Atrofdagi olamdagi barcha moddalar ana shunday zarralardan iborat. Atomlarni tashkil etuvchi zarralar nima?
Ta'rif
Subatom zarrasi butun atrofdagi dunyo qurilgan "g'ishtlardan" biridir. Bunday zarralarga atom yadrolarining bir qismi bo'lgan proton va neytronlar kiradi. Bu turkumga yadrolarni aylanib yuruvchi elektronlar ham kiradi. Boshqacha qilib aytganda, fizikada subatomik zarralar protonlar, neytronlar va elektronlardir. Odamlarga tanish bo'lgan dunyoda, qoida tariqasida, boshqa turdagi zarralar topilmaydi - ular juda qisqa umr ko'rishadi. Ularning yoshi tugagach, oddiy zarrachalarga parchalanadi.
Nisbatan qisqa umr ko'radigan subatomik zarralarning soni bugungi kunda yuzlab. Ularning soni shunchalik ko'pki, olimlar endi ularga murojaat qilish uchun umumiy nomlardan foydalanmaydilar. Yulduzlar singari, ularga ko'pincha raqamli va harf belgilari beriladi.
Asosiy xususiyatlar
Har qanday subatomik zarrachaning eng muhim xususiyatlari spin, elektr zaryadi va massani o'z ichiga oladi. Zarrachaning og'irligi ko'pincha uning massasiga bog'liq bo'lganligi sababli, ba'zi zarralar an'anaviy ravishda "og'ir" deb ataladi. Eynshteyn hosil qilgan tenglama (E = mc2) subatomik zarrachaning massasi bevosita uning energiyasi va tezligiga bog'liqligini ko'rsatadi. Elektr zaryadiga kelsak, u har doim asosiy birlikning ko'paytmasidir. Masalan, protonning zaryadi +1 bo'lsa, elektronning zaryadi -1 ga teng. Biroq, foton yoki neytrino kabi ba'zi subatomik zarralar umuman elektr zaryadiga ega emas.
Yana bir muhim xususiyat - bu zarrachaning ishlash muddati. Yaqinda olimlar elektronlar, fotonlar, shuningdek, neytrinolar va protonlar to'liq barqaror va ularning umri deyarli cheksiz ekanligiga ishonch hosil qilishdi. Biroq, bu mutlaqo to'g'ri emas. Neytron, masalan, atom yadrosidan "chiqmaguncha" barqaror bo'lib qoladi. Shundan so'ng, uning ishlash muddati o'rtacha 15 minut. Barcha beqaror zarralar kvant parchalanish jarayonidan o'tadi, bu jarayonni hech qachon to'liq bashorat qilib bo'lmaydi.
Zarrachalar tadqiqoti
Atom tuzilishi kashf qilinmaguncha bo'linmas deb hisoblangan. Taxminan bir asr oldin, Ruterford nozik varaqni bombardimon qilish bilan bog'liq bo'lgan mashhur tajribalarini amalga oshirdi. Va atomning markazida biz atom yadrosi deb ataydigan hamma narsa bor - u atomning o'zidan ming marta kichikdir. O'sha paytda olimlar atom ikki turdagi zarrachalar - yadro va elektronlardan iborat deb hisoblashgan.
Vaqt o'tishi bilan olimlar hayron bo'lishdi: nega proton, elektron va pozitron bir-biriga yopishadi va Kulon kuchlari ta'sirida turli yo'nalishlarda parchalanmaydi? Va o'sha davr olimlari uchun ham noaniq bo'lib qoldi: agar bu zarralar elementar bo'lsa, unda ularga hech narsa bo'lmaydi va ular abadiy yashashlari kerak.
Kvant fizikasining rivojlanishi bilan tadqiqotchilar neytronning parchalanishini aniqladilar va bu juda tez. U protonga, elektronga va tutib bo'lmaydigan boshqa narsaga aylanadi. Ikkinchisi energiya etishmasligi bilan sezildi. O'sha paytda olimlar elementar zarralar ro'yxati tugagan deb taxmin qilishgan, ammo hozir bu holatdan uzoq ekanligi ma'lum. Neytrino deb nomlangan yangi zarracha topildi. U elektr zaryadiga ega emas va juda past massaga ega.
