Tutqich bermas graviton

Maktabimizda sport zalida shiftdan osilib turadigan gimnastika halqasi bor edi. U paytlar men hali ancha kichkina va tabiiyki yengil edim. Qolaversa, jismoniy mashqlarga nisbatan hozirgidan ko‘ra jur’atliroq bo‘lgan bo‘lsam kerak. Harholda, o‘shanda sport zaldagi gimnastika halqasida tez-tez shug‘ullanib, osilib o‘ynash bahonasida turli mashqlarni qo‘rqmay bajarardim. Ayniqsa menga halqada muvozanat saqlagach, havoda o‘z atrofimda aylanib sakrab yumshoq matga irg‘ib tushish mashqi yoqardi. Biroq… shunday sakrashlarning birida men beso‘naqay harakatim tufayli noto‘g‘ri irg‘ib, juda noqulay yiqildim. o‘shanda oqsoqlangancha zaldan chiqib kelar ekanman, qaytib halqadan sakrashga urinmaydigan darajada yurak oldirib qo‘ygan edim.

Lekin, ushbu achchiq saboq keyinchalik menga o‘zim yoqtirgan tarzda, ilmiy yondoshuv bilan mulohaza yuritish uchun ham asos bo‘lgan edi. Men katta sinflarga o‘tganimda va ayniqsa oliygohda o‘qiyotganimda, inersiya mavzusi yuzasidan ancha-muncha bilimlarni egalladim va unda vektorlarning o‘zaro ko‘paytirilishi, hamda, differensiallash bo‘yicha hisob-kitob qonuniyatlari bilan yaqindan tanishdim.

Xullasini aytganda, o‘sha yiqilish menga og‘irlik kuchining naqadar xatarli bo‘lishi mumkinligini va agar uni (muvozanatni) muntazam nazoratda tutilmasa, odamni yerga chalpak qilishi mumkinligini o‘z tanamda his etish orqali yaxshilab tushunib olgan edim. Esdan chiqmaydigan bo‘lib tushunib olgan edim desam ham to‘g‘ri bo‘lsa kerak.

Albatta, og‘irlik kuchi bilan ushbu olamda yashayotgan har bir tirik jon, har bir inson tug‘ilishidanoq to‘qnash keladi. 1 yosh atrofidagi go‘dak bolakay ilk qadamlarini tetapoya qilar ekan, u o‘shandayoq og‘irlik kuchining nima ekanini o‘z tanasida his eta boshlaydi. U qadam tashlashni ongli ravishda nazorat qilishni mukammal o‘rgangunicha, bir necha marta qoqiladi, yiqiladi va yumalab ham ketadi. Umuman olganda, fiziologlarning fikriga ko‘ra, og‘irlik kuchini his qilish, ya’ni, yiqilib tushishdan cho‘chish hissi odamga instinktiv berilgan emish.

Agar, ushbu fikrga qo‘shiladigan bo‘lsak, demak, gravitatsiya — hamma odam hayotining ilk lahzasidanoq to‘qnash keladigan va kurashishga kirishadigan eng birinchi kuch bo‘lar ekan. Biz har soniya, har onda uning ta’sirini his etib turamiz. Chunki, har bir nafas olib-chiqarishimizga, yurak ritmimizga, qadam tashlashimizga va umuman, tanamizdagi hamma-hamma jarayonlarga gravitatsiya muntazam ta’sir etib turadi va tanamizning har bir a’zosi unga qarshi muntazam kurashishiga to‘g‘ri keladi. Biz aynan gravitatsiyaga qarshilik ko‘rsatish uchun ham muayyan kuch-quvvat, energiya sarflab yashaymiz.

Lekin, shuni ham unutmaslik kerakki, aynan gravitatsiya bizning eng kuchli himoyachimiz hamdir. Aynan gravitatsiya sababli biz ona sayyoramiz bag‘rida bemalol yuramiz. Gravitatsiya bizni Yerga bog‘lab turadi va ochiq koinotga chiqib darbadar ketishimizdan saqlaydi. Bizga hayot uchun favqulodda zarur narsalar — suv va havoni ham aynan gravitatsiya tutib turadi va ochiq koinotga tarqab ketishidan ihota qiladi. Yerimizni Quyosh atrofidagi orbitasida barqaror turishi ham aynan gravitatsiya sabablidir.

