Fiziklar kvark-glyuon plazmasining tomchilarini yaratadilar. Kvark-gluon plazmasi: fiziklar asosiy zarrachalarni o'rganadilar Kvark glyuon plazmasini qanday olish mumkin

Tabiatdagi tortishish kuchlarining kvark-glyuon modeli va gravitatsion ta'sir mexanizmlari

Klishev Boris Vladimirovich,

yakka tartibdagi tadbirkor, binolarning yuk ko'taruvchi tuzilmalarini loyihalash va hisoblash.

Proton bulutidagi protomatter radial yo'naltirilgan tortishish kuchlari bilan siqilmagan, ular hali mavjud bo'lmagan, lekin sirt taranglik kuchlari bilan siqilgan. Yuzaki taranglik kuchlari kvarklarning bir-biri bilan glyuonlar orqali o'zaro ta'siri natijasida paydo bo'lgan.

Proton bulutining har bir keyingi bir proton qalinlikdagi proton qobig'ida sirt taranglik kuchlari hosil bo'ldi, bu proton bulutining tashqi va ichki qobig'ining sharsimon yuzasini yaratishga moyil edi. Shunday qilib, proton bulutining "gravitatsion" siqilishi sodir bo'ldi.

Protonlarning glyuon bulutlari proton bulutining markazida siqildi, buning natijasida glyuonlarning bir qismi tashqi glyuon zanjirlari shaklida atrofdagi bo'shliqqa siqib chiqa boshladi. Ular ko'plab kvarklarning energiyasi va proton bulutining proton qobig'ining shakllanishi, kuchlanishi va siqilishi jarayonida paydo bo'lgan elektrostatik maydonlarning energiyasi bilan ushlab turilgan va ta'minlangan.

Aytaylik, maydoni 1 sm 2, uzunligi 20 000 m, zichligi 22,6 g / sm3 bo'lgan og'ir metalldan yasalgan va massasi 45,2 tonna (452 ​​kN) vertikal ravishda joylashgan va Yer yuzasiga tortiladi. Ma'lum bo'lishicha, Yer yuzasining 1 sm2 maydonida ko'rinmas tortishish kuchi 45200 kg/sm2 (4520 mPa) ga teng og'irlik yoki bosimni yaratishga qodir. Kvark-glyuon modeliga ko'ra, bunday tortishish va bosim Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari tomonidan yaratilgan bo'lib, ular tayoqning butun uzunligi bo'ylab tayoq moddasining atom yadrolarining kvarklari va glyuonlari bilan o'zaro ta'sir qiladi.

Kalit so‘zlar: kvark, glyuon, glyuon buluti, proton, tortishish kuchi, jozibador kuchlar, proton buluti.

1. Akademik fanga ma’lum elementar zarralar orasidan tashqi tortishish kuchini yaratishda ishtirok eta oladigan zarrachalarni izlash.

1.1. Koinotning tarkibi?

"Koinotning kimyoviy tarkibi: H - 75%, He - 23%, O - 1% C - 0,5%"

"protium - bu belgi bilan ko'rsatilgan vodorodning eng engil izotopining nomi 1 H. Protiy yadrosi bitta protondan iborat, shuning uchun izotop nomini olgan. Protium koinotdagi vodorod atomlarining umumiy sonining 99,9885 ± 0,0070% ni tashkil qiladi va izotoplar orasida tabiatda eng keng tarqalgan nukliddir.

“Proton vodorod atomining yadrosi, barionlar sinfiga mansub elementar zarrachadir. Neytron bilan birga proton barcha atom yadrolarining bir qismi bo'lib, uning elektr zaryadining kattaligini aniqlaydi.

Proton parchalanish davri?

“Proton barion bo'lib, B = +1 barion raqamiga ega. Barion sonining saqlanish qonuni barionlarning eng yengili protonning barqarorligini talab qiladi. Darhaqiqat, protonning parchalanishi hech qachon kuzatilmagan va uning umri p > 2,1 10 29 yil va, ehtimol, 10 32 yildan oshadi.

Proton nimadan iborat?

“... U uchta kvarkdan iborat: ikkita u-kvark va bitta d-kvark, ya'ni. uning kvark tuzilishi uuddir”.

"Kvarklar - bu spini 1/2º bo'lgan, kuchli o'zaro ta'sirda (barcha boshqalarida bo'lgani kabi) ishtirok etadigan va barcha adronlarning elementar komponentlari bo'lgan strukturasiz nuqta zarralari."

1.2. Qaysi zarracha proton va neytronlar, proton va neytrondagi kvarklar va kvarklar o'rtasida o'zaro ta'sir qiladi?

"Kuchli o'zaro ta'sir - bu nuklonlar va boshqa adronlar ichidagi kvarklarni bog'laydigan qisqa masofali fundamental o'zaro ta'sir. Ushbu o'zaro ta'sirning kuchi boshqa uchta asosiy o'zaro ta'sirning kuchidan ancha yuqori - elektromagnit, zaif va tortishish. Yadrolar ichidagi nuklonlarni bog'laydigan, yadro deb ataladigan o'zaro ta'sir yanada fundamental kuchli o'zaro ta'sirning ko'rinishi (qoldig'idir).

Asosiy zarralardan faqat kvarklar va glyuonlar kuchli o'zaro ta'sirlarda qatnashadilar. Gluon kuchli o'zaro ta'sirning tashuvchisi, ya'ni. bu o'zaro ta'sirning asosiy bozonidir."

“Glyuonlar kvarklarning oʻzaro taʼsirini keltirib chiqaradigan elementar zarralar boʻlib, atom yadrosidagi proton va neytronlarning birikmasi uchun ham bilvosita javobgardir. Glyuon QCD da vektor maydon kvantidir. ... Massa = 0, elektr zaryadi = 0”.

"Glyuonlar - bu spin J = 1 va massasi nolga teng bo'lgan zarralar bo'lib, ular kvarklar o'rtasida kuchli rangli o'zaro ta'sir ko'rsatadi. Fotonlardan farqli o'laroq, glyuonlarning o'zlari kuchli o'zaro ta'sirlarda ishtirok etadilar. ..."

Glyuonlar o'rtasidagi o'zaro ta'sir?

“... Glyuonlarning o'zlari rang zaryadini olib yuradilar va shu tariqa kuchli o'zaro ta'sirlarda ishtirok etadilar va ularni shunchaki uzatmaydilar. Glyuon buni qilish qobiliyatiga ega, chunki u rang zaryadini olib yuradi va shu bilan o'zi bilan o'zaro ta'sir qiladi ..."

"Glyuonlarning rang zaryadi bo'lganligi sababli, elektr neytral fotonlardan farqli o'laroq, ular uchun glyuon glyuoni tomonidan emissiya (yutilish) (a-rasm) va glyuonning glyuonga tarqalishi (b-rasm) mumkin".

Gluon polarizatsiyasi?

“...Masiv vektor (ya’ni spin-birlik) zarralari uchta qutblanish holatiga ega bo‘lsa, glyuon va foton kabi massasiz o‘lchovli bozonlar faqat ikkita mumkin qutblanishga ega, chunki o‘lchov o‘zgarmasligi ko‘ndalang qutblanishni talab qiladi. ..."

1.3. Nima uchun glyuon jozibali kuchlarni targ'ib qiluvchi zarracha sifatida aniqlandi?

Jozibador kuchlar (tortishish) koinotdagi barcha moddalarga ta'sir qiladi yoki o'zaro ta'sir qiladi.

Materiya asosan protonlardan tashkil topgan.

Protonlarning umri barqaror yoki cheksizdir.

Protonlar kvark va glyuonlardan iborat.

Protonlar va kvarklar va kvarklar o'rtasidagi o'zaro ta'sir glyuon bilan glyuonning o'zaro ta'siri tufayli amalga oshiriladigan glyuonlar orqali sodir bo'ladi.

Glyuonlar vektor maydonining kvantlari sifatida va ko'ndalang qutblanishga ega bo'lib, glyuon bulutida alohida zanjirlar shaklida (dielektrikning qutblanishi paytida molekulalarning joylashishiga o'xshash) va zanjirlar joylashgan bo'lishi mumkin deb taxmin qilinadi. bir uchi kvarkga radial tarzda biriktirilgan.

Boshqa ma'lum elementar zarralar, muallifning fikriga ko'ra, tashqi tortishish kuchini yaratish uchun glyuonga qaraganda kamroq zarur xususiyatlarga ega.

1.4. Turli kvarklarga tegishli bo'lgan glyuon zanjirlari orasidagi jozibali kuchlarning taxminiy o'zaro ta'siri.

Kuchli yoki kuchsiz kuch atamalarining maʼnolari yadro ichidagi oʻzaro taʼsirlar bilan bogʻliq emas.

1. Oraliq bo'g'inlar (glyuonlar) zanjirlarga uzunlamasına yoki ko'ndalang bo'ylab tegsa, o'zaro ta'sir juda zaif. Guruch. 1.1.

2. Zaif o'zaro ta'sir, agar bitta zanjirning erkin uchi boshqa zanjir bo'ylab 90 ga teng bo'lmagan burchak ostida erkin harakat qilsa. Guruch. 1.2.

3. O'rtacha o'zaro ta'sir, agar bitta zanjirning erkin uchi boshqa zanjir bo'ylab 90 burchak ostida erkin harakat qilsa. Guruch. 1.3.

4. Umumiy bo'ylama o'qda joylashgan zanjirlarning erkin uchlari bilan to'g'ridan-to'g'ri aloqa qilish bilan kuchli o'zaro ta'sir, 2-rasm. 1.4.

Guruch. 1. Glyuon zanjirlarining o'zaro ta'sir darajasi. 1-glyuon; 2 - glyuon zanjiri.

2. Tabiatda (koinotda) tashqi tortishish kuchlarining paydo bo'lishining sxematik diagrammasi.

2.1. Tashqi tortishish kuchlarining paydo bo'lish ketma-ketligi.

"Juftlash effekti - bu bir qobiqda joylashgan bir xil turdagi (pp yoki nn) ikkita nuklon o'rtasidagi o'zaro ta'sir va ularning bog'lanish energiyasining oshishiga olib keladi. A massa soni bo'yicha yadroviy bog'lanish energiyasiga qarab, 1-3 MeV darajasida "pulsatsiyalar" (bir qator emissiyalar) mavjud bo'lib, ular bog'langan nuklonlar tizimidagi o'zaro ta'sirning o'ziga xos xususiyati bilan izohlanadi. Ya'ni, atom yadrolarida bir xil energiya darajasini egallagan bir xil turdagi ikkita nuklon (ikkita proton yoki ikkita neytron) o'rtasida qo'shimcha bog'lanish paydo bo'ladi. Juftlik deb ataladigan bu ta'sir kichik - bu qo'shimcha aloqani buzish uchun energiya kerak - 1-3 MeV, ya'ni. yadroning bog'lanish energiyasining atigi 0,2% ni tashkil qiladi.

Ikki proton o'zlarining glyuon bulutlarining o'zaro ta'siri uchun etarli masofada yaqinlashadi. Natijada protonlar birlashadi (birlashmaydi) va tashqi ta'sirni boshdan kechirmaydigan va juftlikning o'zi hech narsa hosil qilmaydigan juftlikni hosil qiladi.

Protonlarning birikish mexanizmi.

