Zarrachalar ro‘yxati

Zarrachalar ro‘yxati

Bu zarrachalar ro‘yxati elementar zarrachalar fizikasiga oid bo‘lib, unda nafaqat kashf etilgan, balki faraziy elementar zarrachalar, shuningdek, elementar zarrachalardan tashkil topgan tarkibli zarrachalar ham keltirilgan.

Elementar zarrachalar

Elementar zarracha — ichki tuzilishga ega bo‘lmagan, ya’ni boshqa zarrachalardan tashkil topmagan zarrachadir. Elementar zarrachalar — kvant maydon nazariyasining fundamental obyektlaridir. Ular spiniga ko‘ra tasniflanadi: fermionlar yarim butun sonli spinga ega, bozonlar esa butun sonli spinga ega.

Standart model

Standart model elementar zarrachalarning xossalari va o‘zaro ta’sirini tavsiflaydigan nazariyadir. Standart model bashorat qilgan barcha nofaraziy zarrachalar tajribalarda aniqlangan. Umuman olganda, model 61 ta zarrachani tavsiflaydi.

Fermionlar

Fermionlarning spini yarimbutun sonli qiymatga ega; ma’lum bo‘lgan barcha elementar fermionlarning spini ½ ga teng. Har bir fermionning o‘z antizarrachasi mavjud. Fermionlar barcha materiyaning asosiy tarkibiy qismlaridir. Ular kuchli o‘zaro ta’sirda qatnashishiga ko‘ra tasniflanadi. Standart modelga ko‘ra, elementar fermionlarning 12 xil flavori mavjud: oltita kvark va oltita lepton.

Avlod Zaryadi (+2/3) bo‘lgan kvarklare Zaryadi (−1/3) bo‘lgan kvarklare
Kvark/antikvarkning (flavor) nomi Kvark/antikvark belgisi Massa

MeV/c²

Kvark/antikvarkning (flavor) nomi Kvark/antikvark belgisi Massa

MeV/c²

1 u-kvark (up-kvark) / anti-u-kvark 2,16+0,49
−0,26
d-kvark (down-kvark) / anti-d-kvark 4,79±0,07
2 c-kvark (charm-kvark) / anti-c-kvark 1250

±90

s-kvark (strange-kvark) / anti-s-kvark 95 ± 25
3 t-kvark (top-kvark) / anti-t-kvark 172950

±530

b-kvark (bottom-kvark) / anti-b-kvark 4200 ± 70

Barcha kvarklarda, shuningdek, elektr zaryadi mavjud bo‘lib, uning qiymati elementar zaryadning 1/3 qismiga karralidir. Har bir avlodda bitta kvarkning elektr zaryadi +2/3 (u-, c- va t-kvarklar), ikkinchisiniki esa −1/3 (d-, s- va b-kvarklar) bo‘ladi; antikvarklarning zaryadlari qarama-qarshi ishoraga ega. Kvarklar kuchli va elektromagnit o‘zaro ta’sirdan tashqari, kuchsiz o‘zaro ta’sirda ham qatnashadi.

Shuningdek, qarang: leptokvark.

Qarang: Leptonlar ro‘yxati

  • Leptonlar kuchli o‘zaro ta’sirda qatnashmaydi. Ularning antizarrachalari antileptonlar deyiladi (elektronning antizarrachasi tarixiy sabablarga ko‘ra pozitron deb ataladi). Leptonlarning oltita flavori mavjud:
Avlod Zaryadlangan lepton / antizarracha Neytrino / antineytrino
Nomi Belgisi Elektr zaryadi (e) Massa (MeV) Nomi Belgisi Elektr zaryadi (e) Massa (MeV)
1 Elektron / Pozitron −1 / +1 0,511 Elektron neytrinosi / elektron antineytrinosi 0 < 0,0000022
2 Myuon −1 / +1 105,66 Myuon neytrinosi / myuon antineytrinosi 0 < 0,17
3 Tau-lepton −1 / +1 1776,99 Tau-neytrino / tau-antineytrino 0 < 15,5

Neytrinolar massasi nolga teng emas (buni neytrino ossillyatsiyalari mavjudligi tasdiqlaydi), biroq ular shu qadar kichikki, 2011-yil holatiga ko‘ra bevosita o‘lchanmagan edi.