Neytron
Neytron - bu neytral elektr zaryadiga ega bo'lgan subatomik zarracha. Uning massasi elektron massasidan deyarli 2 ming marta katta. Neytronlar neytral zarralar sinfiga mansub bo'lganligi sababli ular elektron qobiqlari bilan emas, balki bevosita atom yadrolari bilan o'zaro ta'sir qiladi. Neytronlarning magnit momenti ham bor, bu olimlarga moddalarning mikroskopik magnit tuzilishini o'rganish imkonini beradi. Neytron nurlanishi hatto biologik organizmlar uchun ham zararsizdir.
Subatomik zarracha - proton
Olimlar ushbu "moddaning qurilish bloklari" uchta kvarkdan iborat ekanligini aniqladilar. Proton musbat zaryadlangan zarrachadir. Protonning massasi elektronning massasidan 1836 marta oshadi. Bitta proton va bitta elektron birlashib, eng oddiy kimyoviy element - vodorod atomini hosil qiladi. Yaqin vaqtlargacha protonlar qaysi elektronlar ustida orbita bo'lishiga qarab o'z radiusini o'zgartira olmaydi, deb hisoblar edi. Proton elektr zaryadlangan zarrachadir. Elektron bilan birlashganda u neytronga aylanadi.
Elektron
Elektron birinchi marta ingliz fizigi J. Tomson tomonidan 1897 yilda kashf etilgan. Bu zarra, olimlarning fikricha, elementar yoki nuqta ob'ektidir. Bu o'z tuzilishiga ega bo'lmagan - boshqa, kichikroq tarkibiy qismlardan iborat bo'lmagan atomdagi subatomik zarrachaning nomi. Proton va neytron bilan birlashganda, elektron atom hosil qiladi. Hozir olimlar bu zarracha nimadan iboratligini hali aniqlay olishmadi. Elektron - cheksiz kichik elektr zaryadiga ega bo'lgan zarracha. Qadimgi yunon tilidan tarjima qilingan "elektron" so'zining o'zi "qahrabo" degan ma'noni anglatadi - axir, ellin olimlari elektr toki hodisalarini o'rganish uchun kehribar bo'lgan. Bu atama 1894 yilda ingliz fizigi J. Stouni tomonidan taklif qilingan.
Nima uchun elementar zarralarni o'rganish kerak?
Olimlarga subatomik zarralar haqidagi bilim nima uchun kerak, degan savolga eng oddiy javob: atomning ichki tuzilishi haqida ma'lumotga ega bo'lish. Biroq, bunday bayonotda faqat haqiqat donasi mavjud. Darhaqiqat, olimlar nafaqat atomning ichki tuzilishini o'rganadilar - ularning tadqiqotining asosiy yo'nalishi materiyaning eng kichik zarrachalarining to'qnashuvidir. Ulkan energiyaga ega bo‘lgan bu zarralar bir-biri bilan yuqori tezlikda to‘qnashganda, tom ma’noda yangi dunyo vujudga keladi va to‘qnashuvlardan keyin qolgan materiya bo‘laklari tabiatning olimlar uchun doim sir bo‘lib kelgan sirlarini ochishga yordam beradi.
Subatomik fizika juda mashhur. Olimlar ko'pincha ushbu sohadagi tadqiqotlar uchun Nobel mukofotini olishadi. Neytrinolar juda mashhur. Ushbu zarracha uchun to'rtta mukofot berildi. 1988 yilda muon neytrinosining kashf etilishi nishonlandi. 1995 yilda Fred Reyners neytrinolarni aniqlagani uchun mukofot oldi. 2002 yilda Rey Devis va Masatoshi Koshiba Quyosh Yerga qancha neytrino yuborishini o'lchadi. Bu yil Takaaki Kajita va Artur MakDonald neytrinolarning qanday qilib bir shakldan ikkinchisiga o'tishini namoyish etganliklari uchun mukofotni bo'lishdi.
