Kvant elektrodinamikasi

Tabiat hodisalarini bayon qiluvchi fizik nazariyalar ichida shubhasiz eng aniq va mukammal nazariyalardan biri bu — kvant elektrodinamikasi sanaladi. Xususan, kvant elektrodinamikasi yordamida fiziklar, fotonlar — yorug‘likni tashkil qiluvchi eng kichik birliklar ekanligini tasdiqlashga muvaffaq bo‘lishdi hamda ularning zaryadlangan zarralar bilan qanday o‘zaro ta’sirlashishini tasvirlab beruvchi ixcham va ajoyib matematik modelni barpo qilishdi. Ushbu modelga asoslanib esa, XX-asr ikkinchi yarmi fizikasi yanada ulkan qadamlar bilan olg‘a ketdi.

Kvant elektrodinamikasining (KED) tamal toshini 1928-yilda ingliz fizigi Pol Dirak qo‘ygan. Keyinchalik, 1940-yillar yakunidan boshlab mazkur nazariyani yetuk fiziklar Richard Feynman, Julian Shvinger, hamda, Sin-Itiro Tomonagalar tomonidan yanada rivojlantirildi. Kvant elektrodinamikasining asosiy mohiyati shundaki, zaryadlangan zarralar (elektronlar) o‘zaro ta’sirlashib, fotonlarni yutadi yoki aksincha, chiqaradi. Fotonlar esa, o‘z navbatida elektromagnit kuchlarni o‘zi bilan tashib yuradi. Shunisi qiziqki, garchi mazkur fotonlar o‘zaro ta’sir kuchlarini ta’minlab beruvchi vazifasini bajarsa hamki, haqiqatda esa «ko‘rib» bo‘lmaydi, chunki ular «virtual« zarralardir. Ularning mavjudligi esa, bilvosita bilinadi: o‘zaro ta’sirlashuvchi zarrachalar, fotonlarni yutishi yoki chiqarishida, o‘zining yo‘nalishini, yoki tezligini o‘zgartiradi. Tasavvur uchun murakkab bo‘lgan bunday o‘zaro ta’sirlarni esa, olim Richard Feynman ishlab chiqqan to‘lqinli «Feynman diagrammalari« vositasida tushuniladi va grafik ko‘rinishda ifodalanadi. Ushbu diagrammalarga ko‘ra fiziklar muayyan o‘zaro ta’sirlar uchun ehtimollik ko‘rsatkichlarini hisoblab chiqadilar.

Kvant elektrodinamikasiga ko‘ra, elektronlar qanchalik ko‘p sondagi virtual fotonlar bilan almashinsa, ya’ni, o‘zaro ta’sir qanchalik darajada murakkab bo‘lsa, bunday fizik jarayonning yuz berishi ehtimlolligi shunchalik past bo‘ladi. Kvant elektrodinamikasiga asosan beriladigan ilmiy bashoratlarning aniqlik darajasi hayratlanarlidir. Masalan, elektronning xususiy magnit maydonining hisoblab chiqarilgan qiymati, keyinchalik amaliy tajribada aniqlangan qiymatiga shu darajada yaqinki, agar siz ham o‘lchashlar aniqligiga shu darajada rioya qilsangiz, Toshkent va Nyu-York oraliq masofasini odam sochi tolasi qalinligiga teng o‘lchamdagina xato o‘lchagan bo‘lardingiz.

Kvant elektrodinamikasi shuningdek fizikada yana yangi nazariyalarning paydo bo‘lishiga hamda, boshqa ko‘plab g‘oyalarning yanada rivojlanishiga omil bo‘ldi. Masalan, 1960-yillar boshida paydo bo‘lgan kvant xromodinamikasi (KXD) shunday nazariyalar sirasiga kiradi. Kvant xromodinamikasi kuchli o‘zaro ta’sirlar borasida tushuntirish beradi. Xossatan, KXD, glyuonlar deb nomlanuvchi zarrachalar tufayli kvarklarning bir joyda jamlanib tutilib turishi hodisasi bayon qilinadi. Kvarklar bu — protonlar, neytronlar va boshqa ko‘plab subatom zarrachalarni tashkil qiluvchi yanada kichik zarralardir.

Rasmda: Virtual fotonning tug‘ilishiga olib kiyuvchi elektron-pozitron annigilyatsiyasini tasvirlovchi modifikatsiyalangan badiiy diagramma. Foton o‘z navbatida keyinchalik yangi elektron-pozitron juftligiga parchalanadi. Feynmanga o‘zi ishlab chiqqan va o‘z nomi bilan ataluvchi ushbu diagramma shu darajada yoqardiki, u hatto bu diagramma tasvirini o‘zi haydagan mikroavtobus avtomobiliga ham chizdirib olgandi.