Teng bo'lmagan uzunlikdagi proton glyuon bulutini hosil qiluvchi glyuon zanjirlari turli xil miqdordagi glyuonlardan iborat. Zanjirdagi birinchi glyuon (kvarkga ulashgan) uning ikkita qutblangan qismidan biri bo'lgan kvarkga tutashgan. Zanjirning erkin, tashqi uchi (oxirgi gluonning erkin, tashqi qismi) qarama-qarshi qutbga ega (muallifning taxmini).

Protonlarning glyuon bulutlari bir-biriga yaqinlashganda, ularning zanjirlari qarama-qarshi zanjirlarning bo'sh uchlari va / yoki oraliq bo'g'inlar (glyuonlar) bilan to'g'ridan-to'g'ri aloqa qilish paytigacha (glyuon-glyuonning o'z-o'zini tortishi ta'sirida) begona bulutga kirib boradi. ) zanjirlar turli burchaklarda kesishgan holda.

Kvarklardan farqli o'laroq, o'rtasida dastlabki aloqani o'rnatish uchun bitta glyuon zanjiri etarli. Ayni paytda protonlarning glyuon bulutlari va kontakt zonasida glyuon kontsentratsiyasining oshishi o'rtasida bog'liqlik paydo bo'ladi. Guruch. 2.

Guruch. 2. Protonlarning glyuon bulutlarining o'zaro ta'siri. 1 - kvark; 2 - bir uchida kvark bilan bog'langan glyuon zanjiri; 3 - kvark bilan bog'lanmagan glyuonlar bilan to'ldirilgan glyuon bulutining hajmi; 4 - proton glyuon bulutining konturi; 5 - ikki uchida kvark bilan bog'langan glyuon zanjiri; 6 - aloqa zonasi.

Proton bulutining shakllanishi.

Yagona protonlar atrofdagi kosmosdan xaotik tarzda yaqinlashishda davom etadilar va shuningdek, mavjud juft protonlarning glyuon bulutiga yopishib olishadi. Bitta protonning har bir glyuon buluti allaqachon biriktirilgan protonlarning eng ko'p soniga yopishadi, birinchi juft kvarklarning keyingi konvergentsiyasi sodir bo'ladi, zanjirlarni ulash jarayoni takrorlanadi va kontakt zonasida glyuonlarning kontsentratsiyasi ortadi.

Ushbu jarayon natijasida protonlardan aniqlanmagan shakldagi bulut hosil bo'ladi. Proton bulutida, keyinchalik P-bulut deb ataladi, P-bulut ichida joylashgan proton uni o'rab turgan o'n ikkita protonning har biri bilan aloqa nuqtasiga ega bo'lishi mumkin. Bunday protonni markaziy yoki hajmli jismning og'irlik markazi sifatida aniqlash mumkin.

Proton bulutining siqilishi.

Protonlar tarkibidagi kvarklar, qalinligi bir proton n-qatlamli, P-bulutning yadrosi atrofida ideal bo'lmagan sirtga ega bo'lgan an'anaviy sharni hosil qiladi va sfera aylanasining generatriksi ustida yoki ostida joylashgan. Protonlarning ulanishini keltirib chiqaradigan kvarklar va glyuon zanjirlarining o'zaro ta'siri, hosil qiluvchi aylanaga chizilgan ko'pburchakning uchlarida izolyatsiyalangan kvarklarni ulash va joylashtirishga moyil bo'lgan sirt taranglik kuchlarining paydo bo'lishiga sabab bo'ladi. Shunday qilib, alohida protonlar asosiy proton qatlamiga bosiladi. Guruch. 3.

Guruch. 3. Proton qatlamini tekislash sxemasi. 1 - proton; 2 - sirt taranglik kuchlari poligonining konturi; 3 - proton qobig'ining sferasi doirasini shakllantirish.

Turli tekisliklarda o'z uchlari (kvarklari) bilan proton qatlamining o'rtacha sferik yuzasiga, so'ngra proton qobig'iga moyil bo'lgan yopiq, singan, glyuon chiziqlarning tekislanishi mavjud.

P-bulutning proton qobig'ida sirt taranglik kuchlari hosil bo'ladi, ular P-bulutni triangulyatsiya panjarasi kabi qoplaydi va P-bulutni siqib chiqaradi. Keyingi proton qobiqlarining shakllanishi bilan sirt taranglik kuchlari kuchayadi va P-bulutning ichki proton qobig'ining siqilishi davom etadi. 4-rasm.

Guruch. 4. Bulutning proton qobig'i sharining bo'lagi, triangulyatsiya panjarasi ko'rinishidagi kvarklar orasidagi glyuon aloqalari. 1 - proton; Protonlar orasidagi 2- glyuon aloqalari sirt taranglik kuchining tarkibiy qismidir.

2.2. P-bulutning tashqi qobig'idan tashqari, atrofdagi bo'shliqqa cho'zilgan glyuon zanjirlarining hosil bo'lish jarayoni.

Yiqilib borayotgan P-bulutda nima bor?

P-bulutlarning siqilish kuchlari ortib borishi bilan, yaqinlashib kelayotgan nuqta zarralari - kvarklar, glyuon zanjirlari va kondensatsiyalanuvchi glyuon bulutlari qutblanishga va kvarklar ishtirokida yangi glyuon zanjirlarini hosil qilishga qodir.

P bulutining tashqi qobig'idan tashqariga chiqadigan glyuon zanjirlarining shakllanishi.

P-bulutning siqilishida ishtirok etuvchi kvarklar (va ularni bog'laydigan to'g'ri glyuon zanjirlari) amorf, panjaraga o'xshash siqilgan strukturani hosil qiladi, uning ichida markazda ma'lum bir holatga siqilgan harakatlanuvchi glyuon massasi, so'ngra yadrosi mavjud. P-bulut.

Siqilgan glyuon massasini tashkil etuvchi va shuningdek, kvarklar orasidagi o'zaro ta'sirni amalga oshiradigan to'g'ri chiziqli bo'lmagan glyuon zanjirlari P-bulutning kvark, amorf, panjarali tuzilishi orqali maksimal yadro bosimi hududidan nurlar bilan siqib chiqa boshlaydi.

Ekstruziya jarayonida gluon zanjirlarining nurlari yadrodan P-bulutni o'rab turgan tashqi bo'shliqqa o'tish uchun radial yo'nalish oladi. Gluon zanjirlari ham nurning bo'ylama yo'nalishi bo'yicha tartibga solinadi, ular bir-birini kesib o'tmaydi, bir-biri bilan juda zaif ta'sir qiladi va burilmaydi. Guruch. 5.

Guruch. 5. 1 - yadroning tashqi qobig'ining yuzasi, bu erda P-bulut yadrosining tashqi glyuon zanjirlarining ekstruziyasi to'xtaydi; 2 - glyuon; 3- glyuon zanjiri.

Tashqi glyuon zanjirlarini hosil qilishning yana bir mumkin bo'lgan varianti chuqurchaga tushish, alohida glyuonlarning siqilgan atrofdagi glyuon massasidan kvarklar orasidagi radial yo'naltirilgan to'g'ri zanjirga sakrab, uzunligini oshirishdir.

Tashqi glyuon zanjirlarining ko'ndalang barqarorligi va nisbiy to'g'riligining saqlanishini ular o'rtasida bo'ylama aloqa mavjud bo'lganda, o'zaro tortishish yoki itarish juda zaif bo'lishi bilan izohlash mumkin. Aloqa zanjirlaridagi glyuon birikmalari bir xil darajada joylashmaydi, ular zanjirlarning uzunlamasına qarama-qarshi siljishiga qarshilik ko'rsatadi va shu bilan ko'ndalang kuch qo'llanilganda egilishga qarshilik ko'rsatadi. Yana bir variant shundaki, P-bulut yadrosi kvarklari energiyasi ta'sirida qutblangan tashqi glyuon zanjirlari bir-birini zaif tarzda qaytaradi va atrofdagi kosmosda bir tekis taqsimlanadi.

Barcha tashqi glyuon zanjirlari ichki zanjirlarning davomi bo'lib, ular kvarklar bilan bog'langan bo'lib, ular P-bulutning aylanishi majburlanganda bir xil burchak tezligini ta'minlaydi. Taxmin qilish mumkinki, P-bulut yadrosining kvark zaryadlari glyuon zanjirlari orqali birlashtiriladi va ma'lum masofada glyuon zanjirlari orqali atrofdagi bo'shliqqa o'tkaziladi.

P-bulut yadrosining har bir ichki qobig'i tashqi glyuon zanjirlarining o'ziga xos erkin uchlarini yaratadi, shuning uchun tashqi glyuon zanjirlarining zichligi va tashqi tortishish kuchi yadroning tashqi qobig'ining yuzasida eng katta bo'ladi. P-bulut yadrosining tashqi gluon zanjirlarining ekstruziyasi to'xtaydi. P-bulut yadrosining tashqi glyuon zanjirlarining shakllanishi atrofdagi kosmosdan va inert jismlardan ta'sir qiluvchi tashqi jozibador kuchlar ta'sirisiz sodir bo'ladi va sodir bo'ladi. Guruch. 5.

P-bulutining tashqi glyuon zanjirlarini skrining qilish mumkin emas, chunki ular P bulutining yadrosida joylashgan ko'p sonli kvarklarning energiyasini o'tkazuvchisi bo'lganligi sababli ular bir-biri bilan kvarksiz kuchli o'zaro ta'sir qiluvchi glyuonlardan iborat. -bulut. Oddiy sharoitlarda inert jismning kvarklari va glyuonlari tanani dam olish yoki harakat holatida doimiy ravishda o'tkazib yuboradigan P-bulutning tashqi glyuon zanjirlarini sindirishga yoki sezilarli darajada burishga qodir emas.

2.3. Har qanday harakatsiz jismni Yerga qanday kuch jalb qiladi.

Jismning harakati davomida Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlarining kvarklar, glyuonlar va nuklonlarning glyuon zanjirlari bilan taxminiy o'zaro ta'siri.

Oddiy sharoitlarda tananing nuklonlari glyuon bulutlarining kvarklari, glyuonlari va glyuon zanjirlari Yer yadrosining statsionar tashqi glyuon zanjirlari o'tgan muhitda harakat qiladi. Ularning o'rtasida har xil kattalikdagi jozibali kuchlar bilan o'zaro ta'sirlar mavjud. Nuklonning kvarklari va glyuon zanjirlari Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlariga kirmaydi va buzilmaydi. Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari nuklonning kvark, glyuon va glyuon zanjirlaridan tashkil topgan glyuon muhitidan kuchliroq bo‘lgani uchun nuklondan uzilmagan holda o‘tadi.

Taklif etilgan gipotezada "inert jism" atamasi oddiy sharoitda kristallangan va o'zining tashqi tortishish kuchlariga ega bo'lmagan moddadan iborat qattiq jismni anglatadi.

Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari orqali o'tgan kosmosda inert jism gorizontal tayanchda tinch holatda joylashgan. Inert jismning moddasi asosan elektronlar, protonlar va neytronlardan iborat. Kvarklar va glyuon bulutlari (bu gipotezaga ko'ra, glyuon zanjirlaridan ham iborat) proton va neytronlarning asosiy tarkibiy qismidir.

Keling, Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlarining inert jismning kvarklari va glyuon zanjirlari bilan o'zaro ta'sirini ko'rib chiqaylik. Kvarklar va statsionar inert jismning glyuon zanjirlarining bir qismining erkin uchlari o'zaro ta'sir qilish uchun zarur bo'lgan masofada joylashgan Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlarining har bir erkin uchlarini alohida-alohida tortishish kuchini boshdan kechiradi. ulanish uchun etarli emas.