Neytrinoni bashorat qilgan Volfgang Pauli ham Nobel mukofotini oldi, ammo zarrachalar fizikasidagi boshqa kashfiyot uchun. U neytrinolar uchun boshqasini olgan bo'lishi mumkin edi, lekin u o'z kashfiyotini o'zi qatnashmagan fizika konferentsiyasi uchun xat shaklida nashr etdi.
Biroq, eng mashhur subatomik zarracha mikrodunyoning yagona ajablantiradigan joyi emas. Ajoyib deb atash mumkin bo'lgan yana o'nlab turli xil kashfiyotlar mavjud.
10. Subatomik zarrachalarning mavjudligi
19-asr davomida ingliz maktab o'qituvchisi Jon Dalton tomonidan aytilgan kimyodagi atom nazariyasi muvaffaqiyati tufayli atomlarning mavjudligi shubha ostiga olindi. Undan oldin atomlar mavhum falsafiy tushuncha bo'lib, u materiyaning yakuniy tabiati haqidagi munozaralarda ishlatilgan, ammo eksperimental tadqiqotlardan tashqarida ko'rib chiqilgan. Ko'pgina fiziklar, umuman olganda, atomlarni fantastika, eksperimental ma'lumotlarni tushuntirish uchun qulay, lekin haqiqiy emas deb hisoblashgan.
Ma'lumotlar to'plandi va agar atomlar mavjud bo'lmasa, unda ularga o'xshash qandaydir bo'linmas tuzilma bo'lishi kerakligini tan olish kerak edi. Atomlarning mavjudligini tasdiqlovchi tosh Mendeleev davriy tizimidagi elementlarning xususiyatlarining takrorlanishi edi. 1897 yilda Tomson atomlarning bo'linmasligini butunlay rad etgan birinchi elementar zarra - elektronning kashf etilishi haqida xabar berdi.
9. Atom yadrosi
Fiziklar atomlar mavjudligi haqidagi fikrni qabul qilishdan oldin, ular alohida qismlardan tashkil topganligini qabul qilishni boshlashlari kerak edi. Tompson manfiy elektronlar musbat zaryadlangan pudingda gilos kabi suzadi, degan nazariyani ilgari surdi. Ammo Ernest Ruterford va uning yordamchilari yupqa oltin varag'iga alfa zarralarini otishga muvaffaq bo'lganda, ba'zi "patronlar" orqaga qaytdi. Bu Ruterfordni hayratda qoldirdi, u buni artilleriya snaryadlari bilan qog'ozga otish bilan solishtirish mumkinligini aytdi; Olim atomning ichida mayda to'p bor, deb taklif qildi, bugungi kunda biz ularni yadrolar deb ataymiz.
8. Neytronlar
1930 yilga kelib, fiziklar ikkita subatomik zarrachalar mavjudligi haqida bilishdi: proton va elektron, bu bittadan boshqa hamma narsani tushuntirib bergandek tuyuldi, nega musbat zaryadlangan protonlar bir-biridan uchib ketmaydi. 1920 yilda Rezerford ularni yadrodagi boshqa zarracha - neytron bilan birga ushlab turishini taklif qildi. 1932 yilda Jeyms Chadvik neytral zarrachani kashf etdi. Elementar zarralar soni doimiy ravishda o'sib bordi.
Neytronning kashf etilishi fiziklar uchun katta ajablanib bo'ldi. Ruterford neytronning mavjudligi haqidagi g'oyani ilgari surganida, unga kam odam ishondi, ehtimol faqat Chadvik.
7. Subatomik zarralar aslida to'lqinlardir
Bu ajablanib juda kulgili hikoya bilan bog'liq. 1906 yilda Tomson subatomik zarracha - elektron mavjudligini eksperimental isbotlagani uchun Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi. 1973 yilda uning o'g'li Jorj ham bu mukofotga sazovor bo'ldi, chunki u hech bo'lmaganda ba'zida elektron to'lqin ekanligini ko'rsata oldi. Ushbu to'lqin-zarralar ikkiligi kvant fizikasining markazida joylashgan.
