Цацраг идэвхт материалууд энерги хадгалагдах хуулийг зөрчиж маш их хэмжээний энерги ялгаруулдаг учир 1800 -аад оны сүүлээр судлаачид энэ төрлийн бодисуудыг сонирхон судалж эхэлсэн байдаг. 1900 -аад оны эхээр Мари Кюри эдгээр их энергитэй цацрагууд атом нэг төрлөөс нөгөөд шилжихэд үүсэж байгааг харуулж, үүнээс хойш хэдэн арван жилийн турш эрчимтэй судалсны эцэст судлаачид хагас задралын хуулийг тодорхойлж, эдгээр бодисуудын шинж чанарыг бүрэн тодорхойлсон боловч яагаад, ямар механизмаар эдгээр хувирлууд болдгийг тодорхой болгож чадаагүй. 1933 онд Энрико Ферми бета задралын загвар буюу нэг нейтрон протон, электрон гэсэн 2 бөөм болж задардаг гэсэн таамаг гаргасан нь туршилтуудтай сайн тохирсон. Хачирхалтай нь уг туршилтуудаас нэг задралаар цацарсан электронуудын энерги харилцан адилгүй байсан. Эйнштейний харьцангуйн тусгай онолоор (E=mc2) электроны энерги нейтрон болон протоны энергийн ялгаагаар, үргэлж адилхан байх ёстой. Ферми үүнийг шийдэхдээ задралын үед нейтроноос электронтой хамт нейтрино гэх шинэ бөөм энерги хуваан цацардаг гэж үзсэн. Мөн энэ бөөм үүсэх механизм нь шинэ харилцан үйлчлэл байхаас зайлахгүй байв. 1956 онд анх Клайд Кован тэргүүтэй эрдэмтэд 1942 онд Ван Ганчаны дэвшүүлсэн санаагаар нейтриног илрүүлсэн байдаг. Нейтрино нь цэнэггүй (одоог хүртэл массын хэмжиж чадаагүй) тул шинэ харилцан үйлчлэлийн зөөгч бөөм гэж үзэж болохоор байсан. Хэрэв нейтрино зөөгч бөөм юм бол фотон шиг цэнэггүй, массгүй шахам учир хаан ч хүрч уг шинэ үйлчлэлийг дамжуулах болох нь. Гэвч энэ үйлчлэл цөм дотор л явагдаж байсан болохоос молекулууд, биес хооронд явагдахгүй байсан нь нейтрино зөөгч бөөм биш гэж дүгнэхэд хүргэсэн. Хожим нь энэ шинэ харилцан үйлчлэлийг сул харилцан үйлчлэл гэж нэрлэсэн. Цаашид бөөмсийн хурдасгуур дээр нээсэн олон төрөл эгэл бөөмс болон тэдгээрээс бүтсэн цацраг идэвхт задралаас нейтрино нь зөөгч бөөм нь биш гэдгийг бас зөөгч бөөмсийг нь тодорхойлсон. Мөн эдгээр задралуудаас мюон, тау зэрэг электронтой адил сул харилцан үйлчлэлд өртдөг бөөмсийг илрүүлсэн байдаг. Эгэл бөөмсийн судалгаанд электрон, мюон, тау, болон харгалзах нейтринонуудыг лептон гэх бүлэг болгон авч үздэг. Эдгээр бөөмс болон ангиллын талаарх мэдээллийг бидний өмнөх хүчтэй үйлчлэлийн талаарх [1] нийтлэлээс уншиж болно. Үүнээс гадна энэ нийтлэлд дурдсан зургаан төрөл кваркуудын хүнд нь хөнгөнрүүгээ хүнд лептон цацаргах замаар шилждэг байна. Өнөөдөр шинжлэх ухаан нейтрино, лептон, кваркууд нь сул харилцан үйлчлэлд өртдөг гэдгийг тодорхойлоод байна. Эдгээр бөөмсийг масстай нь харьцуулан Зураг 1. д харуулсан байна.