Ushbularni mulohaza qilib ko‘rilsa, gravitatsiya — Koinotdagi eng katta kuch ekan degan xulosaga kelish tabiiy. Lekin, qizig‘i shundaki, agar boshqa kuchlar bilan taqqoslansam gravitatsiya unchalik ham katta kuch emas. Keling, gravitatsiyaning kuchini elektromagnit kuchi bilan solishtiramiz. Elektromagnit kuchi — temirni magnitga, elektronni protonga tortilishini ta’minlovchi kuchdir. Gravitatsiyadan farqli o‘laroq, elektromagnit kuchi jismlarni nafaqat tortishishini, balki itarilishini ham ta’minlay oladi. Gravitatsiya esa faqat tortadi.

Xo‘sh, qanday qilib ushbu fundamental kuchlarni o‘zaro taqqoslash mumkin?

Keling shunday tasavvur qilamiz: Koinotda atiga ikkita jism mavjud va bizda ular orasidagi gravitatsiya kuchini aniqlash imkoni bor (boshqa jismlarni inobatga olmaymiz). Ushbu obyektlar orasidagi ta’sir qilayotgan gravitatsiya kuchini Nyutonning quyidagi formulasidan foydalanib aniqlashimiz mumkin:

bu o‘rinda — F_g — ikki obyekt o‘rtasidagi gravitatsiya kuchi, m va m′ — obyektlarning massalari; d — obyektlar orasidagi masofa; G esa — gravitatsiya doimiysi.

Fizikada formulalar bilan ishlashda o‘lchov birliklariga alohida ahamiyat qaratish lozim. Agar, yuqoridagi formulada massani gramm bilan, masofani santimetr va G ni esa yana boshqa murakkabroq birlik bilan o‘lchasak, unda gravitatsiya kuchi, ya’ni, F_g ni biz dina birligida hisoblab chiqqan bo‘lamiz. Biroq, astronomik hisob-kitoblar uchun dina noqulay birlik. Biz hali ushbu maqola so‘ngiga yaqin ushbu birlikdan voz kechib yuboramiz.

Demak, keling endi hisob-kitoblarni o‘ziga o‘tamiz. G ning qiymati butun olamda bir xil. U universial fizik doimiylar sirasiga kiradi va shuning uchun ham «gravitatsiya doimiysi» deb yuritiladi. Gravitatsiya doimiysining qiymati 6,67·10⁻⁸ ga teng.

Tushunishga osonroq bo‘lishi uchun, biz qarayotgan obyektlarning massasi bir xil deb qabul qilamiz. Ya’ni, m=m′, m×m′= m×m= m². Ushbu obyektlar oraliq masofasi ham 1 sm bo‘laqolsin. Unda, d=1, d²=1 bo‘ladi. Hamma narsa 1 ga teng bo‘lib, ketgach, yuqoridagi, gravitatsiya kuchi formulasida faqat G ning o‘zi va m² qoladi. Ya’ni, F_g =0,0000000667× m².

Endi esa, elektromagnit kuchni ko‘rib chiqamiz. Uni F_e bilan belgilaymiz.

Nyuton tomonidan tortishish qonuni kashf etilishidan roppa-rosa 1 asr o‘tib, fransuz harbiy muhandisi va fizik olimi Sharl Ogyusten de Kulon tomonidan zaryadlangan obyektlar orasida ta’sir qiluvchi elektromganit kuch uchun ham, Nyutonning tortishish kuchi formulasiga juda o‘xshash formula keltirib chiqarildi.

Biz yuqorida orasida gravitatsiya kuchi ta’sir qilayotgan ikki obyektni tasavvur qilgan edik. Endilikda, tasavvurimizni biroz boyitamiz va o‘sha ikki obyekt elektr zaryadiga ham ega deb olamiz. Elektromagnit kuchi ham tortishish va ham itarish kuchiga ega ekanligini inobatga olib, o‘sha obyektlarning birining zaryadi manfiy, ikkinchisiniki esa musbat deb qabul qilamiz. (Aslidaku, har ikkala obyekt bir xil zaryadga ega bo‘lsa ham, elektromagnit kuch qiymati o‘zgarmaydi; u faqat itarilish kuchi sifatiga o‘tadi xolos).

Kulon elektr zaryadiga ega ikkita obyekt orasidagi elektromagnit kuchi quyidagicha formula orqali ifodalanishini ko‘rsatib bergan:

Bunda: q va q′ — obyektlarning zaryadi; d esa ular orasidagi masofa.

Ko‘rib turganingizdek, Kulon formulasi va Nyuton formulasi haqiqatan ham juda-juda o‘xshaydi.