6. Neytrinolarni aniqlash
1934 yilda Bethe va Rudolf Peierls neytrinolarning materiya bilan zaif o'zaro ta'sirini isbotladilar va hatto bittasini aniqlashga urinish ahmoqlikdir. Sizga diametri 1000 yorug'lik yili bo'lgan qattiq moddaning rezervuari kerak bo'ladi. Ammo keyin atom parchalanishi kashf qilindi va yadro reaktorlari ixtiro qilindi. Fiziklar neytrinolarning ko'p manbasini topdilar.
5. Elementar zarralar unchalik elementar bo'lmagan
1950 yilga kelib, ko'plab subatomik zarralar kashf qilindi, bo'linmas atom bo'linibgina qolmay, balki uning zarralari soni ellikdan oshdi; Nobel mukofoti sovrindorlaridan biri Leon Laderman hatto barcha subatomik zarrachalarning nomlarini o‘rganishga to‘g‘ri kelsa, botanik bo‘laman, deb hazillashdi. Fiziklar elementar zarralarning o'ziga xos tafsilotlariga ega ekanligiga shubha qila boshladilar.
4. Kvarklar
1950 yilda fiziklar atomlarning bir qismi bo'lmagan subatomik zarralar haqida bilib oldilar. 1960 yilda elementar zarralar kasr zaryadiga ega bo'lgan kichik g'ishtlardan iborat degan fikr paydo bo'ldi. Myurrey Gell-Mann bu zarralarni kvark deb atadi, bu innovatsion g'oya, chunki ilgari kasr zaryadlari bema'nilik deb hisoblangan. Bir necha yil o'tgach, tajribachilarning yana bir kutilmagan hodisasi - ular kvarklarning mavjudligini tasdiqlashga muvaffaq bo'lishdi.
3. Simmetriyaning buzilishi
Atom osti zarralari kashfiyoti portlashidan ancha oldin, taniqli matematik Hermann Veyl tabiat paritet haqida hech narsa bilmasligini ta'kidladi. Tabiatning barcha qonunlari o'ng va chapdagi almashtirishga nisbatan o'zgarmas ekanligiga shubha yo'q. Ammo 1956 yilda Chen Ning Yang va Tsung-Dao Li ba'zi hollarda subatomik zarralar haqida gap ketganda, chap va o'ng simmetriya qoidasi ishlamaydi, degan g'oyani ilgari surdilar. Bu sensatsiya edi, ayniqsa tajribachilar tomonidan tasdiqlar paydo bo'lganda.
2. Proton barqarorligi
Atom yadrosidan tashqarida neytronlar juda beqaror va bir necha daqiqa ichida proton, elektron va antineytrinoga aylanadi. Ammo proton g'ayrioddiy barqaror va abadiy bo'linmas bo'lib qolishi mumkin. Garchi 1970-yillarda nazariyotchilar protonlar kamida trillionlab trillion yillar davomida parchalanishi kerakligiga ishonishni boshlagan bo'lsalar ham, bunday hodisani aniqlash uchun barcha sa'y-harakatlarga qaramay, olimlar buni aniqlay olmadilar. Bu katta hayratga sabab bo'ldi. Hamma narsa parchalanadi, lekin protonlar yo'q.
1. Antimateriya
1932 yilda nafaqat neytron, balki pozitron ham topildi. Uni Karl Anderson bulut kamerasidagi kosmik nurlar izlarini tahlil qilib hisoblagan. Bosimlar orasida fizik elektronga o'xshagan, ammo noto'g'ri yo'nalishda egilganini topdi. Bu pozitron bo'lib chiqdi, elektronning antizarrasi Anderson uni musbat elektron deb atadi; Antimateriya zarralarining kashf etilishi katta ajablanib bo'ldi, lekin u Pol Dirakning nazariy hisob-kitoblariga to'liq mos keldi. Ajablanarlisi shundaki, kimdir shunchaki tenglamalar bilan o'ynab, g'alati narsaning mavjudligini aniqlay oladi.
