Adron

Zarrachalar fizikasida adron (qadimgi yunoncha: ἁδρός ; „qalin“) — kuchli oʻzaro taʼsir natijasida bir- biriga bogʻlangan ikki yoki undan ortiq kvarklardan tashkil topgan kompozit subatomik zarracha . Ular elektr quvvati bilan birga ushlab turilgan molekulalarga oʻxshaydi. Oddiy materiya massasining asosiy qismi ikkita adrondan: proton va neytrondan kelib chiqadi, proton va neytronlarning massasining katta qismi esa kuchli oʻzaro taʼsir tufayli ularni tashkil etuvchi kvarklarning bogʻlanish energiyasidan kelib chiqadi.

Adron kompozit subatomik zarrachadir . Har bir adron zarrachalarning ikkita asosiy sinfidan, bozonlar va fermiyonlardan biriga kirishi kerak

Adronlar ikkita keng oilaga boʻlinadi: toq sonli kvarklardan tashkil topgan barionlar (odatda uchta kvark) va juft sonli kvarklardan tashkil topgan mezonlar (odatda ikkita kvark: bitta kvark va bitta antikvark). Protonlar va neytronlar (atom massasining katta qismini tashkil qiladi) barionlarga misol boʻla oladi; pionlar esa mezonga misol boʻla oladi. Soʻnggi yillarda uchdan ortiq valentlik kvarklarini oʻz ichiga olgan "ekzotik" adronlar topildi. Z(4430)^- deb nomlangan tetrakvark holati (ekzotik mezon) 2007-yilda Belle hamkorligi tomonidan kashf etilgan va 2014-yilda LHCb hamkorligi tomonidan rezonans sifatida tasdiqlangan. P(4380) va P(4450) deb nomlangan ikkita pentakvark holati (ekzotik barionlar) 2015 yilda LHCb hamkorligida kashf etilgan. Shuningdek, yana bir nechta ekzotik adron turlari va boshqa rangli kvark kombinatsiyalari ham mavjud boʻlishi mumkin.

Deyarli barcha „erkin“ adronlar va antiadronlar (yakka holda va atom yadrosida bogʻlanmagan) beqaror va oxir-oqibat boshqa zarrachalarga parchalanadi deb hisoblanadi. Maʼlum boʻlishi mumkin boʻlgan yagona istisno — bu barqaror boʻlib koʻrinadigan erkin protonlar yoki hech boʻlmaganda parchalanish uchun juda koʻp vaqt talab etiladi (10³⁴⁺ yil). Taqqoslash uchun, erkin neytronlar eng uzoq umr koʻradigan beqaror zarralar boʻlib, yarimparchalanish davri taxminan 879 soniyani tashkil qiladi. Eksperimental ravishda adron fizikasi qoʻrgʻoshin yoki oltin kabi zich, ogʻir elementlarning protonlari yoki yadrolari bilan toʻqnashish va hosil boʻlgan zarracha oqimidan hosil boʻlgan qoldiqlarni aniqlash orqali oʻrganiladi. Xuddi shunday jarayon tabiiy muhitda, atmosferaning juda yuqori qismida sodir boʻladi, bu yerda pionlar kabi myuonlar va mezonlar kosmik nurlarning tashqi atmosferada kam uchraydigan gaz zarralari bilan toʻqnashuvi natijasida hosil boʻladi.

Terminologiya va etimologiya

"Adron" atamasi yangi Yunoncha soʻz boʻlib, LB Okun tomonidan 1962-yilda CERNda boʻlib oʻtgan Oliy energiya fizikasi boʻyicha xalqaro konferentsiyadagi yalpi nutqda kiritilgan. U o‘z maʼruzasini yangi kategoriya atamasining taʼrifi bilan ochdi:

Ushbu hisobot kuchsiz o'zaro ta'sirlar bilan bog'liq bo'lishiga qaramay, biz kuchli o'zaro ta'sir qiluvchi zarralar haqida gapirishimiz kerak. Bu zarralar nafaqat ko'plab ilmiy muammolarni, balki terminologik muammolarni ham keltirib chiqaradi. Gap shundaki, "kuchli o'zaro ta'sir qiluvchi zarrachalar" juda qo'pol atama bo'lib, o'zini-o'zi sifatdosh yasashga berilmaydi. Shu sababli, bir misol keltirsak, kuchli o'zaro ta'sir qiluvchi zarrachalarga parchalanish "lepton bo'lmagan" deb ataladi. Bu ta'rif aniq emas, chunki "lepton bo'lmagan" deganda fotonni ham anglash mumkin. Ushbu ma'ruzada men kuchli o'zaro ta'sir qiluvchi zarralarni "adronlar" deb atayman, mos keladigan parchalanishlarni esa "adronik" (yunoncha ἁδρός "katta", "massiv" degan ma'noni anglatsa, λεπτός bu "kichik", "yengil" degan ma'noni anglatadi). Umid qilamanki, bu terminologiya qulay bo'ladi. — L.B. Okun (1962)