Shuningdek, qarang: kvarkoniy

Bozonlar

Batafsil bozonlar ro‘yxatiga qarang.
Xiggs bozoni hosil bo‘lishining modellashtirilgan tasviri: ikkita to‘qnashayotgan proton

Bozonlar butun sonli spinga ega. Tabiatdagi fundamental kuchlarni kalibrlovchi bozonlar tashiydi, massa esa nazariyaga ko‘ra Xiggs bozonlari. Standart modelga ko‘ra, elementar bozonlar qatoriga quyidagi zarrachalar kiradi:

Nomi Zaryad (e) Spin Massa (GeV) Tashiladigan o‘zaro ta’sir
Foton 0 1 0 Elektromagnit o‘zaro ta’sir
W± ±1 1 80,4 Kuchsiz o‘zaro ta’sir
Z0 0 1 91,2 Kuchsiz o‘zaro ta’sir
Glyuon 0 1 0 Kuchli o‘zaro ta’sir
Xiggs bozoni 0 0 ≈125 Xiggs maydoni

Xiggs bozoni yoki xiggson. Xiggs mexanizmiga ko‘ra, Standart modeldagi massali Xiggs bozoni Xiggs maydonidagi simmetriyaning o‘z-o‘zidan buzilishi natijasida hosil bo‘ladi. Elementar zarrachalarning massalari (xususan, W± va Z0 bozonlarining katta massalari) ularning Xiggs maydoni bilan o‘zaro ta’siri orqali izohlanishi mumkin. Xiggs bozoni 2012-yilda Katta adron kollayderida (ingl. Large Hadron Collider, LHC) aniqlangan. Bu kashfiyot 2013-yil mart oyida tasdiqlandi, Xiggsning o‘zi esa kashfiyoti uchun Nobel mukofotiga sazovor bo‘ldi.

Triplon — tripletning qo‘zg‘algan holati

Faraziy zarrachalar

Supersimmetrik nazariyalar Standart modelni kengaytirib, yangi zarrachalar (Standart model zarrachalarining supersimmetrik sheriklari) mavjudligini bashorat qiladi. Biroq 2021-yil fevral holatiga ko‘ra ularning birortasi tajribada tasdiqlanmagan.

Bundan tashqari, boshqa modellarda hozircha aniqlanmagan quyidagi zarrachalar ham nazarda tutiladi:

Shuningdek, qarang: texnirang (texnikvarklar, texnileptonlar, texniadronlar).

Shuningdek, qarang: s-zarracha.

Tarkibli zarrachalar

Protonning kvark tuzilishi: 2 ta u-kvark va 1 ta d-kvark

Adronlar

Adronlar — kuchli o‘zaro ta’sirda qatnashadigan tarkibli zarrachalardir. Adronlar kvarklardan tashkil topadi va 2 toifaga bo‘linadi:

  • barionlar — 3 xil rangdagi 3 ta kvarkdan iborat bo‘lib, rangsiz kombinatsiya hosil qiladi;
  • mezonlar — 2 ta kvarkdan (aniqrog‘i, 1 ta kvark va 1 ta antikvarkdan) iborat.

Kvark modellari ilk bor 1964-yilda bir-biridan mustaqil ravishda Myurrey Gell-Mann va Jorj Tsveyg tomonidan taklif qilingan (Tsveyg kvarklarni «tuzlar» deb atagan). Bu modellar ma’lum adronlarni erkin (valent) kvarklar va/yoki antikvarklardan tashkil topgan zarrachalar sifatida tasvirlaydi; ular kuchli o‘zaro ta’sir orqali mustahkam bog‘langan bo‘lib, bu ta’sirni glyuonlar tashiydi. Har bir adronda, shuningdek, virtual kvark-antikvark juftliklaridan iborat «dengiz» mavjud.