…Xudo birinchi bo'lib materiyaga qattiq, massiv,
bunday o'lcham va shakldagi o'tib bo'lmaydigan, harakatchan zarralar
va nisbatan shunday xossalari va nisbatlari bilan
maqsadga eng mos keladigan joy
buning uchun ularni yaratdi.
I. Nyuton
Falsafa va fan tarixida tabiat tuzilishini mikrodarajada tushunishning taxminan 3 ta yondashuvini ajratish mumkin:
bo'linmas korpuskulalar yoki atomlar mavjud, dunyo fundamental "g'ishtlarga" tushiriladi (Demokrit, Nyuton);
materiya uzluksiz va cheksiz ravishda mayda va mayda bo'laklarga bo'linadi, hech qachon bo'linmas atomga etib bormaydi (Aristotel);
yigirmanchi asrda dunyoni hamma narsaning oʻzaro bogʻliqligi asosida tushuntiruvchi tushuncha paydo boʻldi: zarracha materiyaning “gʻishtlari” emas, balki butun Olamdagi jarayon, boʻgʻin yoki naqshdir (V. Geyzenberg, J. Chu, F. Kapra).
Birinchi "elementar" zarrachani 1897 yilda J.J. Tomson katod nurlarini o'rganar ekan, u mavjudligini isbotladi elektronlar . Moddalar ta'sirida salbiy elektr osongina chiqariladi, bu ekranda yorug'lik miltillashi sifatida qayd etiladi. Salbiy elektr zarralari elektronlar deb ataldi. Bir elektronning zaryadiga teng bo'lgan minimal elektr miqdori kam uchraydigan gazda elektr zaryadsizlanishi paytida kuzatildi. 70-yillarga qadar. XX asr elektronning ichki tuzilishi muammosi hal etilmagan, uning ichki tuzilishi haqida hali ham ishora yo'q (Anderson 1968; Weiskopf 1977).
Bir yil avval A.Bekkerel uran tuzining radioaktiv parchalanishini - alfa zarrachalar (He yadrolari) emissiyasini kashf etdi, bu zarralar Rezerford tomonidan qo'llanilib, atom yadrosining mavjudligini tajriba yo'li bilan isbotladi. 1919-yilda E.Rezerford birinchi sunʼiy yadro reaksiyasini oʻtkazdi: N ni alfa zarrachalar bilan nurlantirish orqali O izotopini oldi va atom yadrosida N borligini isbotladi. proton 27 (cheklovchi zarracha deb hisoblanadi).
1932 yilda J.Chedvik yana bir yadro zarrasini - zaryadsizni kashf etdi neytron 28. Yangi fanga asos solgan neytronning kashfiyoti - neytron fizikasi , neytronning asosiy xossalari, neytronlarning qo'llanilishi S.F. kitobiga bag'ishlangan. Shebalina Neytronlar . Bulut kamerasida neytronlarning izlari kuzatildi. Protonning massasi elektronning 1836,1 massasiga, neytronning massasi 1838,6 ga teng. V. Geyzenberg va undan mustaqil ravishda D.D. Ivanenko, I.E. Tamm, proton va neytronlardan atom yadrosining tuzilishi haqida gipotezani ifodalang: masalan, S yadrosi 6 proton va 6 neytrondan iborat. Boshida 30s ishoniladi: materiya atomlardan, atomlar esa 3 ta "elementar" zarralardan, "qurilish bloklaridan" iborat: protonlar, neytronlar va elektronlar (Shebalin 1969; Folta, Novy 1987; Capra 1994: 66-67).