Agar, masofani santimetr bilan, elektr zaryadini esa elektrostatik birliklar bilan o‘lchasak, formulaga gravitatsiya doimiysi singari qandaydir konstanta kiritishga ehtiyoj qolmaydi. Albatta, buning uchun har ikkala obyekt vakuumda joylashgan bo‘lishi lozim. Yodingizda bo‘lsa, so‘zimiz avvalidayoq, biz qarayotgan obyektlar koinotda yolg‘iz, ya’ni, faqat ushbu ikki obyekt mavjud deb tasavvur qilib olgan edik. Shunga ko‘ra, ular orasida vakuumdan bo‘lak narsa bo‘lishi mumkin emas. Ushbu birliklar va shartlarni inobatga olsak, obyektlar orasidagi ta’sir qilayotgan elektromagnit kuch ham dina birligida o‘lchanadi.

Endi, ushbu, ikkinchi misol, ya’ni, elektromagnit kuch uchun ham shartlarni soddalashtiramiz va birinchi obyektning elektr zaryadi qiymati ikkinchi obyektning elektr zaryadi qiymati bilan bir xil deb qabul qilamiz. Ya’ni, q=q′.

Shu o‘rinda, zaryadlardan biri manfiy, ikkinchisi musbat ediku, formulada ularning ishorasi qayoqqa ketdi?! – degan savol uyg‘onishi mumkin. Albatta, misol yaqqol tushunarli bo‘lishi uchun, q larning birining oldiga «+», ikkinchisiga esa «‒» qo‘yib yozish mumkin edi. Shu tarzda, agar, elektromagnit kuchning (ya’ni, F_e) qiymati manfiy bo‘lsa, obyektlar o‘zaro tortishishini; va aksincha, u musbat bo‘lsa, obyektlar itarilishini yaqqol ifodalash mumkin. Lekin, bizning muddaomiz uchun bu muhim emas. Chunki, bunda itarilish ham, tortishish ham bitta narsa — elektromagnit kuchning boshqa-boshqa shaklda namoyon bo‘lishi xolos. Ishora ko‘rsatkichidan qat’iy nazar, kuchning kattaligi bir xil qolaveradi. Shu sababli, biz keyingi o‘rinlarda ham q lar uchun ishoralar qo‘yib o‘tirmaymiz.

Demak, biz har ikkala obyektlar zaryadi o‘zaro teng deb oldik. Ya’ni, q=q′; qq′= qq=q². Endi, mazkur zaryadlangan obyektlar orasidagi masofa aniq 1 sm ga teng deb olsak, d=1 va d²=1 bo‘lib chiqadi. Unda, Kulon formulasi quyidagicha shaklga kelib qoladi: F_e=q².

Endi tasavvurimizdagi tajribaga xulosalar yasaymiz. Demak, bizda, oraliq masofasi 1 sm ga teng bo‘lgan ikkita obyekt mavjud. Ular bir xil qiymatdagi zaryadga ega va ularning massalari ham bir xil. Ular orasida ham gravitatsiya va ham elektromagnit kuch ta’sir qilmoqda.

Endi gravitatsiya va elektromagnit kuchlarini o‘zaro taqqoslaymiz. Buning uchun, Nyuton va Kulon formulalarining o‘zimiz soddalashtirgan ko‘rinishlarini, ya’ni, F_g=0,0000000667m² va F_e=q² ning o‘zaro nisbatini olamiz. Nisbat quyidagicha ko‘rinish oladi:

Maxrajdagi noqulay o‘nli kasrdan qutulish uchun uni 1 taqsim 0,0000000667 tarzida alohida kasr qilib chiqarib olamiz. Yoki, 1: 0,0000000667=15000000 tarzida butun son qilib olishimiz ham ancha qulay bo‘ladi. Unda, elektromagnit va gravitatsiya kuchlarining nisbati formulasi quyidagicha ko‘rinish oladi:

Yanada soddalashtirsak,

bo‘ladi.

Biz har ikkala kuchni dinada o‘lchaganimiz sababli, nisbatdagi bo‘linishlar natijasida o‘lchamliklar qisqarib ketadi va biz toza, «sof son» keltirib chiqaramiz. Demak, biz ko‘rib chiqayotgan kuchlardan biri ikkinchisidan qandaydir aniq bir son marotaba katta bo‘lar ekan va bunda qaysi o‘lchov birliklaridan foydalanishimizning ahamiyati yo‘q.

Endi, mazkur ikki kuchning o‘zaro nisbatini aniqlamoqchi bo‘lsak, unda, formuladan ko‘rinib turibdiki, biz q/m kattalikni topishimiz shart. Demak, bizga zaryad va massaning aniq qiymatlari kerak bo‘ladi.

Avvaliga zaryadni ko‘rib chiqamiz.

Tabiatda barcha-barcha obyektlar nihoyatda kichik va mayda bo‘lgan subatom zarralardan tarkib topgan bo‘ladi va olimlar ushbu subatom zarralarni uch xil sinfga tasniflashadi.