O'zaro bog'lanishga moyil bo'lgan zanjirlarning kuchli o'zaro ta'sir qiluvchi erkin uchlari ta'siri ostida tananing glyuon zanjirlarida eksenel valentlik kuchi paydo bo'ladi va zanjirlar cho'zilgan, kuchlanish-elastik holatga o'tadi, lekin bo'sh uchlarini ulash. glyuon zanjirlari paydo bo'lmaydi, tananing harakatlanishi qattiq gorizontal tayanch bilan to'sqinlik qiladi. Guruch. 6.

Guruch. 6. Og'irlik kuchining tinch holatdagi jismga ta'siri diagrammasi. 1 - kvark; 2 - nuklonli glyuon bulutining konturi; 3 - bir uchida kvark bilan bog'langan glyuon zanjiri; 4 - kvark bilan bog'lanmagan glyuonlar bilan to'ldirilgan glyuon bulutining hajmi; 5 - o'zaro ta'sir qilish uchun zarur bo'lgan masofa va glyuon zanjirlarini ulash uchun etarli emas; 6 - Yer yadrosining tashqi glyuon zanjiri; 7 - bir zanjirning erkin uchi boshqa zanjir bo'ylab 90 ga teng bo'lmagan burchak ostida erkin harakatlanadi; 8 - erkin tushish paytida aloqa qilish uchun Yer yadrosining tashqi gluon zanjirining keyingi erkin uchi; 9 - ikki uchida kvark bilan bog'langan glyuon zanjiri.

Tananing glyuon zanjirlarida paydo bo'ladigan eksenel kuchlanish kuchlari tananing Yerga tortish kuchiga yoki tananing massasiga qo'shiladi.

Inert jismning og'irligi tortishish kuchi va jism egallagan sfera yuzasidagi Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlarining erkin uchlari soni, shuningdek, kvarklar soni va ular bilan o'zaro ta'sir qiluvchi bu tanaga tegishli gluon zanjirlari.

3. Kvark-glyuon modelining ishlashini hisobga olgan holda Tabiatdagi tashqi tortishish kuchlari ta'sirining ayrim ko'rinishlarini tushuntirish.

3.1. Inert jismning erkin tushishi paytidagi harakatining tezlashishi.

Gorizontal tayanchning bir zumda yo'qolishi momentida Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlarining inert jismning kvarklari va glyuon zanjirlari bilan o'zaro ta'sirini ko'rib chiqaylik.

Tayanch yo'qolgan paytda inert jismning kuchlanishli cho'zilgan holatda bo'lgan kvarklari va glyuon zanjirlarining bir qismi quyida joylashgan Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlarining bo'sh uchlari bilan bog'langan. Bundan tashqari, qattiq cho'zilgan zanjirlar siqila boshlaydi va qo'shimcha ravishda kvarklarni Yer yadrosi tomon siljitadi.

Shunday qilib, bir zumda, tortishish kuchi o'zini namoyon qiladi va harakatni boshlash uchun impuls paydo bo'ladi.

Erkin tushishning tezlashishi Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlarining erkin uchlari sonining silliq ko'payishi tufayli yuzaga keladi, ular inert jismning qolgan glyuon zanjirlarini doimiy ravishda tortadi va ular bilan bevosita aloqa qiladi. erkin tushish. Gluon zanjirlarining sarflangan uchlarini to'g'ridan-to'g'ri aloqa nuqtalarida ajratish 90º dan kam burchak ostida va zaif o'zaro ta'sirda sodir bo'ladi. 6-rasm.

3.2. Jismning inertsiya kuchi qanday paydo bo'ladi?

Ba'zi shartlar va taxminlar.

Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlariga perpendikulyar, Yer yuzasiga parallel bo'lgan tekislikda tinch holatdan bir tekis to'g'ri chiziqli harakatga o'tish momentidagi inert jismni ko'rib chiqaylik.

Tinchlik holatida tananing kvarklari va glyuon zanjirlari Yer yadrosining statsionar, tashqi glyuon zanjirlari bilan turli darajadagi jozibador kuchlar bilan bog'langan, guruhlanmagan va ichki, elastik taranglikka ega emas.

Faraz qilaylik, nuklonning tashqi qobig'i berilgan nuklonning kvarki bilan bog'langan glyuon zanjirlarining erkin uchlaridan iborat. Yengil ramka hosil qiluvchi ushbu glyuon zanjirlari orasidagi bo'shliq kvarklar bilan bevosita aloqa qilmaydigan glyuonlar (glyuon buluti) bilan to'ldiriladi.

Faraz qilaylik, nuklonlardan tashkil topgan va sirt taranglik kuchlari ta’sirida yetarlicha barqaror bo‘lgan atom yadrosining tashqi qobig‘i ham ichki, unchalik barqaror bo‘lmagan qobiqlarda joylashgan nuklonlarning sferik shaklini saqlash uchun nisbatan qattiq ramka hisoblanadi.

Nuklonning ichki elastik deformatsiyasining potentsial energiyasining kvarklar va glyuonlar darajasida to'planishi.

Tashqi kuch qo'llanilganda va tana harakatlana boshlaganda, nuklon glyuonlari va Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari o'rtasida tortishish kuchining kattaligi bo'yicha o'zgarib turadigan eng ko'p kontaktlar buziladi. harakatni boshlash uchun kattaroq tashqi kuch talab qilinadi. Tana harakatining keyingi jarayonida Yer yadrosining statsionar tashqi glyuon zanjirlari glyuon nuklon buluti bo'ylab tananing tezligiga va sferaning birlik maydoniga nisbatan ushbu zanjirlar soniga qarab chastota bilan harakatlanadi. Yer yadrosining markazi.

Ketma-ket o'tish jarayonida Yer yadrosining har bir tashqi glyuon zanjiri, o'z navbatida, nuklonning tashqi qobig'i hajmidagi erkin glyuonlarning bir qismini harakat yo'nalishiga nisbatan teskari yo'nalishda o'z ichiga oladi va o'z oldida harakat qiladi. tananing. Natijada glyuon bulutining zichligi qisqaradi va nuklonning sferik segmentida ma'lum bir qiymatgacha ortadi.

Nuklonning glyuon zanjirlarining bir qismining elastik cho'zilishi ham sodir bo'ladi va kvark harakatga qarama-qarshi yo'nalishda tananing tinch holatiga nisbatan harakatlana boshlaydi. Ichki elastik deformatsiyaning potentsial energiyasi kvarklar va glyuonlar darajasida shunday to'planadi. 7.

Guruch. 7. Ichki elastik deformatsiyaning potentsial energiyasining kvarklar va glyuonlar darajasida to'planishi. 1 - nuklon glyuon bulutining konturi; 2 - Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari, yuqoridan ko'rinishi; 3 - kvark; 4 - nuklonning elastik cho'zilgan glyuon zanjirlari; 5 - siqiladigan sektordagi glyuon bulutining sektorlari orasidagi chegara zonasi; 6 - glyuon bulutining elastik siqilgan sektorida glyuon zichligi o'zgaruvchan zonalari; 7 - tanaga qo'llaniladigan tashqi kuchning komponenti; 8 - Er yadrosining tashqi glyuon zanjirlari bo'yicha erkin glyuonlarning harakatining umumiy yo'nalishi; 9 - Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirining nuklonga nisbatan harakat yo'nalishi; 10 - Yer yadrosining tashqi glyuon zanjiri orqali tashiladigan erkin glyuonlarning bir qismi.

Organizmdagi nuklonlarning ichki elastik deformatsiyasining potentsial energiyasini ma'lum darajada ushlab turish.

Jismoniy nuklonlarning Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari bilan tortishish kuchlari, kvarklar, glyuonlar va glyuon zanjirlarining davriy, qisqa muddatli o'zaro ta'siri natijasida bir tekis harakat paytida yuzaga keladi. Jismning ichki elastik deformatsiyasining potentsial energiyasining miqdori nuklonlar soniga, tananing harakat tezligiga va sfera markaziga nisbatan sfera maydoni birligiga to'g'ri keladigan Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari soniga bog'liq. Yerning yadrosi.

Tana massasining inertial kuchi.

Tana nuklonlarining ichki elastik deformatsiyasining potentsial energiyasi tashqi kuchning ta'siri to'xtagan paytda kvarklar va glyuonlar darajasida chiqarilganda paydo bo'ladi. Nuklonning siqilgan sferik sektorida joylashgan glyuonlar bir tomondan va qarama-qarshi tomondan tashqi kuchning bosim kuchini, Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlarining tashqi kuch ta'siriga reaktsiya kuchini boshdan kechirishni to'xtatadi.

Faraz qilaylik, glyuon bulutining bir qismi tashqi kuch va Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlarining reaksiya kuchi, ularning harakatini bir lahzada to‘xtatgan kuchlar ta’sirida notekis siqilgan nuklonda nima bo‘lishi mumkin.

Nuklonning siqilgan sferik sektorida glyuon bulutining notekis siqilishi to'xtadi.

Ikki sektor chegarasida, glyuon bulutining siqilgan sferik sektorining eng past bosimi zonasida joylashgan glyuonlar nuklonli glyuon bulutining qarama-qarshi, kam uchraydigan sektoriga o'ta boshlaydi. Harakat glyuon bulutining siqilgan sferik sektorining keyingi, ko'proq siqilgan zonasida joylashgan glyuonlarning kengayib borayotgan siqilgan muhiti ta'siri ostida sodir bo'ladi. Guruch. 8.

Jismning ma'lum bir yo'nalishdagi harakatining davom etishi Yer yadrosining statsionar tashqi gluon zanjirlarining qarama-qarshi tomoniga qo'llaniladigan va tananing harakatiga nisbatan teskari yo'nalishda yo'naltirilgan reaktiv kuchlar bilan quvvatlanadi. Harakat (nuklonga nisbatan) glyuon bulutining sferik sektoridagi asta-sekin dekompressiyalangan siqilgan glyuon muhiti orqali Yer yadrosining harakatsiz tashqi glyuon zanjirlari bilan bir xil yo'nalishda davom etadi.

Reaktiv kuchlar Yer yadrosining statsionar tashqi glyuon zanjirlaridan siqilgan glyuonlarning reaktiv itarilishi boshlangan paytda paydo bo'ladi. Shu sababli, nuklonning tashqi qobig'ining ichki yuzasidan hech qanday itarilish bo'lmaydi, siqilgan sektordan glyuonlar shoshilib, dastlabki yo'nalishda harakatlana boshlaydi. Kvark va nuklonning tashqi qobig'i bilan bog'langan siqilgan glyuonlar Yer yadrosining statsionar tashqi glyuon zanjirlaridan qaytarilib, inertial kuch hosil qiladi. Tana inertsiya bilan harakat qiladi. Guruch. 8.

Guruch. 8. harakatsizlik bilan harakat qilish. 1 - nuklon glyuon bulutining konturi; 2 - Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari, yuqoridan ko'rinishi; 3 - kvark; 4 - nuklonning elastik siqilgan glyuon zanjirlari; 5 - glyuon bulutining siqilgan sektoridagi chegara, dekompressiya zonasi; 6 - glyuon bulutining elastik siqilgan sektorida glyuon zichligini o'zgartirish zonalari; 7 - inertsiya bo'yicha tana harakatining yo'nalishi; 8 - dekompressiya momentida siqilgan glyuonlarning harakat yo'nalishi va Yer yadrosining tashqi glyuon zanjiridan reaktiv itarilish boshlanishi.