Xuddi shu yili E.O. Kaliforniyadagi Lourens birinchi siklotronni (zarracha tezlatgich) qurdi. Zarracha tezlatgichlari yuqori energiyali zarrachalarni to'qnashadigan ob'ektlardir. Yuqori tezlikda harakatlanadigan subatomik zarralar to'qnashganda, yuqori energiya darajasiga erishiladi va o'zaro ta'sirlar, maydonlar va zarralar dunyosi tug'iladi, chunki elementarlik darajasi energiya darajasiga bog'liq. Agar siz tangani shunday tezlikka tezlatsangiz, uning energiyasi ming million dollarlik energiya ishlab chiqarishga teng bo'ladi. Jeneva yaqinida tunnel aylanasi 27 km gacha bo'lgan halqali tezlatgich qurildi. Bugungi kunda ba'zi nazariyalarni, masalan, barcha zarralarning katta birlashuvi nazariyasini sinab ko'rish uchun quyosh tizimining o'lchamidagi tezlatgich kerak (Folta, Novy 1987: 270-271; Davis 1989: 90-91).
Zarrachalar tabiiy tezlatgichlarda ham topiladi, kosmik nurlar eksperimental qurilma atomlari bilan to'qnashadi va ta'sir natijalari o'rganiladi (prognoz qilingan pozitron, muon va mezon shunday kashf etilgan). Tezlatgichlar va kosmik nurlanish tadqiqotlari yordamida subatomik zarralarning katta va xilma-xil dunyosi aniqlandi. 1932 yilda 3 ta, 1947 yilda 14 ta, 1955 yilda 30 ta, 1969 yilda 200 dan ortiq zarrachalar topildi. Tajribalar bilan bir vaqtda nazariy tadqiqotlar ham olib borildi. Zarrachalar ko'pincha yorug'lik tezligida harakat qiladi, , nisbiylik nazariyasini hisobga olish kerak. Zarralarning umumiy nazariyasini yaratish fizikada hal qilinmagan muammo bo'lib qolmoqda (Capra 1994: 67).
1967 yilda mavjudlik haqida gipoteza paydo bo'ldi taxionlar - harakat tezligi yorug'lik tezligidan yuqori bo'lgan zarralar. Moddaning yangi "qurilish bloklari" kashf qilindi, oddiy zarrachalarga parchalanadigan ko'plab beqaror, qisqa muddatli ("rezonanslar" 10-27 s. yashaydi) zarralar. Keyinchalik ma'lum bo'ldiki, yangi zarralar: rezonanslar va giperonlar, mezonlar - boshqa zarralarning qo'zg'aluvchan holatlari: proton va leptonlar. Xuddi 3 ta spektral chiziq ko'rinishida ko'rinadigan turli holatlardagi hayajonlangan H atomi kabi, boshqa atom emas (1967 yilda tug'ilgan: 127-129).
Ma'lum bo'ldiki, zarralar parchalanmaydi, balki bir-biriga yoki maydon kvantlarining energiyasiga aylanadi, "o'zlarining boshqasiga" aylanadi, har qanday zarra boshqa har qanday zarraning tarkibiy qismi bo'lishi mumkin. Zarrachalar radiatsiyaga "yo'qolib ketishi" va to'lqin xususiyatlarini ko'rsatishi mumkin. Birinchi sunʼiy transformatsiyadan soʻng, Li yadrolari He yadrolariga aylanganda, a atom, yadro fizikasi (1967 yilda tug'ilgan; Weiskopf 1977: 50).
1963 yilda M. Gell-Mann va J. Tsvayg gipotezani taklif qildilar kvarklar . Hammasi hadronlar kichikroq zarrachalardan - 3 turdagi kvarklardan va ularning antikvarklaridan qurilgan. Proton va neytron 3 ta kvarkdan iborat (ular ham deyiladi barionlar - og'ir yoki nuklonlar - yadro zarralari). Proton barqaror, musbat zaryadlangan, neytron beqaror, protonga aylanadi. Kvark-antikvark juftlari (har bir zarrachada antipartikul mavjud) mezonlarni (elektron va proton orasidagi oraliq massa) hosil qiladi. Hadronik naqshlarning xilma-xilligini tushuntirish uchun fiziklar qo'shimcha kvarklarning mavjudligini taxmin qilishlari kerak edi. Hozir 12 ta kvark mavjud: 4 ta nav yoki lazzat (yuqori, pastga, g'alati va maftunkor), ularning har biri 3 ta rangda mavjud bo'lishi mumkin. Aksariyat fiziklar kvarklarni chinakam elementar, strukturasiz deb hisoblashadi. Garchi barcha adronlar kvark simmetriyalari bilan tavsiflangan bo'lsa-da, hadronlar ko'pincha ular xuddi nuqta komponentlaridan tashkil topgandek harakat qilishadi, ammo kvarklarning sirlari hali ham mavjud (Davis 1989: 100; Hawking 1990: 69; Capra 1994: 228, 229).