Birinchi turkum zarralarning zaryadi mavjud bo‘lmaydi, yoki, ularning zaryadi 0 ga teng deyiladi. Bunday zarralarga misol qilib, neytron va neytrinoni ko‘rsatish mumkin. Ularning shuningdek neytral zarralar ham deyiladi.

Ikkinchi turkum zarralarning zaryad ishorasi musbat bo‘ladi. Bu turkumga proton va pozitron mansub bo‘lib, ular boshqa xossalariga ko‘ra farqlansa-da, lekin, zaryadi doimo bir xil bo‘ladi. Ularning zaryad ko‘rsatkichlarini +1 deb belgilash o‘rinlidir.

Uchinchi turkum zarralarning zaryad ishorasi manfiy bo‘lib, ularni −1 bilan belgilanadi. Ushbu turkumga elektron va antiproton mansubdirlar.

Bundan kelib chiqadiki, agar obyekt faqat neytral zarralardan tashkil topgan bo‘lsa, yoyinki, uni tashkil qiluvchi zarralarning qanchasi musbat zaryadli bo‘lsa, qolgan yana shunchasi manfiy zaryadli bo‘lib, ya’ni, obyekt teng sondagi musbat va manfiy zarralardan tarkib topgan bo‘lsa, uning umumiy zaryadi ham nolga teng bo‘ladi. Bunday obyekt uchun q=0 bo‘lib, uning massasi qanchalik katta bo‘lmasin, q/m nisbat baribir 0 ga teng chiqaverardi. Unda, biz ko‘rayotgan elektromagnit va gravitatsiya kuchlari nisbati, ya’ni, F_e/F_g =0 bo‘lib qoladi. Ma’lumingizkim, gravitatsiya nolga teng bo‘lishi mumkin emas. Bunday bo‘lishi, obyektning umuman massaga ega bo‘lmasligini taqozo etadi. Shu sababli, neytral zaryadli obyektlar misolida olib qarasak, gravitatsiya kuchi elektromagnit kuchdan ko‘ra katta bo‘laveradi (chunki, bu misolda elektromagnit kuchning o‘zi yo‘q, yoki, u 0 ga teng). Demak, neytral zarrali obyektlar bilan tajriba, bizning gravitatsiya va elektromagnit kuchlarni taqqoslash mulohazamiz uchun yaramaydi. Shu sababdan, bu mulohazaning qizig‘i ham qolmaydi.

Qizig‘i shundaki, yuqorida aytilganlar, siz bilan bizni o‘rab turgan real jismlar, jumladan Yer va Quyosh uchun ham o‘rinlidir. Haqiqatan ham, Quyosh va Yerning elektr zaryadlari yig‘indisi nolga teng bo‘ladi va shu sababli, Yer orbitasini hisoblashda butun e’tiborni gravitatsiya kuchiga qaratish kifoya qiladi.

Keling endi, maksimal zaryadga ega obyektlarni misol qilib, mulohazani yangidan boshlaymiz.

Modomiki biz zaryadni maksimal qilib olmoqchi ekanmiz, unda, obyekt tarkibidagi neytral zarralardan voz kechmishimizga to‘g‘ri keladi. Chunki, ushbu neytral zarralar massani ortishiga o‘z hissasini qo‘shgani bilan, uning zaryadning ortishiga hech qanaqa ta’sir ko‘rsatmaydi. Bu esa, nisbat formulasida massa tomonidan zaryadga nisbatan qo‘llangan g‘irromlikka aylanadi. Boz ustiga, biz qarayotgan obyekt teng sondagi musbat va manfiy zaryadlangan zarralardan tashkil topgan bo‘lishi ham mumkin emas. Chunki, bunda qarama-qarshi ishorali zaryadlar bir-birini o‘zaro neytrallab yuboradi va yana massa g‘olib chiqaverardi. Shu sababli, nisbat formulasida adolat qaror topishi uchun, biz tekshirmoqchi bo‘lgan obyektlarning biri faqat bir musbat, ikkinchisi esa faqat manfiy zaryad ishorasiga ega subatom zarralardan tashkil topgan deb olishimiz zarur bo‘ladi.

Bu o‘rinda, yana bir muhim jihatga e’tibor qaratish lozim. Garchi, zaryadga ega bo‘lgan zarralarning har biri bir xil qiymatdagi (yoki −1, yoki +1) zaryad tutsa hamki, biroq, ularning massasi turlicha bo‘lishi mumkin. Bizga massasi eng kichik bo‘lgan zaryadlangan zarralardan tashkil topgan obyektlar zarur bo‘ladi. Shunda, imkon qadar kichik massada imkon qadar katta zaryad yig‘ishga muvaffaq bo‘lamiz va q/m ning qiymati ham eng katta bo‘ladi.