Siqilgan glyuonlarning Yer yadrosining statsionar tashqi glyuon zanjirlaridan reaktiv itarishi siqilgan glyuon muhiti dekompressiyani boshlagan paytdan boshlanadi. Dekompressiya Yer yadrosining nuklonga yaqinlashayotgan harakatsiz tashqi glyuon zanjirlari chastotasining kamayishi, tashqi kuch ta'sirining to'xtashi tufayli sodir bo'ladi. Glyuonlarning emissiyasi siqilgan sektordan siyraklashtirilgan glyuon muhiti bo'lgan sferik sektorga, Yer yadrosining kiruvchi (nuklonga nisbatan) statsionar tashqi glyuon zanjirlari tomon boshlanadi.

Siqilgan glyuonlarning reaktiv itarish nuklon glyuon bulutining sferik sektorlaridagi bosim farqi bilan quvvatlanadi. Sektorlarda glyuon siqish kuchlarini tenglashtirish momentida reaktiv kuchlar yo'qoladi, jismning inertial harakati to'xtaydi va glyuon bulutining kvarklari nuklon sferasining markazida joylashgan bo'lishi kerak. Guruch.

Noyoblangan glyuon muhiti joylashgan sferik sektorda nima sodir bo'ladi.

Glyuon bulutining siqilgan sektorining siyrak zonasidan chiqarib yuborilgan glyuonlar Yer yadrosining yaqinlashib kelayotgan statsionar tashqi glyuon zanjirlari bilan uchrashadi, atrofida oqib chiqadi va ularda siyraklashgan glyuonlarni reaktiv itarish lahzasida reaktiv kuchlardan kamroq kuch bilan harakat qiladi. siqilgan sektor zonasi. Nuklonning qarama-qarshi sektorlarida nuklon glyuonlari va Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari orasidagi tortishish kuchlarining zaif o'zaro ta'siri o'z-o'zidan kompensatsiyalanadi. Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlarining harakati glyuon bulutining sferik sektorining siyraklashtirilgan muhiti orqali davom etadi.

3.3. Dumaloq orbita bo'ylab harakatlanuvchi jismga ta'sir qiluvchi, xayoliy bo'lmagan markazdan qochma kuch.

Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlariga perpendikulyar tekislikda, “O” nuqtasi bilan bog‘lanish bilan aniqlangan aylana orbita bo‘ylab bir tekis harakat holatidagi inert jismning atom yadrosi nuklonini ko‘rib chiqamiz. Yer yuzasi. Harakat tanaga qo'llaniladigan harakatlantiruvchi tashqi kuch ta'siri ostida sodir bo'ladi.

Nuklonning glyuon buluti va Yer yadrosining statsionar, tashqi glyuon zanjirlari o'rtasidagi o'zaro ta'sir xuddi tananing to'g'ri chiziqli harakati paytida bo'lgani kabi sodir bo'ladi, lekin ba'zi farqlar mavjud.

Yer yadrosining har bir statsionar tashqi glyuon zanjiri nuklonli glyuon bulutida yoy traektoriyasi bo‘ylab harakatlanadi. Har lahzada Yer yadrosining harakatsiz tashqi glyuon zanjiri, nuklonning glyuon buluti bilan aloqa qilish joylarida, tanaga ta'sir qiluvchi tashqi kuchdan glyuon buluti orqali uzatiladigan zarracha kuchlari ta'sir qiladi. Zarracha kuchlarining bir lahzali ta'siri yoyga normal bo'lgan tangensial traektoriya bo'ylab yo'naltiriladi.

Xuddi shu lahzada aloqada tanani dumaloq orbitada ushlab turadigan reaktsiya kuchi (markazga tortish kuchi) paydo bo'ladi. Xuddi shu lahzada kuchlar - zarralar va reaktsiya kuchidan natijaviy kuch hosil bo'ladi. Natijada paydo bo'lgan kuch - bu Yer yadrosining harakatsiz tashqi glyuon zanjiri ushbu lahzada nuklonning glyuon bulutiga ta'sir qiladigan haqiqiy kuch (qarama-qarshi belgi bilan). Haqiqiy kuchning ulanish reaktsiyasi kuchining o'qiga proyeksiyasi markazdan qochma kuchni aniqlaydi, bu lahzada ushbu aloqa nuqtalarida nuklonning glyuon bulutiga ta'sir qiladi. Guruch. 9.

Guruch. 9. Markazdan qochma kuchning paydo bo'lishi. 1 - nuklon glyuon bulutining konturi; 2 - Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari, yuqoridan ko'rinishi; 3 - tanaga qo'llaniladigan tashqi kuchning tarkibiy kuchi; 4 - tashqi kuch va markazlashtiruvchi kuchning natijaviy komponenti; 5 - markazlashtiruvchi kuch; 6 - natijaviy kuch, nuklonning elastik siqilgan glyuon bulutiga ta'sir qiluvchi Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlarining reaksiya kuchlari; 7 - markazdan qochma kuch, markazdan qochma kuch o'qiga proyeksiya; 8 - nuklonning elastik siqilgan glyuon bulutiga ta'sir qiluvchi Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirining reaksiya kuchi; 9 - nuklonning glyuon buluti elastik siqilgan sektor; 10 - nuklon markazining dumaloq harakat orbitasi; 11 - nuklon harakatining aylana orbitasining radiusi; 12 - elastik siqilgan glyuon nuklon bulutiga ta'sir qiluvchi Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlarining reaktsiya kuchlarining hosil bo'lgan markazdan qochma kuchi.

Jismning markazdan qochma inertsiya kuchi, agar jism tashqi tortishish kuchi manbai bo'lgan Yer yadrosi markazi atrofida tasvirlangan inertsiya va aylana orbita bo'yicha harakat qilsa, paydo bo'lmaydi. Bunday holda, faqat jismga qo'llaniladigan harakatlantiruvchi kuch va Yer yadrosining tortishish kuchi mavjud.

Ta'siri Yerning aylanish yuzasi chegaralarida namoyon bo'ladigan markazdan qochma kuchi jismlar va Yerning qattiq qobig'ining Quyosh yadrosi, Oy yadrosi va boshqa manbalarning tashqi glyuon zanjirlari bilan o'zaro ta'siridan kelib chiqadi. tortishish kuchi, lekin Yer emas.

Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari mavjudligining bilvosita tasdig'i g'ildirakning aylanish tekisligida aylanuvchi g'ildirak ustidagi donning unib chiqishi hisoblanadi. Bu fakt shuni ko'rsatadiki, o'simlik markazdan qochma kuchga o'zining kvarklari va glyuonlari, yadrolari, atomlari, molekulalari, kosmosda o'simlik shaklining shakllanishi va yo'nalishi uchun mas'ul bo'lgan hujayralar, Yerning tortishish kuchiga ta'sir qiladi. Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari bilan o'zaro ta'sirga teng.

3.4. Kvark-glyuon modeli doirasida qamoqqa olish.

"Qamoqqa olish - bu rangsiz adronlar ichida rangli kvarklar va glyuonlarning saqlanishi. Kvark modeliga ko'ra, barcha adronlar kvarklardan iborat. Kvarklar orasidagi kuchli o'zaro ta'sirning tashuvchilari glyuonlardir. Kvarklar va glyuonlar kvant son rangi bilan tavsiflanadi. Biroq tabiatda ham, yuqori energiyadagi tajribalarda ham rangli jismlar shaklida erkin holatda kvarklar va glyuonlar aniqlanmagan. Himoya gipotezasi shundan iboratki, kvarklar va glyuonlar faqat adron ichida bog'langan holatda bo'lishi mumkin. Kvarklarning adrondan chiqib ketishiga yo'l qo'ymaslik uchun adrondagi kvarklarni bog'laydigan kuchlar kvarklar orasidagi masofa ortishi bilan ortishi kerak. Shu bilan birga, ma'lumki, bunday kuchlar adronlar orasida harakat qilmaydi, chunki adronlar bir-biridan ajratilgan holda mavjud...”

Taxmin qilish mumkinki, tajribalarda yuqori energiyada kuzatilgan barcha jarayonlar Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari ma'lum bir zichlik bilan o'tgan muhitda sodir bo'ladi. Zarrachalar to'qnashuvi natijasini olish uchun qo'llaniladigan inertial kuch tajriba zarrachasining (proton) glyuon buluti va Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlarining o'zaro ta'siridan kelib chiqadi. Bundan tashqari, Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari detektor kamerasiga nisbatan sekin harakatlanadi, bunda Oyning burchak tezligi Yer yuzasining aylanishidan orqada qoladi.

Nuklonning glyuon bulutida kvarkni ushlab turish sababi ikkita variant bo'lishi mumkin:

1-variant – glyuon bulutida kvarklarni bir-biri bilan bog‘lovchi yoy shaklidagi glyuon zanjirlari kvarkni asta-sekin chegaralash, to‘g‘rilash va kvarklar orasidagi masofa ortib borishi bilan cho‘zilishga qarshilik ko‘rsatish ishida ishtirok etishi mumkin. Shunday qilib, kvarklar orasidagi o'zaro ta'sir kuchi ortadi.

2-variant - glyuon bulutida turli chekli uzunlikdagi, to'g'ri chiziqli, nur shaklidagi glyuon zanjirlari bir kvarkga tegishli. Ulardan ba'zilari qarama-qarshi kvarkning bir xil glyuon zanjirlari bilan erkin uchlari bilan to'g'ridan-to'g'ri, koaksiyal aloqada bo'ladi. Ikkala kvarkning glyuon zanjirlarining qolgan qismi turli darajadagi o'zaro ta'sir kuchiga ega bo'lgan teginish shaklida bir-biri bilan aloqa qiladi. Asta-sekin, kvarklar orasidagi masofa oshgani sayin, glyuonlar orasidagi aloqa nuqtalari glyuon zanjirlarining erkin uchlari orasidagi to'g'ridan-to'g'ri, koaksiyal aloqaga o'tadi. Shunday qilib, kvarklar orasidagi o'zaro ta'sir kuchi ortadi.

Ma'lummi, u nazariy jihatdan emas, balki aslida detektor kamerasiga uchadi va adronik oqimlarni hosil qilish uchun zarrachalarning noelastik to'qnashuvida ishtirok etadi - tezlashuv jarayonida uchta kvarkli bitta proton yoki uchta zarracha ketma-ket yopishadi, ularning har biri bitta kvarkga ega. ?

3.4. Qorong'u materiya va qorong'u energiya.

“Qorongʻu materiya koʻzga koʻrinmas (chiqarmaydigan va yutmaydigan) moddadir. Uning mavjudligi, albatta, tortishish ta'siridan dalolat beradi. Kuzatish ma'lumotlari, shuningdek, bu qorong'u materiya energiyasi ikki qismga bo'linganligini ko'rsatadi:

birinchisi, zichligi W dm = 0,20-0,25 - noma'lum, zaif o'zaro ta'sir qiluvchi massiv zarralar (barionlar emas) bilan qorong'u materiya deb ataladi. Bu, masalan, 10 GeV/c2 dan 10 TeV/c2 gacha bo'lgan, supersimmetrik modellar, jumladan, taxminiy og'ir neytrinolar tomonidan bashorat qilingan barqaror neytral zarralar bo'lishi mumkin;

ikkinchisi - zichligi W L = 0,70-0,75 bo'lgan qorong'u energiya deb ataladigan narsa, bu vakuum sifatida talqin qilinadi. Bu materiyaning maxsus shakliga - jismoniy vakuumga, ya'ni. kosmosga singib ketgan jismoniy maydonlarning eng past energiya holati ...".

Kvark-gluon modelida qorong'u materiya va qorong'u energiya nima.