Ga muvofiq bootstrap gipoteza tabiatni kvarklar kabi materiyaning "qurilish bloklari" ga aylantirib bo'lmaydi, lekin ulanish asosida tushunish kerak. Kvark modeliga ishonmagan Heisenberg, zarrachalarning o'zaro bog'langan hodisalar tarmog'idagi dinamik naqshlar sifatida yuklash tasviriga rozi bo'ldi (Capra 1996: 43-49).
Olamning barcha ma'lum zarralarini ikki guruhga bo'lish mumkin: "qattiq" materiyaning zarralari va virtual zarralar, o'zaro ta'sir tashuvchilar , "dam olish" massasi yo'q. Moddaning zarralari ham ikki guruhga bo'linadi: hadronlar 29 , nuklonlar 30 , barionlar yoki og'ir zarralar va leptonlar 31 .
Leptonlar orasida elektron, muon , tau lepton va 3 xil neytrino . Bugungi kunda elektronni elementar, nuqtaga o'xshash ob'ekt deb hisoblash odatiy holdir. Elektron manfiy zaryadlangan, protondan 1836 marta engilroq (Weiskopf 1997: 79; Davis 1989: 93-102; Hawking 1990: 63; Feynman, Weinberg 2000).
1931 yilda V. Pauli neytral zarracha mavjudligini bashorat qilgan neytrino , 1955 yilda yadro reaktorida protondan elektron va neytron hosil qilish uchun neytrino tug'ildi.
Bu eng hayratlanarli zarracha: BV bilan neytrino leptonlarning eng yengili bo'lgan holda deyarli materiya bilan o'zaro ta'sir qilmaydi. Uning massasi elektron massasining o'n mingdan bir qismidan kam, lekin u, ehtimol, koinotdagi eng keng tarqalgan zarra bo'lib, uning qulashiga olib kelishi mumkin. Neytrinolar materiya bilan deyarli o'zaro ta'sir qilmaydi, u orqali go'yo u umuman yo'qdek kirib boradi (bir o'lchovli bo'lmagan shakllar mavjudligiga misol). Gamma kvant qo'rg'oshin bo'ylab 3 m masofani bosib o'tadi va qo'rg'oshin atomining yadrosi bilan o'zaro ta'sir qiladi, neytrino esa o'zaro ta'sir qilish uchun 4·10 13 km yo'l bosib o'tishi kerak. Neytrinolar faqat zaif o'zaro ta'sirlarda ishtirok etadilar. Neytrinolarning "dam olish" massasi bor-yo'qligi hali aniqlanmagan. Neytrinolarning 3 turi mavjud: elektron, muon va tau.
1936 yilda ular kosmik nurlarning o'zaro ta'siri mahsulotlarini kashf etdilar muon , elektron va 2 neytrinoga parchalanadigan beqaror zarracha. 70-yillarning oxirida eng og'ir zarracha - lepton topildi. tau lepton (Devis 1989: 93-95).
1928 yilda P. Dirak bashorat qilgan va 1932 yilda musbat zaryadlangan elektronni ( pozitron – elektronning antizarrasi.): bir g-kvantdan elektron va pozitron – musbat zaryadlangan elektron tug‘iladi. Elektron pozitron bilan to'qnashganda ikkita gamma nurlari hosil bo'ladi, chunki nolni ushlab turish uchun. yo'q qilish 32 ta turli yo'nalishlarda tarqaladigan ikkita foton kerak.