Fizikadan ma’lumki, massasi eng kichik bo‘lgan manfiy zaryadli zarracha bu — elektrondir. Massasi eng kichik musbat zaryadli zarra esa pozitrondir. Ushbu zarralar uchun q/m nisbati, boshqa istalgan zarralar uchun olingan nisbatdan katta bo‘ladi.

Endi, shartlarni aniqlab, vaziyatni oydinlashtirib oldik. Tasavvurimizdagi misol uchun, birinchisi faqat elektronlardan va ikkinchisi faqat pozitronlardan tarkib topgan ikkita obyekt olamiz. Ushbu obyektlarni tashkil qiluvchi elektron va pozitronlarning umumiy soni teng. Ular orasida muayyan qiymatga ega elektromagnit kuch va yana qandaydir kattalikdagi gravitatsiya ta’sir qiladi.

Agar, birinchi obyektdagi elektronlar sonini 3 marta ko‘paytirsak va shunga muvofiq, ikkinchi obyektdagi pozitronlar soni ham 3 martaga ko‘paytirilsa, unda, elektromagnit kuch qiymati ham 3×3=9 marta ortadi. Lekin bunda, har ikkala obyektning umumiy massasi ham shuncha marta ortadi va gravitatsiya ham 3×3=9 marta ko‘payadi. Qarabsizki, har ikkala kuch ham teng miqdorda ortmoqda va demakki, proporsionallik saqlanaveradi.

Basharti, bizni faqat elektromagnit va gravitatsiya kuchlarining o‘zaro nisbati qiziqtirayotgan ekan, ushbu nisbat esa o‘z navbatida o‘zgarishsiz qolaverishi vajidan, obyektlardagi elektron va pozitronlarning ham sonining ahamiyati qolmaydi. o‘z-o‘zimizni murakkab hisob-kitoblar bilan qiynamaslik uchun, har ikkala obyektni atiga bitta elektron va pozitrondan iborat deb olish ham biz qarayotgan masalaning mohiyatiga zig‘ircha ta’sir o‘tkazmaydi.

Demak, biz bir-biridan 1 sm masofada turgan bir dona elektron va pozitronlarni qaraymiz. Aynan shu sistema, bizga elektromagnit va gravitatsiya kuchlarining bir-biriga nisbatining maksimal qiymatini beradi.

Shunisi qiziqki, elektron va pozitronni massasi teng. Agar grammlarda ifodalansa, elektronning ham, pozitronning ham massasi 9,1·10⁻²⁸ grammga teng bo‘ladi (agar sizga yanada yaqqol tasavvur kerak bo‘lsa, unda elektronning massasi 0,00000000000000000000000000091 gramm deb tushuning, pozitron ham aynan shunday massaga ega).

Elektronning elektr zaryadi ham pozitronning elektr zaryadiga teng bo‘lib, ularning faqat ishoralari turlichadir. Biz qo‘llayotgan elektrostatik birliklarda elektron va pozitronning elektr zaryadlari 4,8·10⁻¹⁰ ga teng (0,00000000048)

Zaryadning qiymatini massaning qiymatiga bo‘lsak, 5,3·10¹⁷, yoki, 530000000000000000 soni kelib chiqadi.

Biroq, yodingizda bo‘lsa, formula F_e/F_g=(q/m)² edi, ya’ni, kuchlarning o‘zaro nisbatini aniqlash uchun, q/m ning qiymatini yana kvadratga ham ko‘tarish kerak. 5,3·10¹⁷ni kvadratga ko‘tarilsa, 2,8·10³⁵ kelib chiqadi (280000000000000000000000000000000000). Endi yana bir muhim ko‘paytuvchi, ya’ni, 15000000 ni yodga olish vaqti keldi. Demak, 150000000 ni 2,8·10³⁵ ga ko‘paytirishimiz zarur. Natija esa favqulodda katta son, ya’ni, 4,2·10⁴² ga teng bo‘ladi. Bu degani, 4 200 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 demakdir.

Bundan shunday xulosa qilish mumkinki, agar sharoitlar to‘g‘ri tanlangan bo‘lsa, elektromagnit kuchi gravitatsiya kuchidan juda-juda katta bo‘lishi mumkin ekan.