Qorong'u materiya - bu kvark va glyuonlardan tashkil topgan proto-yulduz - protomatterning P-bulutining qisqaruvchi yadrosidan tashqi glyuon zanjirlari shaklida siqib chiqarilgan ortiqcha glyuonlar. Keyinchalik, bu yulduz / sayyora yadrosining tashqi gluon zanjirlari.

Qorong'u energiya - bu yulduz yoki sayyora yadrosida ixcham joylashgan va tashqi glyuon zanjirlari orqali tashqi tortishish kuchlari shaklida atrofdagi kosmosga uzatiladigan ko'plab kvarklarning birlashgan energiyasining bir qismi, qolgan qismi. yulduz/sayyora yadrosida yonib ketadi.

3.5. Ingliz olimi Genri Kavendish qaysi fizik hodisaga asoslanib 1797-1798 yillarda Yerning zichligini o'lchagan.

Tajriba shuni ko'rsatadiki, oddiy tuzilishdagi qattiq moddadan tashkil topgan jismlar oddiy sharoitda bir-birini uzoqda va turli tekisliklarda tortadi va o'zaro ta'sir qiladi. Bu natijalarga asoslanib, olim Kavendish jismlar o'zlarining tashqi tortishish maydonlari yordamida bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi, degan xulosaga keladi.

Ushbu tajriba natijalaridan olingan xulosalar jismoniy haqiqatga mos keladimi yoki yo'qmi degan shubhalar paydo bo'ladi, chunki statik elektrning odam tegishi va mato bilan artishi mumkin bo'lgan asossiz sferik metall buyumlarning o'zaro ta'siriga ta'siri noma'lum. hisob.

Men shunga o'xshash tajribani ikki jismning asossiz osma va poydevorda o'zaro ta'siri bo'yicha o'tkazdim; harakat, tebranish va yaqinlashish bor edi, lekin topraklama o'rnatilganda, jismlarning yaqinlashishi kuzatilmadi.

Sun'iy yo'ldoshlarning tashqi tortishish kuchlariga ega degan faraz bilan sayyoralarning tabiiy sun'iy yo'ldoshlari yuzasiga kosmik apparatlarning muvaffaqiyatsiz qo'nishi normal sharoitda kristallangan moddalardan iborat jismlarda bunday kuchlar yo'qligini ko'rsatadi.

Tajribaning toza bo'lishi uchun jismlarning gravitatsion o'zaro ta'siri bo'yicha tajriba quyidagi sharoitlarda o'tkazilishi kerak:

O'rnatish kichik oynali oynali tuproqli, mustahkam "metall qobiq" da joylashgan bo'lishi kerak. O'rnatishning barcha qismlari elektr o'tkazgichlari bilan "metall qobiq" ga ulanishi kerak;

Elektr toki va lazerlarni o'z ichiga olgan elektr zanjirlaridan foydalanishga yo'l qo'yilmaydi;

To'plarning harakati tashqi tutqich orqali boshqariladi, u elektr o'tkazgich bilan "metall qobiq" ga ulanadi.

4. Kvark-glyuon modelining ishlashini hisobga olgan holda ayrim yadro reaksiya jarayonlarini taxmin qilish va tushuntirish.

4.1. Yerdagi yadroviy portlash.

Yadrolarga yaqinlashish jarayonida moddaning eng katta siqilish hududidagi yadro zaryadining kvarklari va glyuonlari Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari bilan o'zaro ta'sir qiladi va quyidagilar sodir bo'ladi:

1-variant - kvarklarni Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlariga bosish (glyuonlarning sirpanishi bilan) ularni buzmasdan, qisman tanlab olish va energiyani ularning glyuon zanjirlari orqali atrof-muhitga chiqarish. Kvarklar qancha ko'p bo'lsa, portlash shunchalik kuchli bo'ladi.

Shunday qilib, "yadro" portlashining asosiy energiyasi Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlaridan olingan, Yer yadrosida ixcham joylashgan ko'plab kvarklarning birlashgan energiyasining bir qismiga tegishli.

Variant 2 - Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlarini uzish va Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlarini qisqa tutashuv.

Aytaylik, maydoni 1 sm 2, uzunligi 20 000 m, zichligi 22,6 g / sm3 bo'lgan og'ir metalldan yasalgan va massasi 45,2 tonna (452 ​​kN) vertikal ravishda joylashgan va Yer yuzasiga tortiladi. Ma'lum bo'lishicha, Yer yuzasining 1 sm2 maydonida ko'rinmas tortishish kuchi 45200 kg/sm2 (4520 mPa) ga teng og'irlik yoki bosimni yaratishga qodir. Kvark-glyuon modeliga ko'ra, bunday tortishish va bosim Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari tomonidan yaratilgan bo'lib, ular tayoqning butun uzunligi bo'ylab tayoq moddasining atom yadrolarining kvarklari va glyuonlari bilan o'zaro ta'sir qiladi.

4.2. Boshqariladigan termoyadro reaktsiyasi.

Boshqariladigan "termoyadro" jarayonining etarli darajada davom etmasligi va beqarorligi qattiq qobiqning tashqi yuzasi va Yer yadrosining turli burchak tezliklarida va turli tekisliklarda aylanishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Shu munosabat bilan yonish qo'llab-quvvatlanmaydi, chunki Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari doimiy ravishda eksperimental o'rnatishga nisbatan harakat qiladi va yuqori isitilgan muhitda eng katta faollik mintaqasi ta'siridan uzoqlashadi. Agar kvarklar Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlariga muvaffaqiyatli kiritilsa, eksperimental qurilma xuddi boshqarilmaydigan “yadro” portlashi kabi qulab tushadi.

4.3. Quyosh yadrosi va Yer yadrosi markazida sodir bo'ladigan jarayonlar.

Ko'pgina kvarklarning qo'shma energiyasining qolgan qismi yulduz yadrosining markaziga yo'naltirilgan glyuon zanjirlari orqali yonish, o'zgarish va yonish mahsulotlarining hosil bo'lishi bilan turli davrlar va reaktsiyalarni yoqadi.

4.4. Quyosh tojini isitish muammosi.

Tojning isishi quyosh yadrosining tashqi glyuon zanjirlaridan ortiqcha energiya chiqishi natijasida yuzaga kelishi mumkin.

4.5. Kosmosdagi yadro portlashining kuchi.

Taxminlarga ko'ra, Yer yadrosi markazidan ma'lum masofada olib tashlangan sharning birlik maydoniga Yer yadrosining tashqi glyuon zanjirlari zichligi (soni) kamayishi tufayli radiatsiya kuchi va energiyasi. Kosmosdagi yadro zaryadining portlashi bir xil nominal quvvatga ega yadroviy zaryadning yerga asoslangan portlashiga qaraganda kamroq bo'ladi.

xulosalar

1. P-bulutning markaziy qismida protonlarning tartiblangan joylashuvi va tortishish kuchlarini yaratishga qodir bo'lgan o'rta, qo'shni qatlamlarning tuzilishi saqlanib qolsa, glyuon zanjirlari buziladi va natijada P-bulutning tashqi tortishish kuchining vaqtincha pasayishi yoki yo'qolishi sodir bo'ladi.

2. Protonlarning tartiblangan joylashuvi mahalliy ravishda buzilgan taqdirda, tashqi glyuon zanjirlari buziladi va natijada P-bulutning ma'lum bir sharsimon sektorining tashqi tortishish kuchining vaqtincha pasayishi yoki yo'qolishi sodir bo'ladi.

3. Tashqi tortishish kuchi shu jismga tegishli, u chiqarilmaydi va undan ajratilmaydi.

4. Tashqi tortishish kuchi tananing markaziy qismidan kelib chiqadi, uning maksimal qiymatiga etadi va tashqi glyuon zanjirlarini yaratishga qodir bo'lgan agregat holatidagi moddalarning miqdori va tuzilishi o'zgara boshlagunga qadar miqdoriy jihatdan o'zgarishsiz qoladi.

5. Tashqi tortishish kuchi yaratilishi mumkin emas va normal sharoitda hosil bo'lgan kristallangan tuzilishga ega bo'lgan moddadan iborat jismga tegishli.

6. Tabiatdagi tashqi tortishish kuchlarining Kvark-glyuon modelidan foydalanib, biz barcha ma'lum bo'lgan tortishish effektlarini va yana ko'p narsalarni tushuntirishimiz mumkin.

Adabiyot

1.Protius. Kirish rejimi: http://ru.wikipedia.org/wiki/%CF%F0%EE%F2%E8%E9.

2.Internetda yadro fizikasi. Moskva davlat universiteti fizika fakulteti umumiy yadro fizikasi kafedrasi loyihasi.

11.http://ru.wikipedia.org/wiki/Experiment_Cavendish.

12.Atom yadrosi ichidagi ajoyib dunyo. Igor Ivanov. Maktab o'quvchilari uchun ilmiy-ommabop ma'ruza, FIAN, 2007 yil 11 sentyabr. http://elementy.ru/lib/430525.

13. A. A. Grishaev. Quyosh tizimining kichik jismlari o'zlarining tortishish kuchiga egami? http://newfiz.narod.ru/maltela1.htm.

14. Qamoqqa olish. http://nuclphys.sinp.msu.ru/enc/e081.htm.

15.Klishev. B.V. Yo'naltirilgan (uyushgan) nurlanishning tortishish kuchi. Gravitatsiya tabiati haqidagi nazariya. Ilmiy va texnik axborot agentligi. Ilmiy-texnik kutubxona (2004 yil 23 noyabrdagi FS77-20137 sertifikati).

Kvark-gluon plazmasi - kompyuter modeli

Kvark-glyuon plazmasi - bu glyuonlar, kvarklar va antikvarklar to'plami bo'lgan moddaning holati. Bunday plazmaning shakllanishi oddiy plazma hosil bo'lishiga o'xshash tarzda davom etadi.

Oddiy moddaning atomlari asosan neytraldir, chunki ularning yadrosining zaryadi yadro atrofida aylanadigan elektron tomonidan qoplanadi. Haroratning oshishi bilan atomlar ionlanadi, ya'ni elektron o'z orbitasidan chiqish uchun etarli energiya oladi, natijada alohida musbat zaryadlangan yadro va manfiy zaryadlangan elektron hosil bo'ladi. Ushbu moddaning holati plazma deb ataladi.

Kvark-gluon plazmasi holatida "rang" deb ataladigan narsa qoplanadi. Rang - zarrachani tashkil etuvchi kvarklarning xususiyatlaridan biri - adron va kvarklarni bir-biriga "yopishtiruvchi" glyuonlar (ular kuchli o'zaro ta'sirning tashuvchisi).

Qamoqqa olish

Adronlarni tashkil etuvchi kvarklar va glyonlar normal sharoitda erkin holatda bo'lishga qodir emas. Shunday qilib, agar siz ularni adron o'lchamidan (10 -13 sm) kattaroq masofaga "tortish" ga harakat qilsangiz, kvarklar va glyuonlarning energiyasi tez va cheksiz ortadi. Kvarklarni ajrata olmaslik hodisasi "qamoqqa olish" deb ataladi, bu ingliz tilidan "qamoq" deb tarjima qilinadi. Ushbu hodisa yuqorida aytib o'tilgan xususiyat - rang yordamida tasvirlangan. Shunday qilib, faqat oq rangli kvarklardan tashkil topgan jismlar erkin holatda bo'lishi mumkin. Misol uchun, proton kvarklardan iborat bo'lib, ularning ranglari yashil, ko'k va qizil bo'lib, oq rangga aylanadi.

