Tabiatdagi fundamental kuchlar nima?

Tabiatda to‘rtta universal yoki fundamental kuch mavjud. Bu kuchlarsiz dunyodagi barcha materiya parchalanib ketgan bo‘lardi. Kuch — jismning fizik holatini, ya’ni harakati yoki deformatsiyasini o‘zgartiradigan har qanday tortish yoki itarish ta’siridir. Nyuton kuchni massasi “m” bo‘lgan jismni “a” tezlanish bilan harakatlantiradigan har qanday ta’sir sifatida ta’riflagan. Quyida tabiatdagi to‘rtta fundamental kuch keltirilgan:

• Gravitatsion kuch
• Elektromagnit kuch
• Kuchli yadro kuchi
• Zaif yadro kuchi

Quyida to‘rtta fundamental kuch haqida qisqacha ma’lumot berilgan.

Gravitatsion kuch

Nega koinot suzib yurgan odamlar, sigirlar, mashinalar va shunga o‘xshash narsalar bilan to‘lib ketmagan? Albatta, chunki Yerning gravitatsion kuchi bizni sayyorada ushlab turadi. Gravitatsion kuch sayyoralarni o‘z orbitalarida ushlab turish uchun javobgar bo‘lgan kuchdir. Bu esa faqat uning ta’sir masofasi nihoyatda uzoq bo‘lgani sababli mumkin bo‘ladi.

Gravitatsion kuch nima?

Gravitatsion kuch tabiatdagi to‘rtta fundamental kuchdan biridir. U to‘rtta kuch ichida eng zaifidir. Shuningdek, u gravitatsion o‘zaro ta’sir natijasida yuzaga keladigan tortish kuchidir.

Nyutonning butun olam tortishish qonuniga ko‘ra, ikki jism orasidagi gravitatsion kuch ularning massalari ko‘paytmasiga to‘g‘ri proporsional va ular orasidagi masofa kvadratiga teskari proporsionaldir.

Quyosh yoki ulkan sayyoralar kabi juda katta massali jismlar uchun gravitatsion kuch kuchli deb qaraladi, chunki bu jismlarning massalari ham juda katta. Atom darajasida esa bu kuch zaif hisoblanadi.

Gravitatsion kuch formulasi

Gravitatsion kuch quyidagicha ifodalanadi:

Bu yerda:

• F_g — gravitatsion kuch;
• G — universal gravitatsion doimiy;
• m₁ va m₂ — ko‘rib chiqilayotgan jismlarning massalari;
• r — ko‘rib chiqilayotgan ikki jism markazlari orasidagi masofa.

Yerning gravitatsion kuchi

Yerning gravitatsion kuchi 9,807 m/s² ga teng.

Gravitatsion kuchga misollar

• Oyning Yer atrofida aylanishi ular orasidagi gravitatsion tortishish tufayli sodir bo‘ladi.
• Okeanlarda suv ko‘tarilishi va pasayishi Yer bilan Oy o‘rtasidagi gravitatsion kuch ta’siri tufayli yuzaga keladi.

Elektromagnit kuch

Bilasizmi, siz aslida dunyodagi hech narsaga haqiqiy ma’noda tegmagansiz? Siz materiyadan iboratsiz, biz esa barcha materiya atomlardan tashkil topganini bilamiz. Atomlar esa zich yadro, protonlar, neytronlar va elektronlardan iborat. Elektronlar qayerda joylashgan? Ular atomning eng tashqi qatlamini egallaydi. Elektronlarning zaryadi qanday? Ular manfiy zaryadga ega.

Tabiatiga ko‘ra, barcha zarralar faqat qarama-qarshi zaryadga ega zarralarga tortiladi va bir xil zaryadga ega zarralarni itaradi.

Aytaylik, siz ruchkani ushlamoqchisiz. Ruchka ham materiya bo‘lib, u yadro, neytronlar, protonlar va yadro atrofida aylanayotgan elektronlardan tashkil topgan atomlardan iborat. Tabiatan sizni tashkil etuvchi elektronlar va ruchkani tashkil etuvchi elektronlar bir-birini itaradi. Demak, texnik jihatdan, siz hech narsaga haqiqiy ma’noda tegmaysiz!