Amalda esa, bizni o‘ran turgan atrof-muhitda elektron-pozitron sistemalari mavjud emas. Chunki, pozitronlar deyarli yo‘q. Bizning Koinotimiz esa, asosan elektronlar va protonlarning o‘zaro tortishish evaziga barqaror turadi. Proton esa elektrondan 1836 marta katta bo‘lib, shu sababli, gravitatsion kuch ortishi elektromagnit kuchning ortishidan ancha katta bo‘ladi. bu holatda F_e/F_g=2,3·10³⁹ ga teng bo‘ladi.

Fizika olamida bu ikkala kuchdan yana boshqa va yanada kattaroq kuchlar ham amal qiladi. bular kuchli va kuchsiz o‘zaro yadroviy ta’sir kuchlaridir. Ushbu kuchlar o‘z kattaligi bo‘yicha gravitatsiyadan ancha kuchlidir.

Demak, xulosa qiladigan bo‘lsak, shunday fikr kelib chiqmoqdaki, bizga hayotimizning ilk lahzasidanoq ta’sir ko‘rsatib, butun umr oyog‘imizni Yerga bog‘lab turadigan gravitatsiya kuchi aslida tabiatdagi eng bo‘sh, sust kuchlardan bir ekan xolos. Tabiatda undan chandon ustun boshqa fizik kuchlar mavjud ekan. Shu sababli ham, gravitatsiya kuchi bu odamga ta’sir qiladigan eng birinchi, lekin kuchi bo‘yicha eng oxirgi kuch desak adolatdan bo‘ladi.

Unda nega gravitatsiya kuchi shunchalik katta ko‘rinadi?

Birinchidan, kuchli va kuchsiz o‘zaro ta’sirlar yadroviy jarayonlarga taalluqli bo‘lib, ular juda qisqa muddatga vujudga keladi va boz ustiga, nihoyatda kichik masofalarda — nuklonlar o‘lchamlari masofalarida amal qiladi. Elektromagnit va gravitatsiya kuchlari esa ulkan masofalarda ham o‘z kuchini ko‘rsata oladi. Lekin bunda, elektromagnit kuch ko‘pincha o‘z-o‘zini neytrallab qo‘yadi (u ham itarilish va ham tortishish bo‘lgani sababli). Shu tufayli, siz bilan biz yashab, atrof-muhitni his qilib turgan olamda gravitatsiya kuchi yakka hukmdorga aylanadi. Ustiga-ustak, Koinotdagi eng ulkan va yirik jismlarning hamma-hammasi katta massalarning yig‘indisidan iborat bo‘ladi. Massa katta bo‘lgach, shunga muvofiq gravitatsiya ham ulkan bo‘ladi. Biz ham shunday ulkan massalarning birining ustida yashaymiz.

Shunga qaramay, gravitatsiya baribir juda zaif kuchligicha qolaveradi. Masalan, siz o‘zingizning muskul kuchingiz yordamida yerdan 1 kilogrammlik toshni olib, garchi uni ulkan massali butun boshli sayyora o‘z gravitatsiyasi bilan o‘ziga tortib turgan bo‘lsa-da, bemalol ko‘tarib, hatto ancha masofaga uloqtirib ham yubora olasiz. Yoki, oddiy o‘yinchoq magnit ham, yerning tortish kuchi tutib turgan to‘gnog‘ichni yerdan tortib ola oladi. Oydinlashmoqdaki, gravitatsiya juda zaif kuch ekan. Lekin, u qanchalik zaif?

Endi quyidagicha tasavvur qilamiz: Yer faqat pozitronlardan iborat ulkan jism bo‘lsin; Quyosh esa faqat elektronlardan tashkil topgan yanada ulkan jism bo‘lsin (xayolan). Bu holatda, ushbu kosmik obyektlarni hozirgi joyida tutib turgan gravitatsiya kuchidan ko‘ra, elektromagnit kuchi orqali vujudga kelgan tortishish kuchi kattaroq bo‘lgan bo‘lur edi. Agar, Quyosh va Yer oralig‘idagi shunday elektromagnit tortishish kuchini hozirgi amaldagi gravitatsiya kuchi darajasiga tushirish uchun ularni o‘zaro uzoqlashtirish talab etilsa, unda Quyosh va Yer oraliq masofasi 33000000000000000000 yorug‘lik tili masofasini tashkil qilishi zarur bo‘lardi. Bu esa, hozirda ma’lum kuzatilayotgan Koinot chegaralaridan ham 5 million marta ulkan masofadir.