Biroq, qamoqqa olish boshqacha ishlaydigan shartlar mavjud. Bunday sharoitlarga ultra past harorat yoki o'ta yuqori bosim kiradi. Bunday sharoitlarda ikkita nuklonning to'lqin funktsiyalari (atom yadrosini tashkil etuvchi proton va neytronlarning umumiy nomi) bir-biriga mos keladi, sodda qilib aytganda - bu zarralar "bir-biriga ko'tarilish" kabi ko'rinadi. Natijada, kvarklar o'zlarining mahalliy nuklonlarini farqlashni to'xtatadilar va shu nuklonlardan tashkil topgan yadroning butun hajmi bo'ylab erkin harakatlana boshlaydilar. Shunday qilib, qamoqqa olish sodir bo'ladi, lekin uning "qamoqxona qafasi" hajmi sezilarli darajada oshadi. Binobarin, nuklonlar qanchalik ko'p tegsa va "bir-biriga yopishsa", "qafas" hajmi shunchalik katta bo'ladi. Bunday hodisa makroskopik shkalaga yoki undan ham ko'proqqa yetishi mumkin.

Mavjudligi va kvitansiyasi

Kvark-glyuon plazmasi ko'plab nuklonlarning bir-birining ustiga "superpozitsiyasi" natijasida paydo bo'ladi, buning natijasida kvarklar shu nuklonlardan tashkil topgan yadro hajmida erkin harakat qiladi. Bunday plazma asosan yuqori bosim sharoitida, masalan, neytron yulduzlarning yadrolarida mavjud. Biroq, 2005 yilda amerikalik olimlar RHIC og'ir ion kollayderida kvark-glyuon plazmasini olishga muvaffaq bo'lishdi. Ushbu tezlatgichda yadrolarni yorug'lik tezligining 99,99% tezlikda to'qnashtirish mumkin edi, to'qnashuv natijasida 20 000 GeV energiya ajralib chiqdi, 10 25 -10 30 atmosfera bosimi va harorat 10 9 –10 10 K ga erishildi.Keyinchalik xuddi shunday tajriba CERNdagi Katta adron kollayderida yuqori energiyalarda takrorlandi.

PHENIX hamkorlikdagi fiziklar kvark-glyuon plazmasi deb ataladigan suyuqlik holatidagi tomchilarni yaratdilar, ular turli shakl va o'lchamdagi uchta shaklni - doiralar, ellipslar va uchburchaklarni hosil qiladi.

Olimlarning fikricha, kvark-glyuon plazmasi zarrachalar atomlarni hosil qilish uchun birlasha olmaydigan darajada issiq bo'lgan Katta portlashdan keyingi dastlabki bir necha mikrosekundlarda butun olamni to'ldirgan.

PHENIX tadqiqot guruhi ushbu jarayonni qayta yaratish uchun Brukxaven milliy laboratoriyasida nisbiy og'ir ion to'qnashuvidan (RHIC) foydalangan. Bir qator sinovlarda fiziklar turli xil birikmalardagi zarralarni (bitta protonlar, ikki zarrali deytronlar va uch zarrali geliy-3 yadrolari) ancha katta oltin yadrolari bilan to'qnashdi.

"RHIC - biz qattiq boshqariladigan, bir xil og'ir yadro, oltin va bir xil energiyaga ega bo'lgan bir, ikki va uchta komponentdan tashkil topgan zarralar to'qnashadigan tajribani amalga oshirishimiz mumkin bo'lgan dunyodagi yagona tezlatgichdir", dedi PHENIX jamoasi professori Jeymi Nagle, Kolorado universiteti tadqiqotchisi.

Olimlar shart-sharoitlarni sinchiklab nazorat qilish orqali ular uch xil geometrik naqshga aylanib ketadigan kvark-glyon plazmasi tomchilarini hosil qilishini aniqladilar.

"Tasavvur qiling, sizda vakuumda ikki tomchi o'sadi", dedi professor Nagle. "Agar ikkita tomchi haqiqatan ham bir-biriga yaqin bo'lsa, ular kengayganida, ular bir-biri bilan to'qnashadi va bir-biriga bog'lanadi va bu naqshni yaratadi."

Agar protonlar (p), deytronlar (d) va geliy-3 (3He) - va oltin (Au) yadrolari o'rtasidagi to'qnashuvlar kvark-glyuon plazmasida mayda issiq nuqtalarni hosil qilsa, u holda detektor tomonidan aniqlangan zarrachalar naqshida bir oz "saqlanishi kerak" har bir "snaryad" ning dastlabki shakli xotirasi". PHENIX tajribasidan olingan o'lchovlar ushbu bashoratlarga mos keladi, dastlabki geometriyalar va yakuniy modellar o'rtasida juda kuchli korrelyatsiya mavjud.
© Xaver Orjuela Koop, Kolorado universiteti, Boulder

"Boshqacha qilib aytganda, agar siz ikkita toshni bir-biriga yaqin hovuzga tashlasangiz, bu zarbalar to'lqinlari bir-biriga oqib, ellipsga o'xshash naqsh hosil qiladi." "Agar siz deytron deb ataladigan proton-neytron juftini kattaroq narsaga aylantirsangiz ham xuddi shunday bo'lishi mumkin." "Shunga o'xshab, geliy-3 atomi sifatida ham tanilgan proton-proton-neytron triosi uchburchakka o'xshash narsaga kengayishi mumkin."

PHENIX tadqiqotchilari aynan shuni aniqladilar: deytron toʻqnashuvi natijasida qisqa ellipslar hosil boʻldi, geliy-3 atomlari uchburchaklar hosil qildi va bitta proton aylana shaklida portladi.

C. Aidala va boshqalar (PHENIX hamkorlik). Uchta aniq geometriyaga ega kvark-gluon plazma tomchilarini yaratish. Tabiat fizikasi, 2018 yil 10 dekabrda onlayn nashr etilgan;

Hozirda olamning shakllanishining umumeʼtirof etilgan modeli Katta portlash natijasida koinotning paydo boʻlishidir. Bu modelda Katta portlashdan keyin 10 -10 –10 -6 s vaqt oralig'ida materiya kvark-glyuon plazmasi shaklida mavjud bo'lgan. Ushbu vaqt oralig'ida koinotning xususiyatlarini o'rganish uchun endi laboratoriya sharoitida o'sha paytda mavjud bo'lgan materiyaning zichligi va haroratini takrorlash mumkin. Hozircha yagona imkoniyat - yuz GeV dan ortiq energiyaga tezlashtirilgan ikkita og'ir atom yadrolarining to'qnashuvi. Taxminan atom yadrosi hajmiga teng bo'lgan hajmdagi to'qnashuv natijasida koinot hayotining dastlabki daqiqalarida mavjud bo'lgan zichlik va haroratni olish mumkin.

Kvark-glyuon plazmasi

Kvark-glyuon plazmasini o'rganish bo'yicha tajribalar relativistik yadrolarning to'qnashuv nurlarining mumkin bo'lgan eng yuqori energiyalarida eng katta tezlatgichlarda amalga oshiriladi.

19.1-jadval

Maksimal to'qnashuv energiyasi,
bitta nuklon bilan bog'liq

19.1-jadvalda Milliy Laboratoriyadagi (BNLHC va LBH) Bevatron (Millard eV sinxrotron), AGS (alternativ gradient sinxrotron) va RHIC (nisbiy og'ir ionli kollayder) tezlatgichlarida erishilgan to'qnashuv yadrolarining bir nuklonga to'g'ri keladigan to'qnashuv energiyasi ko'rsatilgan. Katta Hardon Kollayderi) CERN da tezlatgich. Katta adron kollayderi LHC ning ishga tushirilishi to'qnashuv energiyasini deyarli kattalik tartibiga oshirish imkonini beradi. Protonlarning Pb yadrolari bilan to'qnashuvida maksimal energiya = 8,8 TeV olinishi mumkin.
RHIC tezlatgichidagi relativistik yadrolar yorug'lik tezligining 99,99% ida harakatlanadi. Ikki relativistik oltin yadro diametri R ≈ 10 -12 sm bo‘lgan hajmda to‘qnashganda ≈20 000 GeV energiya ajralib chiqadi. Natijada kvark, antikvarklar va glyuonlardan iborat kvark-glyuon plazmasi hosil bo'ladi. Keyinchalik hadronizatsiya natijasida olov sharining hosil bo'lgan hajmidan uchib chiqadigan 3-5 ming zarrachalar hosil bo'ladi. Muhitdagi bosim atmosfera bosimidan 10 25 –10 30 marta oshadi, harorat esa 10 9 – 10 10 K ga etadi.
Kvark-glyuon plazmasining hosil bo'lishi to'qnashuvchi yadrolarning nuklonlari tarkibiga kiruvchi partonlar (kvarklar, glyuonlar) o'rtasidagi kuchli o'zaro ta'sir natijasida sodir bo'ladi. Relyativistik yadrolarning to'qnashuvi paytida kvark-glyuon plazmasining shakllanishiga bag'ishlangan birinchi ishlarda T ≈ 170 MeV haroratda va energiya zichligi ≈ 1 GeV/fm 3 bo'lgan davrda birinchi darajali fazali o'tish sodir bo'ladi, deb ishonilgan. muhitning zichligi va harorati keskin o'zgaradi. Hisob-kitoblarga ko'ra, bu parametrlarda kvark-glyuon plazmasining zichligi nuklondagi energiya zichligidan ikki baravar (0,5 GeV/fm 3) va atom yadrosidagi energiya zichligidan deyarli o'n baravar (0,14 GeV/fm 3) ko'pdir.
Shaklda. 19.1-rasmda kvark-glyuon plazmasining energiya zichligi plazma haroratiga qarab qanday o'zgarishi ko'rsatilgan. Kvark-glyuon plazmasining hosil bo'lishining markaziy savoli - yadro-yadro to'qnashuvida qanday energiya zichligiga erishish mumkin va u vaqt o'tishi bilan qanday rivojlanadi? Bu savolga javob nurlar to'qnashuvi paytida har bir nuklon tezlashtirilgan yadrolardan qancha energiya yo'qotishiga bog'liq.

Guruch. 19.1. Energiya zichligining haroratga bog'liqligi. Belgilar - panjara hisob-kitoblarining natijalari. Turli sharoitlar uchun hisob-kitoblarni farqlashda qulaylik uchun chiziqlar chizilgan.
2-egri chiziq - g'alati kvark massasi u- va d-kvarklarning massasidan to'rt marta kattaroq hisoblar.

BRAHMS detektorida amalga oshirilgan reaksiya mahsulotlarini tahlil qilish shuni ko'rsatadiki, energiya yo'qotishlari dastlabki nuklon energiyasining 40-85% ni tashkil qiladi. Odatda, yadroviy to'qnashuvlarning uch xil bosqichi ajratiladi.

1. Maksimal zichlikka to'qnashuvchi yadrolarning to'liq qoplanishi vaqtida erishiladi.
2. Olovli sharda tug'ilgan zarrachalarga o'tkaziladigan maksimal energiya zichligi.
3. Kvark-gluon plazmasining mahalliy termiklashuvi momentidagi maksimal energiya zichligi.

Shaklda. 19.2-rasmda Byorken tomonidan taklif qilingan modeldagi yadro-yadro to'qnashuvining rivojlanish stsenariysiga muvofiq vaqt va energiya zichligi ko'rsatilgan. AGS, SPS va RHIC tezlatgichlarida olingan uchta energiya qiymati uchun to'qnashuvchi yadrolarning kesishishning taxminiy vaqti mos ravishda

Bu erda c - yorug'lik tezligi.