Xususiyatlari

Barcha turdagi adronlarning umumiy rang zaryadi nolga teng (uchta misol koʻrsatilgan)

Kvark modeliga koʻra, adronlarning xossalari birinchi navbatda ularning valentlik kvarklari bilan belgilanadi. Masalan, proton ikkita up kvarkdan (har biri elektr zaryadi  +2⁄3, jami + 4⁄3 birga) va bitta down kvarkdan (elektr zaryadi  −+1⁄3) iborat. Ularning yigʻindisi natijasida proton zaryadi +1 ga teng boʻladi. Kvarklar ham rang zaryadiga ega boʻlsa-da, adronlar rang chegarasi deb ataladigan hodisa tufayli nolga teng umumiy rang zaryadiga ega boʻlishi kerak. Yaʼni, adronlar „rangsiz“ yoki „oq“ boʻlishi kerak. Buning eng oddiy usullari bitta rangdagi kvark va unga mos keladigan anti-rang antikvarki yoki turli rangdagi uchta kvarkdir. Birinchi tartibga ega boʻlgan adronlar mezonning bir turi, ikkinchisi esa barionning bir turi.

Massasiz virtual glyuonlar adronlar ichidagi zarrachalarning katta qismini, shuningdek, uning massasining asosiy tarkibiy qismlarini tashkil qiladi (ogʻir charm va bottom kvarklardan tashqari; up kvark adronga ulanishga ulgurmasdan yoʻqoladi). Kvarklarni bir-biriga bogʻlaydigan kuchli oʻzaro taʼsir glyuonlarining (E) energiyasi massiv (m) kvarklar energiyasi (E=mc²) bilan rezonans boʻlish uchun yetarli qiymatga ega. Bundan, qisqa muddatli virtual kvarklar va antikvarklar juftligi adron ichida doimiy ravishda hosil boʻladi va yana yoʻq boʻlib ketadi. Virtual kvarklar barqaror to‘lqin paketlari emas, balki tartibsiz va juda tez sodir boʻluvchi hodisa bo‘lgani uchun qaysi kvark haqiqiy va qaysi virtual ekanligini aniqlashning maʼnosi yo‘q; faqat kichik ortiqcha adron shaklida tashqaridan koʻrinadi. Shuning uchun, adron yoki antiadron (odatda) 2 yoki 3 kvarkdan iborat deb aytilishi, bu texnik jihatdan shu adronning ichida antikvarklarga nisbatan kvarklarning ortiqcha miqdori navjudligini bildiradi.

Barionlar

Barionlar — toq sonli valent kvarklarni (kamida 3) oʻz ichiga olgan adronlardir. Proton va neytron kabi eng mashhur barionlarning uchta valent kvarklari bor, ammo beshta kvarkga ega boʻlgan pentakvarklar — turli rangdagi uchta kvark, shuningdek, bitta qoʻshimcha kvark-antikvark juftligi ham mavjudligi isbotlangan. Barionlar toq sonli kvarklarga ega boʻlgani uchun ular ham fermionlardir, yaʼni yarim butun spinga ega. Kvarklar B=1⁄3 barion raqamiga ega boʻlgani uchun, barionlar B=1 barion raqamiga ega. Pentakvarklarda ham B=1, chunki qoʻshimcha kvark va antikvarkning barion raqamlari yiyishi ketadi.

Har bir turdagi barionning tegishli antizarrasi (antibarion) mavjud boʻlib, unda kvarklar oʻzlariga mos keladigan antikvarklar bilan almashtiriladi. Masalan, proton ikkita up-kvark va bitta down-kvarkdan tuzilganidek, uning mos keladigan antizarrasi antiproton ham ikkita up-antikvark va bitta down-antikvarkdan iborat.

Mezonlar

Mezonlar juft sonli valent kvarklarni (kamida 2) oʻz ichiga olgan adronlardir. Mashhur mezonlarning aksariyati kvark-antikvark juftligidan tashkil topgan, ammo mumkin boʻlgan tetrakvarklar (4 kvark) va geksokvarklar (dibarion yoki uchta kvark-antikvark juftini oʻz ichiga olgan 6 kvarkdan tuzilgan) topilgan boʻlishi mumkin va ularning tabiatini tasdiqlash uchun oʻrganilmoqda. Tasniflashning kvark modeliga kirmaydigan ekzotik mezonning yana bir qancha gipotetik turlari mavjud boʻlishi mumkin. Bularga yopishtiruvchi sharlar va gibrid mezonlar (hayajonlangan glyuonlar bilan bogʻlangan mezonlar) kiradi.

Mezonlar juft sonli kvarklarga ega boʻlgani sababli, ularning barchasi bozonlar oilasiga kiradi, yaʼni ularning spini 0, +1 yoki −1. Ularda barion soni B = 1/3 − 1/3 = 0 .