Teskari misol keltirsak. Agar Quyosh va Yer o‘rtasidagi hozir amalda bo‘lgan gravitatsiya kuchiga teng elektromagnit tortishish kuchini hosil qiladigan obyektlarning o‘lchami qanday bo‘lishi mumkin edi? Unda, Quyoshning massasi atiga 1 million tonna bo‘lib (ya’ni, million tonna elektron), Yer esa atiga 3,33 tonna pozitronlardan iborat bo‘lishi zarur bo‘lardi. Taqqoslash uchun shuni eslab o‘tish joizki, Koinotda sang‘ib yurgan kichik o‘lchamli, «mayda» asteroid ham 1 million tonna atrofida bo‘ladi. Quyosh esa hozirda 1,99·10²⁷ tonna massaga ega! 3,33 tonnani esa tasavvur qilishga qiynalmasangiz kerak. Axir bu oddiy traktor ham ko‘tara oladigan uncha katta bo‘lmagan massa xolos…

Bundan yanada g‘alati xulosalar kelib chiqadi. Masalan, hozir Quyoshga 1 million tonna elektron va Yerga 3,33 tonna pozitron joylashtirilsa, ular tufayli Yer va Quyosh o‘rtasidagi tortishish kuchi keskin o‘zgaradi va orbita parametrlari butunlay boshqacha ko‘rinish oladi. Agar, har ikkala osmon jismiga, ko‘rsatilgan miqdorda faqat elektron joylashtirilsa, unda ular orasida yuzaga keladigan elektromagnit itarish kuchi tufayli, Quyosh Yerni juda uzoq masofaga itarib yuboradi. Shunday uzoq masofaga itaradiki, Yer hozirgi Quyosh tizimi chegaralaridan ham juda uzoqqa ravona bo‘ladi.

Albatta, bu hammasi qog‘ozdagi hisob-kitoblar xolos. Elektromagnit kuchlarning shu darajada kuchli ekanligi faktining o‘zi ushbu kuchni tashuvchi, ya’ni, bir xil zaryadlangan zarralarni bir joyda to‘planishi mumkin emasligini taqozo qiladi. Chunki, ular yoki bir-birini neytrallab yuboradi, yoki, bir-birini favqulodda uzoq masofalarga itarib yuboradi.

Siz, Quyoshni futbol to‘pi kattaligidagi mayda-mayda bo‘laklarga bo‘lib, butun Quyosh tizimi bo‘ylab sochib yuborishni va keyin ushbu bo‘laklarni bir-biridan muayyan masofada turib, o‘zaro tortishib, birlashib ketmasligini ta’minlaydigan asbob yasash mumkinligini tasavvur qila olasizmi? Albatta, bu Yaratgan boshqasi uchun mutlaqo imkonsiz narsa. Lekin, million tonna elektronlarni yig‘ib, ularni futbol to‘pi kattaligida birlashtirish undan ham mushkulroq vazifadir.

Agar Koinot elektron va pozitronlardan tashkil topgan bo‘lganida edi, ular elektromagnit tortishish kuchi evaziga bir joyga to‘planib olib, bir-birlarini neytrallab yuborishardi va gamma-nurlar tarzida butun Koinotga sochilib ketgan bo‘lishardi.

Xayriyatki, Koinot elektron va protonlardan tashkil topgan va aynan ular bizning olamda asosiy zaryadlangan zarralardir. Garchi ularning zaryadlari o‘zaro qarama-qarshi bo‘lsa ham, (elektron −1, proton esa +1) ularning boshqa xossalari, xususan, massalari tamomila tubdan farq qiladi. Shu sababli ham, proton-elektron sistemasi antizarralar hisoblanmaydi va ular bir-birini neytarallashi (bir-birini yo‘q qilishi) mumkin emas.

Lekin ular aynan zaryad ishoralarining turlicha ekanligi sababidan bir-biri bilan o‘zaro tortishadi va bu faktni inkor etishning iloji yo‘q. Elektron va proton bir-biriga yaqinlashar ekan, oraliqda muayyan masofa qoladi va natijada vodorod atomi vujudga keladi.

Protonlar elektromagnit kuchni ham yengib o‘tib, bir-biri bilan zich tarzda jipslashib olishi mumkin. Chunki, ular orasida elektromagnit itarilish kuchidan ko‘ra kuchliroq bo‘lgan, qisqa muddatli yadroviy o‘zaro ta’sir mavjud bo‘ladi. Protonlarning shunday o‘zaro birikishidan vodoroddan boshqa elementlarning ham atomlari vujudga keladi.

Demak, keling endi umumiy xulosalarni yasaymiz:

Yadroviy kuchlar — atom yadrosida hukmron bo‘ladi; elektromagnit kuchlar esa atom miqyosida hukmron bo‘ladi; gravitatsiya esa massasi ulkan astronomik obyektlarning fazodagi joylashuvini belgilaydi.