Guruch. 19.2. Yadro-yadro to'qnashuvining vaqt-makon sxemasini ishlab chiqish uchun Byorken tomonidan taklif qilingan stsenariyga muvofiq vaqt va energiya zichligini sxematik tasvirlash.

Haqiqiy modellarga asoslanib, yadrolar to'qnashganda olov sharining paydo bo'lish vaqti (ikkilamchi zarrachalarning paydo bo'lish vaqti) odatda to'qnashuvchi yadrolarning kesishish vaqtidan bir oz ko'proq bo'lishi ko'rsatilgan.

Bu erda R - to'qnashuvchi yadrolarning radiusi. RHIC tezlatgichining Au + Au yadrolarining to'qnashuvi uchun quyidagi taxminlar olinadi, rasmda ko'rsatilgan. 19.2. Olovli sharning shakllanish vaqti t shakllari = 0,35 fm/ Bilan, energiya zichligi e shakllari = 15 GeV/fm 3. Termalizatsiya vaqti t term ≈ 0,5 fm/ Bilan, energiya zichligi e term =5,4 GeV/fm 3. Olingan olov sharida taxminan bir xil miqdordagi kvarklar va antikvarklar mavjud.

Yadro-yadro to'qnashuvi mahsulotlarini tahlil qilish va hosil bo'lgan kvark-glyuon plazmasining xossalari haqida ma'lumot olish uchun to'qnashuvchi yadrolarning qanchalik bir-biriga mos kelishi muhim ahamiyatga ega. Buning uchun to'qnashuvning markaziyligi parametri kiritiladi.

Guruch. 19.3. Markazdan tashqari yadro-yadro to'qnashuvidan keyingi dastlabki daqiqalarda hosil bo'lgan o'zaro ta'sir mintaqasining sxematik tasviri. To'qnashuvchi yadrolar Z o'qi bo'ylab harakatlanadi.

Markaziy to'qnashuv paytida hosil bo'lgan ikkilamchi zarralar soni maksimaldir. Agar to'qnashuv markaziy bo'lmasa, yadrolarning bir-birining ustiga chiqishi to'liq emas va har bir yadrodan proton va neytronlarning faqat bir qismi kvark-glyuon plazmasini hosil qiladi. Shuning uchun hosil bo'lgan olov to'pi barcha yo'nalishlarda assimetrik ravishda kengayadi (19.3-rasm).

Guruch. 19.4. To'qnashuv energiyasiga qarab birlamchi nuklonlar tomonidan yo'qotish tezligining kattaligi. Jismoniy bo'lmagan hudud soyali. Nuqtali chiziq AGS va SPS ma'lumotlarining fenomenologik bog'liqlik dy = 0,58y p bilan yaqinlashishini ko'rsatadi. Inset [ni ko'rsatadi Bearden I. G. va boshqalar (BRAHMS Collab.) II fizika. Rev. Lett. 2004. V.93. P. 1020301] birlamchi barionlarning butun tezlik mintaqasidagi zichlik taqsimotining yaqinlashuvi.

Bu olov sharining kengayishi bosim farqi tufayli sodir bo'lishi bilan izohlanadi, bu esa olov sharining markazidan chekkagacha kamayadi. Oblate yo'nalishda bu bosimning pasayishi cho'zilgan yo'nalishga qaraganda kattaroqdir, shuning uchun kvark-gluon plazmasida assimetrik oqim paydo bo'ladi - og'ir yadrolarning to'qnashuv hududidan tarqaladigan zarrachalarning elliptik oqimi. Og'ir yadrolarning markazdan tashqari to'qnashuvi paytida elliptik oqimni kuzatish shuni ko'rsatadiki, yadrolarning to'qnashuvi aslida kvark-glyuon plazmasi holatini keltirib chiqaradi, bu esa undagi zarrachalarning bir-biri bilan qayta-qayta to'qnashuvi bilan tavsiflanadi. Bunday holat uchun harorat, yopishqoqlik va moddani tavsiflovchi boshqa termodinamik miqdorlar tushunchasini kiritish mumkin, bu atamalar bilan kvark-glyuon plazmasini sovutish paytida yuzaga keladigan hodisalarni tavsiflash va o'rganish mumkin. Olingan zarralarning elliptik oqimining gidrodinamik izohi o'z xususiyatlariga ko'ra kvark-glyuon plazmasi zarrachalar gazidan ko'ra ko'proq suyuqlikka o'xshashligini ko'rsatadi. Kvark-glyuon plazmasidagi zarralar bir-biri bilan intensiv to'qnashadi va siyrak gazsimon muhitdagi kabi o'tib ketmaydi. Elliptik oqim birinchi marta RHIC tajribalarida topilgan. Katta adron kollayderida energiya ortib borishi bilan u yanada aniqroq bo'ldi (19.4-rasm).
Og'ir ionlarning to'qnashuvlarida ikkilamchi zarralar soni juda ko'p bo'lganligi sababli, alohida adronlarning hosildorligini aniqlashga statistik yondashuv juda oqlanadi. Shaklda. 19.5-rasmda to'qnashuvning markaziyligiga qarab kaonlar, protonlar va antiprotonlar unumi nisbatining bog'liqligi ko'rsatilgan. To'qnashuvning markaziyligi har bir to'qnashuvda hosil bo'lgan zarralar soni bilan belgilanadi. Markazlik qanchalik katta bo'lsa, shuncha ko'p zarrachalar hosil bo'ladi. Ko'rinib turibdiki, rentabellik darajasi aniqlangan 100 ta zarrachada to'yinganlikka erishadi.
Shaklda. 19.6-rasmda markaziy to'qnashuvlar uchun turli zarrachalarning hosildorlik nisbati (ro'yxatga olingan zarrachalar soni) ko'rsatilgan. = 322) Au + Au yadrolari 200 GeV maksimal RHIC energiyalarida, turli detektorlarda o'lchanadi. Shuni ta'kidlash kerakki, zarralar va antipartikullar hosildorligi nisbati 1 ga yaqin bo'ladi.

Fizikadagi noto'g'ri tushunchalar: QUARK-GLUON PLAZMA

1 Kvark-gluon plazmasi, ular bizning boshimizga kirmoqchi bo'lgan narsa
2 Kvarklar va glyuonlar masalasi bo'yicha bir oz tarix
3 Kvark-glyuon plazmasi va glyuonlar
4 LHC va haqiqatda kvark-gluon plazmasini aniqlash uchun tajriba
5 Kvark-gluon plazmasi - xulosa

1 Kvark-gluon plazmasi, ular bizning boshimizga kirmoqchi bo'lgan narsa

Birinchidan, Vikipediyadan bir nechta iqtiboslar: “Kvark-glyuon plazmasi (QGP, kvark sho'rva, xromoplazma) yuqori energiya fizikasi va zarrachalar fizikasidagi materiyaning agregat holati bo'lib, unda adronik materiya xuddi shunday holatga o'tadi. elektronlar va ionlar oddiy plazmada bo'ladi.Uning oldidan glasma holati (plazma termiklanadi, ya'ni vayron bo'lib, ko'plab xaotik harakatlanuvchi kvarklar, antikvarklar va glyuonlar - kvark-glyuon plazmasini hosil qiladi) Kvark, antikvarklar va glyuonlardan iborat.

Odatda, adronlardagi materiya rangsiz ("oq") deb ataladigan holatda bo'ladi. Ya'ni turli rangdagi kvarklar bir-birini bekor qiladi. ... Juda yuqori energiyada rang ajralib chiqadi va moddani “kvazirangsiz” qiladi.

Taxminlarga ko'ra, Olam materiyasi Katta portlashdan keyingi dastlabki daqiqalarda (taxminan 10 -11 s.) kvark-glyuon plazmasi holatida bo'lgan. Koinotning barion assimetriyasiga sabab bo'lgan kvark-gluon plazmasining xossalari bo'lgan degan fikr ham mavjud. Endi kvark-glyuon plazmasi juda yuqori energiyali zarrachalarning to'qnashuvi vaqtida o'nlab yoktosekundlarda hosil bo'lishi mumkin. Kvark-glyuon plazmasining umri soniyaning milliarddan bir qismini tashkil qiladi.

Ilgari gaz deb hisoblangan, endi u suyuq, deyarli ideal va juda shaffof emas. Eksperimental kashfiyotidan oldin xromoplazma fizik faraz edi. Kvark-glyuon plazmasini o'rganish koinot tarixini tushunishga yordam beradi.

Kvark-gluon plazmasi 2005 yilda Brukxaven milliy laboratoriyasida RHIC tezlatgichida eksperimental ravishda ishlab chiqarilgan. 2010 yil fevral oyida u erda 4 trillion daraja plazma harorati olingan.

Maksimal harorat - 10 trillion darajadan ortiq - 2010 yil noyabr oyida LHCda olingan. Tezlatgichlarda QGP tezlashtirilgan zarrachalar nuklonlarining partonlari (kvarklar va glyuonlar) o'rtasidagi kuchli o'zaro ta'sir natijasida hosil bo'ladi.

Issiq kvark-glyuon plazmasi eritmasiga botirilgan mezonlar.

Biz o'zimizni bir oz takrorlashimiz kerak, ammo ilm-fan hikoyachilari buni birinchi marta to'g'ri tushunishmagani uchun, keling, buni takrorlaymiz.

2 Kvarklar va glyuonlar masalasi bo'yicha bir oz tarix

1964 yilda Gellmann va Tsveyg mustaqil ravishda kvarklarning mavjudligi haqidagi gipotezani taklif qildilar, ularning fikricha, adronlar ulardan tashkil topgan.
Dastlab, adronlarning kvark modeli faqat uchta gipotetik kvark va ularning antizarralari bilan chegaralangan. Bu taklif qilingan modelga to'g'ri kelmaydigan va shuning uchun kvarklar bilan bir qatorda elementar deb tan olingan leptonlarni hisobga olmagan holda, o'sha paytda ma'lum bo'lgan elementar zarrachalar spektrini to'g'ri tasvirlash imkonini berdi. Buning narxi tabiatda mavjud bo'lmagan fraksiyonel elektr zaryadlarining kiritilishi edi.

Kvarklarning protonlar, neytronlar va xayoliy kvarklardan "tarkib bo'lgan" boshqa zarrachalardagi bog'lanishini tushuntirish uchun tabiatda faraziy kuchli o'zaro ta'sir va uning tashuvchilari - faraziy glyuonlar mavjud deb taxmin qilingan. Xayoliy glyuonlar, Kvant nazariyasida kutilganidek, birlik spin, zarracha va antipartikulning o'ziga xosligi va foton kabi nol tinch massaga ega edi.

Fizikaning rivojlanishi va yangi eksperimental ma'lumotlarning paydo bo'lishi bilan kvark modeli asta-sekin o'sib bordi va o'zgartirildi va oxir-oqibat Standart modelga aylandi. Endi standart modelda eksperimental ma'lumotlarga mos keladigan 19 ta "erkin parametr" mavjud va bu tajribalarni moslashtirish qobiliyati mutlaqo normal hisoblanadi. Ammo eksperimental ma'lumotlar Standart Modelning o'zi yordamida qayta ishlanadi va u kuzatilgan narsani kerakli narsa sifatida o'tkazish imkoniyatini topadi va undan nima farq qilishini sezmaydi.