Rezonans (rezonon) — adronning qo‘zg‘algan holatini ifodalovchi elementar zarracha.

Shuningdek, qarang: parton, Zc(3900).

Barionlar (fermionlar)

Umumiy spini 3/2 bo‘lgan uchta u-, d- yoki s-kvark birikmasi barion dekupletini hosil qiladi.
Batafsil barionlar ro‘yxatiga qarang.

Oddiy barionlar (fermionlar) tarkibida uchtadan valent kvark yoki uchtadan valent antikvark bo‘ladi.

  • Nuklonlar — odatiy atom yadrosining fermion tarkibiy qismlari:
  • Giperonlar (masalan, Λ-, Σ-, Ξ- va Ω-zarrachalar) tarkibida bir yoki bir nechta s-kvark bo‘ladi; ular tez parchalanadi va nuklonlardan og‘irroq. Odatda atom yadrosida giperonlar bo‘lmasa ham (faqat virtual giperonlar aralashmasi bo‘ladi), bir yoki bir nechta giperonning nuklonlar bilan bog‘langan tizimlari mavjud. Ular giperyadrolar deb ataladi..
  • Shuningdek, charmli va beautyli barionlar ham aniqlangan.
  • Pentakvarklar beshta valent kvarkdan (aniqrog‘i, to‘rtta kvark va bitta antikvarkdan) tashkil topadi.

Yaqinda beshta valent kvarkdan tashkil topgan ekzotik barionlar mavjudligining belgilari aniqlangan, biroq salbiy natijalar haqida ham xabar berilgan. Ularning mavjudligi haqidagi masala ochiqligicha qolmoqda.

Shuningdek, qarang: dibarionlar.

Mezonlar (bozonlar)

Spini nolga teng bo‘lgan mezonlar nonetni hosil qiladi.
Batafsil mezonlar ro‘yxatiga qarang.

Oddiy mezonlar tarkibida valent kvark va valent antikvark bo‘ladi. Ular qatoriga pion, kaon, J/ψ-mezon va ko‘plab boshqa mezonlar kiradi. Yadro kuchlari modellarida nuklonlar o‘rtasidagi o‘zaro ta’sir mezonlar orqali uzatiladi.

Shuningdek, ekzotik mezonlar ham mavjud bo‘lishi mumkin (ularning mavjudligi hozircha munozarali):

Pioniy — ekzotik atom bo‘lib, bitta va bitta -mezondan tashkil topgan.

Mezon molekulasi — kuchli o‘zaro ta’sir orqali bog‘langan ikki yoki undan ortiq mezondan tashkil topgan faraziy molekula.

Spini nolga teng bo‘lgan mezonlar spiniga ko‘ra nonet hosil qiladi.

Kuchli o‘zaro ta’sirda qatnashmaydigan elementar zarrachalarga L. B. Okun adenonlar deb nomlashni taklif qilgan.

Atom yadrolari

Atom yadrolari kuchli o‘zaro ta’sir orqali bog‘langan proton va neytronlardan tashkil topadi. Har bir turdagi yadro qat’iy belgilangan miqdordagi protonlar va neytronlardan iborat bo‘lib, nuklid yoki izotop deb ataladi. Hozirda 3000 dan ortiq nuklid ma’lum, ulardan tabiatda atigi 300 ga yaqini uchraydi (qarang: nuklidlar jadvali). Yadro reaksiyalari va radioaktiv parchalanish bir nuklidni boshqasiga aylantirishi mumkin.

Ayrim yadrolarning o‘z nomlari bor. Proton (yuqoriga qarang) bilan birga quyidagilar ham alohida nomga ega:

Atomlar

Atomlar — materiyani kimyoviy reaksiyalar yordamida ajratish mumkin bo‘lgan eng kichik zarrachalardir. Atom nisbatan katta, yengil elektron buluti bilan o‘ralgan kichik, og‘ir, musbat zaryadlangan yadrodan iborat. Har bir atom turi muayyan kimyoviy elementga mos keladi. Shulardan 118 tasi rasmiy nomga ega (qarang: elementlar davriy jadvali).