Gravitatsiya kuchining naqadar ulkan miqyosda — butun boshli Koinotda hukmron ekanini inobatga olsak, shunga qaramay uning kuchi naqadar zaifligini eslasak, nega fiziklarning gravitatsiyadan hafsalasi pir bo‘lib, ishtiyoqi xunob bo‘lishi oydinlashadi.

Tabiatda turli xil kuchlar zarrachalar tomonidan tashiladi. Masalan, biz ta’kidlagan eng qudratli kuch — yadroviy kuchlar pi-mezonlar deb nomlanadigan zarrachalar vositasida tashiladi. Elektromagnit kuchni esa fotonlar tashiydi. Kuchsiz o‘zaro ta’sirlar vositachisi bo‘lgan zarrachani olimlar «w-zarracha» deb ataydilar. Uni inglizcha weak — zaif, kuchsiz ma’nolaridagi so‘zning bosh harfidan olingan.

Gravitatsiya ham zaif bo‘lsa-da, harholda sezilarli kuch bo‘lganligi uchun, uni ham qandaydir zarrachalar tashishi turgan gap.

Fiziklar gravitatsiyani tashuvchi zarrachani graviton deb nomlaganlar. Nazariy fizika gravitonning xossalarini ham aniqlab bo‘lgan. Unga ko‘ra, graviton elektr zaryadga ega bo‘lmagan, ya’ni, neytral zaryadli zarrachadir. Boz ustiga, graviton massaga ham ega emas. Massasi bo‘lmagandan ushbu zarracha yorug‘lik tezligida harakatlanishi mumkin. Graviton barqaror zarracha bo‘lib, u elementar zarra, ya’ni, tarkibiy qismga bo‘linmaydi. Ya’ni, u shunday yaratilgan.

Agar mutolaachilar ichida neytrino bilan tanishlar bo‘lsa, uning va gravitonning xossalari o‘zaro juda-juda o‘xshashligini payqagan bo‘lishsa ajab emas. Haqiqatan ham, ushbu ikki elementar zarracha bir-birining ko‘p xossalarini takrorlaydi. Neytrino ham massaga ega emas va u ham yorug‘lik tezligida harakatlanadi. Neytrinoning ham elektr zaryadi neytraldir.

Shunga qaramay, graviton va neytrino muayyan farqlarga ham ega. Neytrino ikki xil bo‘ladi: elektron neytrino va myu-mezon neytrino. Ularning har ikkalasi o‘z antizarrasiga ega. Bu degani, tabiatda neytrinoning to‘rt xil shakli mavjud demakdir. Graviton esa yakka zarrachadir. U bir vaqtning o‘zida ham o‘zi uchun antizarra bo‘ladi.

Gravitonning spini 2. Neytrino esa, aksariyat subatom zarrachalar singari ½ spinga ega (shuningdek, 0 spinga ega bo‘lgan ayrim mezonlar hamda, spini 1 bo‘lgan foton mavjud).

Endi balki, fiziklar singari, sizning ham hafsalangizni pir qiladigan gapni aytarman (faqat mendan o‘pkalamang iltimos ), gravitonni shu paytgacha hali hech kim «tutib» ola olmagan. Ya’ni, u amalda aniqlanmagan. Graviton hali hanuz nazariy — gipotetik zarracha sifatida qolmoqda va nazariyotchi hamda amaliyotchi fiziklarga tutqich bermay kelayotir. Uni tutish nihoyatda qiyin. Neytrinoni tutish fiziklar uchun nihoyatda qiyin bo‘lgan edi. Neytrino massaga va elektr zaryadiga ega bo‘lmasa ham, harqalay muayyan qiymatdagi energiyaga ega zarrachadir. Ushbu energiyani esa qandaydir yo‘l bilan o‘lchasa bo‘ladi. Aslida ham neytrinoni aynan energiyasidan «ushlab» «tutib» olishgan.

Gravitonchi?

10⁴² soni esingizdami?

Alohida bir yakka holdagi graviton neytrinodan ham trillionta trillion marta kam energiyaga ega bo‘ladi. Neytrinoni o‘zini kashf etish qanchalik qiyin bo‘lganini bilgan va ongli ravishda tahlil qilgan holda, qo‘rqmay aytish mumkinki, gravitonni «tutish» undan ham mushkul bo‘ladi. Gravitonni tutish mutlaqo imkonsiz deyish fikridan yiroqman. Lekin, uni yaqin yillar ichida kashf qilinishi ham unchalik ishonib bo‘lmaydigan narsa… Nima ham derdik, amaliyotchi fiziklardan yangiliklarni kutib qolamiz.

---