50 yil o'tdi. Kvarklar tabiatda hech qachon topilmadi va biz uchun "Qamoqxona" deb nomlangan yangi matematik ertak ixtiro qilindi. Oxirgi ertak mualliflarning xayolot g'alayoniga misol bo'ladi: ular glyuonlarga boshqa glyuonlar yaratish qobiliyatini yo'qdan, xuddi shunday qilib berishgan, chunki tabiatdagi kvarklarning kuzatilmasligini qandaydir tarzda tushuntirish kerak. Axir, tabiatda faraziy kvarklarning zaryadiga teng bo'lgan kasr elektr zaryadi yo'q va "BU HAQIQAT". Bu elektr zaryadini hech qayerga yashirib bo'lmaydi va uni hech narsa bilan qoplab bo'lmaydi - u shunchaki tabiatda topilmagan, hech qayerda topilmagan. Endi biz "Qamoqqa olish" deb nomlangan yangi ertak nimaga olib kelishini ko'ramiz:

• Peri kvarki yo'qdan (tabiat qonunlariga zid ravishda) ma'lum bir yo'nalishda uchadigan peri glyuni yaratdi.
• Bir oz masofani bosib o'tib, ajoyib glyuon yo'l davomida yo'qdan (tabiat qonunlariga zid ravishda) turli yo'nalishlarda uchib yuradigan yana bir ajoyib glyuonlarni yaratdi va o'zi yo'q qilindi (tabiat qonunlariga zid ravishda).
• Bir oz masofani bosib o'tib, yaratilgan peri gluonlarining har biri ham yo'l davomida yo'qdan (tabiat qonunlariga zid ravishda) turli yo'nalishlarda uchib yuradigan o'ziga xos peri glyuonlarini yaratdi va keyin o'zi yo'q qilindi (qonunlarga zid ravishda). tabiatdan).
• Biroz masofani bosib o'tib, bu ajoyib glyuonlarning har biri yo'l davomida yo'qdan (tabiat qonunlariga zid ravishda) turli yo'nalishlarda uchib yuradigan o'ziga xos ajoyib glyuonlar to'plamini yaratdi va keyin o'zi yo'q qilindi (shuningdek, qonunlarga zid ravishda). tabiat).
• Va hokazo...
• Xuddi shu narsa elementar zarracha ichida ham, ushbu va boshqa atom yadrolarining boshqa elementar zarralarida joylashgan barcha ajoyib kvarklarga ham tegishli.

Ma'lum bir joyda joylashgan peri kvarkni har tomondan, bu elementar zarrachaning boshqa ertak kvarklaridan ham, kosmosda yo'qdan paydo bo'lgan peri glyuonlaridan ham ko'proq oqim bilan uradi (qonunlariga zid ravishda). tabiat), ham begona, ham o'zimizniki. - Biz elementar zarracha atrofidagi va undan tashqaridagi butun bo'shliq (aniqrog'i koinotning butun fazosi) ajoyib glyuonlar bilan to'ldirilganligini va baxtsiz ajoyib kvark turli yo'nalishlarda bo'laklarga bo'linganligini va vaqt o'tishi bilan shunchalik kuchliroq ekanligini tushunamiz. ular yirtilgan. - Va bu yolg'on ilm niqobi ostida ustimizga urilmoqda.

3 Kvark-glyuon plazmasi va glyuonlar

Gap shundaki, gipotetik glyuonlar bilan Standart Model butunlay tartibsizlik edi.

Keling, glyuon nima ekanligini eslaylik - bu faraziy elementar zarralar gipotetik kvarklarning o'zaro ta'siri uchun javobgardir. Matematik nuqtai nazardan, glyuonlar kvant xromodinamikasidagi faraziy kvarklar o'rtasidagi gipotetik kuchli ranglarning o'zaro ta'siri uchun mas'ul bo'lgan vektor o'lchagich bozonlaridir. Bunday holda, gipotetik glyuonlar o'zlari rangli zaryadni olib yurishadi va shuning uchun nafaqat faraziy kuchli o'zaro ta'sirlarning tashuvchisi, balki ularda ham ishtirok etadilar. Gipotetik glyuon kvant xromodinamikasidagi vektor maydon kvantidir, tinch massaga ega emas va birlik spinga ega (foton kabi). Bundan tashqari, gipotetik glyuon o'zining antipartikulidir.

Shunday qilib, glyuon birlik spinga ega (foton kabi) va o'zining antizarrasi ekanligi aytiladi. - Shunday qilib: tabiatdagi elementar zarrachalar spektrini aniqlagan kvant mexanikasi va klassik elektrodinamika (va elementar zarralarning maydon nazariyasi, ular umumiy natijaga erishish uchun birgalikda ishlashga muvaffaq bo'lgan) ga ko'ra, faqat bitta elementar zarracha birlikka ega bo'lishi mumkin. Spin (foton kabi) va o'zining antizarrasi bo'lib, tabiatdagi zarracha fotondir, lekin u allaqachon elektromagnit o'zaro ta'sirlar bilan band. Birlik spinga ega bo'lgan boshqa barcha elementar zarralar vektor mezonlari va ularning qo'zg'aluvchan holatlaridir, ammo bular butunlay boshqacha elementar zarralar bo'lib, ularning har biri o'z antizarralariga ega.

Va agar biz barcha vektor mezonlari nolga teng bo'lmagan tinch massaga ega ekanligini eslasak (maydon nazariyasi L kvant sonining nolga teng bo'lmagan qiymatining natijasi), u holda vektor mezonlarining hech biri (butun spinli zarralar) mos kelmaydi. ertakdagi glyuon. Tabiatda birlik spinli boshqa elementar zarrachalar yo'q. Tabiatda juft sonli leptonlar yoki barionlardan tashkil topgan murakkab tizimlar mavjud bo'lishi mumkin! Ammo elementar zarrachalarning bunday hosil bo'lish muddati ajoyib Xiggs bozonining, aniqrog'i vektor mezonining ishlash muddatidan sezilarli darajada kamroq bo'ladi. Shu sababli, gipotetik glyuonlarni tabiatda topib bo'lmaydi, ular qancha qidirilsa va ajoyib zarrachalarni qidirishga qancha milliard evro yoki dollar sarflansa ham. Va agar biror joyda ularning kashfiyoti haqida bayonot bo'lsa, bu haqiqatga mos kelmaydi.

Shuning uchun tabiatda glyuonlar uchun joy yo'q. Shuning uchun tabiatda glyuonlar ham topilmadi. Spin qiymatining ba'zi vektor mezonlari bilan o'xshashligiga qaramay, ikkinchisini "Gluon" deb belgilash mumkin emas va fantastik kvarklarning ajoyib "kuchli o'zaro ta'siri" ning tashuvchisi deb e'lon qilinishi mumkin emas. Mezonlarning dastlabki to'qqizta hayajonlangan holati saqlanib qolgan, ammo ulardan ikkitasi standart modelning o'ziga ziddir va standart model ularning tabiatda mavjudligini tan olmaydi, qolganlari esa fizika tomonidan yaxshi o'rganilgan va ularni o'tkazib yuborishning iloji bo'lmaydi. ajoyib glyuonlar kabi. Oxirgi variant bor: bir juft leptonning (myuonlar yoki tau leptonlar) bog'langan holatini glyuon sifatida o'tkazish - lekin bu parchalanish paytida ham hisoblanishi mumkin. Shunday qilib, Tabiatda kvarklar va xayoliy kuchli o'zaro ta'sirlar bo'lmaganidek, tabiatda glyuonlar YO'Q.

Aslida, tabiatda xayoliy kvarklarning xayoliy kuchli o'zaro ta'siri emas, balki nuklonlarning yadro kuchlari mavjud - va bular turli xil tushunchalardir.

Sizningcha, standart model tarafdorlari buni tushunishmaydi - ular hali ham tushunishadi, lekin ular o'nlab yillar davomida qilgan ishlari noto'g'ri ekanligini tan olish juda og'ir va ular haqiqatan ham buni qayta o'rganishni xohlamaydilar. Shuning uchun biz yangi matematik TALESlarni ko'ramiz.

4 LHC va haqiqatda kvark-gluon plazmasini aniqlash uchun tajriba

2010-2013 yillarda LHCda o'tkazilgan tajribalardan biri og'ir ionlarni o'rganish uchun maxsus optimallashtirilgan ALICE tajribasi (Katta Ion Kollayderi Tajribasi) bo'ldi. Uning maqsadlaridan biri kvark-glyuon plazmasining mavjudligini tasdiqlovchi dalillarni olish edi. Vanderbilt universiteti (Tennessi, AQSh) tadqiqotchilari protonlarning qo'rg'oshin ionlari bilan to'qnashuvi to'g'risidagi katta hajmdagi ma'lumotlarni tahlil qilib, diametri katta bo'lmagan kvark-glyon plazmasining mayda tomchilarining paydo bo'lishini "aniqlashdi". protonning uch-besh diametri. - Ushbu bayonot izohga muhtoj:

• Kvarklar ham, glyuonlar ham topilmadi.
• O'lchamlar protonning uch-besh diametridan oshmaydi - va ular qanday va nima bilan o'lchangan. Zamonaviy texnologiyada bunday o'lchash asboblari yo'q.
• Ular qo'rg'oshin yadrolariga protonlarni otdilar va nimanidir ko'rdilar - ammo bu narsaning kvark-glyon plazmasi ekanligiga dalil qayerda?

Kvark-glyuon plazmasining mavjudligi haqida to'g'ridan-to'g'ri dalillar hali ham mavjud emas.

1. Agar kvark-glyuon plazmasi kvark va antikvarklardan iborat bo'lsa, zarracha-antizarracha juftliklarida bo'lgani kabi, ularning yo'q bo'lib ketishiga nima to'sqinlik qiladi.
2. Katta portlash - bu fizika qonunlariga - tabiat qonunlariga zid bo'lgan katta ertak.
3. Kvark-gluon plazmasi yoki xromoplazaning kashf etilishi haqidagi bayonot orzu-niyatdir. Ular nishonga tezlashtirilgan zarrachalar bilan o'q uzdilar, lekin ular glyuonlar bo'lgan kvarklarni TOPA EMAS - demak, ulardan tashkil topgan plazmani topa olmadilar.
4. Ilgari kvark-glyuon plazmasining gaz sifatida qaralganligi, hozirda suyuqlik deb hisoblanishi uning tabiatda mavjudligini isbotlamaydi. Fizika standart model va uning ertaklariga muqobil elementar zarrachalar nazariyalarini ishlab chiqdi.
5. “QGP tezlashtirilgan zarrachalar nuklonlarining partonlari (kvarklar va glyuonlar) oʻrtasidagi kuchli oʻzaro taʼsir natijasida hosil boʻladi” degan gaplar tabiatda parton, kvark, glyuonlarning yoʻqligi va kuchli oʻzaro taʼsiri tufayli toʻgʻri emas.
6. “Issiq kvark-glyuon plazmasi eritmasiga botgan mezonlar” degan gap shunchaki kulgili. Mezonlar elementar zarralar bo'lib, ularni qattiq moddalar kabi eritib bo'lmaydi.

5 Kvark-gluon plazmasi - xulosa:

Xohlagan narsangizni aytishingiz, kompyuterda chiroyli suratlar chizishingiz va ularni haqiqat sifatida topshirishingiz mumkin, lekin tabiatda kvark-glyuon plazmasi mavjudligining ISLINI tabiatda erkin kvarklar va glyuonlarning topilishidan boshlanadi. Biz ertak yozishni va ularni ilm-fan yutug'i sifatida topshirishni yaxshi o'rgandik.

Vladimir Gorunovich