Shuningdek, qisqa umrli ekzotik atomlar ham mavjud. Ularda yadro (musbat zaryadlangan zarracha) vazifasini pozitron (pozitroniy) yoki musbat myuon (myuoniy) bajaradi. Elektronlardan biri o‘rnida manfiy myuon bo‘lgan atomlar ham uchraydi (myuon atomi). Atomning kimyoviy xossalari undagi elektronlar soni bilan belgilanadi; bu son esa o‘z navbatida yadro zaryadiga bog‘liq. Yadro zaryadi bir xil (ya’ni yadrosidagi protonlar soni teng) bo‘lgan barcha neytral atomlar kimyoviy jihatdan bir xil bo‘lib, bitta kimyoviy elementga mansub hisoblanadi. Ammo yadrolaridagi neytronlar soni turlicha bo‘lgani uchun ularning massalari farq qilishi mumkin (bunday atomlar bir elementning turli izotoplaridir). Neytral atomlarda elektronlar soni yadrodagi protonlar soniga teng. Bir yoki bir nechta elektronini yo‘qotgan (ionlashgan) atomlar musbat ionlar (kationlar) deyiladi. Ortiqcha elektronga ega atomlar esa manfiy ionlar (anionlar).

Molekulalar

Molekulalar — moddaning kimyoviy xossalarini saqlab qoladigan eng kichik zarrachalardir. Har bir molekula turi muayyan kimyoviy moddaga mos keladi. Molekulalar ikki yoki undan ortiq atomdan tashkil topadi va elektr jihatdan neytraldir.

Batafsil kvazizarrachalar ro‘yxatiga qarang.
Sinusoidal to‘lqinning solitonlarga parchalanishi. Bu hodisani Zabuskiy va Kruskal KdF tenglamasini sonli yechishda kuzatganlar.

Ular qatoriga quyidagilar kiradi:

Boshqa mavjud va faraziy zarrachalar

  • VIMPlar («vimPlar»; ingl. weakly interacting massive particles — kuchsiz o‘zaro ta’sirlashuvchi massiv zarrachalar) — sovuq qorong‘i materiya tabiatini tushuntirishi mumkin bo‘lgan zarrachalar sinfiga mansub istalgan zarracha (masalan, neytralino yoki aksion). Bunday zarrachalar ancha og‘ir bo‘lishi va kuchli hamda elektromagnit o‘zaro ta’sirlarda qatnashmasligi kerak.
  • VISPlar (ingl. weakly interacting sub-eV particles) — massasi elektronvoltdan kichik bo‘lgan, kuchsiz o‘zaro ta’sirlashuvchi zarrachalar..
  • SIMPlar (ingl. strongly interacting massive particles — kuchli o‘zaro ta’sirlashuvchi massiv zarrachalar).
  • Rejyon — Reje nazariyasida paydo bo‘ladigan hamda alohida Reje trayektoriyalari bilan tavsiflanadigan obyekt (rejyon atamasini V. N. Gribov kiritgan).

Tezlikka ko‘ra tasniflash

  • Tardionlar yoki bradionlar yorug‘likdan sekin harakatlanadi va tinchlik massasi nolga teng emas. Ularga massasiz zarrachalardan tashqari barcha ma’lum zarrachalar kiradi.
  • Luksonlar yorug‘lik tezligida harakatlanadi va tinchlik massasiga ega emas. Ularga foton va glyuon (shuningdek, hali kashf etilmagan graviton) kiradi.
  • Taxionlar yoki dromotronlar — yorug‘likdan tez harakatlanadigan va mavhum massaga ega faraziy zarrachalardir.
  • Superbradionlar — yorug‘likdan tez harakatlanadigan, ammo haqiqiy massaga ega faraziy zarrachalardir.

Havolalar