Keyinchalik ma'lum bo'ldi: barcha zarralar bor antizarralar , o'zaro ta'sirlashganda, zarralar va antizarralar energiya kvantlarining hosil bo'lishi bilan yo'q qilinadi. Har bir moddaning antizarrasi bor. Zarra va antizarra to'qnashganda ular yo'q bo'lib ketadi, buning natijasida energiya ajralib chiqadi va boshqa zarralar tug'iladi. Ilk koinotda antizarralardan ko'ra ko'proq zarralar mavjud edi, aks holda yo'q bo'lib ketish koinotni nurlanish bilan to'ldirgan bo'lar edi va hech qanday materiya bo'lmas edi (Silk 1982: 123-125; Xoking 1990: 64, 71-72).
Atomdagi elektronlarning holati bir qator raqamlar yordamida aniqlanadi kvant raqamlari , va orbitalarning joylashuvi va shaklini ko'rsating:
raqam (n) - bu orbital raqam bo'lib, elektron orbitada bo'lishi uchun bo'lishi kerak bo'lgan energiya miqdorini, radiusni belgilaydi;
raqam (ℓ) orbitadagi elektron to'lqinning aniq shaklini aniqlaydi;
soni (m) magnit deb ataladi va elektronni o'rab turgan maydonning zaryadini aniqlaydi;
raqam(lar) , deb atalmish aylanish (aylanish) elektronning aylanish tezligi va yo'nalishini aniqlaydi, bu zarrachaning orbitaning ma'lum nuqtalarida mavjud bo'lish ehtimoli bo'yicha elektron to'lqin shakli bilan belgilanadi.
Bu xususiyatlar butun sonlarda ifodalanganligi sababli, bu elektronning aylanish miqdori asta-sekin emas, balki keskin ravishda - bir belgilangan qiymatdan ikkinchisiga o'tishini anglatadi. Zarrachalar massasi, elektr zaryadi, spini (aylanish xususiyati, moddaning zarralari spin +1/2, –1/2, oʻzaro taʼsir oʻtkazuvchi zarralar 0, 1 va 2) va hayot vaqti (Erdei-)ning mavjudligi yoki yoʻqligi bilan tavsiflanadi. Gruz 1976; Davis 1989: 38-41, 92; Hawking 1990: 62-63;
1925 yilda V. Pauli savol berdi: nima uchun atomdagi elektronlar qat'iy belgilangan pozitsiyani egallaydi (birinchi orbitada 2 ta, ikkinchisida 8 ta, to'rtinchisida 32 ta)? Spektrlarni tahlil qilib, u oddiy printsipni ochib berdi: ikkita bir xil zarrachalar bir holatda bo'la olmaydi , ya'ni ular bir xil koordinata, tezlik, kvant raqamlariga ega bo'la olmaydi. Moddaning barcha zarralari bo'ysunadi V. Paulining istisno tamoyili .
Ushbu tamoyil tuzilmalarning aniq tashkil etilishini ta'kidlaydi, uning tashqarisida zarralar bir hil va zich jelega aylanadi. Istisno printsipi elementlarning davriy jadvali uchun asos bo'lgan tashqi to'ldirilmagan qobiqlarning elektronlari tomonidan aniqlangan elementlarning kimyoviy xossalarini tushuntirishga imkon berdi. Pauli printsipi yangi kashfiyotlar va metallar va yarim o'tkazgichlarning issiqlik va elektr o'tkazuvchanligini tushunishga olib keldi. Istisno printsipidan foydalanib, atomlarning elektron qobiqlari qurildi va Mendeleevning elementlar tizimi aniq bo'ldi (Dubnishcheva 1997: 450-452).
Lekin shunday zarralar mavjudki, ular V. Paulining istisno qilish tamoyiliga bo'ysunmaydi (almashinadigan zarralar soni bo'yicha cheklov yo'q, o'zaro ta'sir kuchi har qanday bo'lishi mumkin), tashuvchi zarralar yoki virtual zarralar "dam olish" massasiga ega bo'lmagan va kuchlar hosil qiladi. materiya zarralari orasida (Xoking 1990: 64 -65).