.png?w=1000)
Зураг 1 Эгэл бөөмсийн үелэх систем
Дээр дурдсан олон задралууд дундаас сул харилцан үйлчлэлээр бөөмсийн масс ба цэнэг өөрчлөгдөж байсан нь энэ үйлчлэлийг зөөгч бөөмс нь масстай бас цахилгаан цэнэгтэй байх ёстой гэдгийг харуулдаг. Зөөгч бөөм масстай учир сул харилцан үйлчлэл маш ойр зайд буюу нэг нейтрон протоны хэмжээсийн (буюу 10-15 м) зайд явагдана. Одоо сул харилцан үйлчлэл нь цэнэггүй, масстай Z зөөгч бөөм, цэнэгтэй, масстай бөөмийг W гэнэ. W бөөм нь эерэг болон сөрөг цахилгаан цэнэгтэй хоёр янз байна. Эдгээр бөөмсөөр сул харилцан үйлчлэл дамжих механизмыг Зураг 2. -д харуулсан.
.png?w=1000)
Зураг 1. Сул харилцан үйлчлэлийн механизмыг харуулсан Фейнманы диаграмм
Сул харилцан үйлчлэл зөөгч бөөмс нь цэнэгтэй гэдгээс сул болон цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлүүдийн хооронд холбоо байгаа нь харагддаг. 1968 онд энэ хоёр яаг яаж холбогдож байгааг Шелдон Глашов, Абдул Салам, Стевэн Вайнберг нар цахилгаан сул онолоор үзүүлсэн. Энэ онолд W-, W+, Z, фотон зэрэг зөөгч бөөмс нь нэг цахилгаан-сул квант байна. Энэ онол нь зөвхөн маш их энерги температуртай үед буюу их тэсрэлтийн эхний мөчид л биелэх боломжтой юм. Их тэсрэлтээс хойших тэлэлтийн явцад ертөнц хөрөх тусам эдгээр 2 хүч нь салж өнөөдрийн бидэнд мэдрэгддэг хэлбэрээ олсон байна.
Энэ сул харилцан үйлчлэлийг ойлгосноор бидний мэдсэн нэг чухал зүйл бол манай нар болон бусад одон дээр явагддаг цөмийн нэгдэх урвалын механизм юм. Манай нартай адил жижиг однууд дээр нэгдэх урвалын эхний алхам нь хоёр протон нэгдэх ба энэ нь тийм амар явагддаггүй. Хүчтэй харилцан үйлчлэл ерөөсөө тэднийг барьцалдуулах боломжгүй байдаг. Цөөхөн тохиолдолд тэдгээр хоёр протон нь сул харилцан үйлчлэлийн W+ бозоны ачаар холбогддог. Энэ нь нэг протон нь нейтрон, позитрон, нейтрино болон задарснаар нейтрон, протон хоёр нь хоорондоо хүчтэй харилцан үйлчлэлээр холбогдоно. Үүнээс хойш He үүсэх процесс өрнөнө. Хөнгөн цөм хүнд цөмд нэгдэхдээ хүчтэй харилцан үйлчлэлээр холбогдоно. Ингэж үүссэн хоёр He үйлчлэлцсэнээр ахин He болон хоёр протон үүсэж ахин эхэлнэ. Энэ механизмыг Зураг 3. -д харуулжээ. Энд гинжин урвалын явцад ялгарч байгаа хөх өнгөтэй долгионтой шугамууд нь бидэн рүү ирж байгаа гэрэл буюу энергийн нэг эс ширхэг нь юм.
.png?w=1000)
Зураг 1. Наран дээрх цөмийн нэгдэх гинжин урвал
[1]
П.Баттогтох, Ч. Содбилэг, Б. Даариймаа, Конфайнмент үзэгдэл,
"Эрдэм"сонин
9-р
сар.
Зохиогч: П.Баттогтох, Ч. Содбилэг