Bular elektromagnit kuchlardir. Nega taroq bilan sochingizni qayta-qayta taraganingizda u zaryadlanadi? Nega subatom zarralar birga ushlab turiladi? Chunki... elektromagnit kuchlar sababli!

Bu kuchlar uzoq masofaga ta’sir qiladi va ekranlanish ta’siri tufayli masofa ortgani sari ularning ta’siri kamayadi. Biroq subatom darajasida ular qisqa masofali bo‘lib, kuchli kuchlar hisoblanadi, ammo baribir kuchli yadro kuchlaridan zaifroqdir.

Kuchli yadro kuchlari

To‘rtta fundamental kuch ichida yadro kuchlari eng kuchli tortish kuchlaridir. Elektromagnetizm materiyani birga ushlab turadi, ammo atom ichida yadro qanday qilib birga ushlab turilishi haqida izoh bermaydi. Agar faqat elektromagnetizm va gravitatsiyani hisobga olsak, yadro aslida turli yo‘nalishlarga tarqalib ketishi kerak edi. Ammo bunday bo‘lmaydi. Bu esa yadro ichida gravitatsion kuch va elektromagnit kuchdan kuchliroq yana bir kuch mavjudligini anglatadi. Aynan shu yerda yadro kuchlari namoyon bo‘ladi. Kuchli yadro kuchlari atom yadrolarini birga ushlab turish uchun javobgardir.

 

Bir xil zaryadlangan protonlar yadro kuchi tufayli bir-birini tortadi.

Bu reaksiyalarda eng ustun kuch hisoblanadi va shu qadar kuchliki, u bir xil zaryadga ega protonlarni yadro ichida bog‘lab turadi. U asosan tortuvchi xususiyatga ega, ammo ba’zan itaruvchi ham bo‘lishi mumkin. Uning ta’sir masofasi juda qisqa — atigi 1 fm.

Zaif yadro kuchlari

Zaif kuch — elementar zarralar o‘rtasida mavjud bo‘lgan kuch bo‘lib, ayrim jarayonlarning past ehtimollik bilan sodir bo‘lishi uchun javobgardir.

Zaif yadro kuchiga misol

Zaif yadro kuchlari radioaktiv parchalanish, xususan beta-parchalanish va neytrino o‘zaro ta’sirlari uchun javobgardir. Uning ta’sir masofasi juda qisqa, 1 fm dan kam, va nomidan ko‘rinib turganidek, bu kuch tabiatan zaifdir.

Zaif kuchning xossalari

Quyida zaif kuchning xossalari keltirilgan:

• Zaif yadro kuchi juftlik simmetriyasiga bo‘ysunmaydigan yagona kuchdir.
• U zaryad-juftlik simmetriyasiga bo‘ysunmaydigan yagona kuchdir.
• Zaif yadro kuchi kvarkning boshqa shakllarga o‘zgarishi uchun javobgardir.
• Sezilarli massaga ega tashuvchi zarralar zaif kuchning uzatilishi uchun javobgar bo‘ladi.

Ko‘p so‘raladigan savollar

Q1

Erkin tushish tezlanishi qiymatiga ta’sir qiluvchi omillarni ayting.

Erkin tushish tezlanishi qiymatiga ta’sir qiluvchi omillar quyidagilardir:

• Yer sirtidan balandlik
• Joyning geografik kengligi
• Chuqurlik

Q2

Ikki proton bir-birini tortishi uchun ular orasidagi masofa qancha bo‘lishi kerak?

Ikki proton bir-birini tortishi uchun ular orasidagi masofa 10^-15 cm bo‘lishi kerak.

Q3

Atom yadrosida protonlarning mavjud bo‘lishi uchun qaysi kuch javobgar?

Protonlar atom yadrosida ularni bir-biri bilan bog‘lab turadigan kuchli tortuvchi yadro kuchi sababli mavjud bo‘ladi.

Q4

Amper qonuni nima?

Amper qonuni Amperning sirkulyatsiya qonuni deb ham ataladi. Unga ko‘ra, magnit maydon kuchlanganligining yopiq kontur bo‘yicha integrali shu kontur qamrab olgan tokka teng bo‘ladi.