Кіріспе

Кванттық физикада, басқа бөлшектер арасындағы күштерді тудыратын бөлшектердің түрі.

Кванттық өріс теориясында күш тасымалдаушы (хабаршы бөлшек, аралық бөлшек немесе алмасу бөлшегі деп те аталады) – басқа бөлшектер арасындағы күштерді тудыратын бөлшектердің түрі. Бұл бөлшектер белгілі бір физикалық өрістің кванты ретінде қызмет етеді.

Бөлшектер мен өрістің көзқарастары

Кванттық өріс теориясы табиғатты өрістер арқылы сипаттайды. Әрбір өрістің толықтыратын сипаттамасы белгілі бір типтегі бөлшектер жиынтығы ретінде болады. Екі бөлшектің арасындағы күш, бір бөлшектің екіншісіне түсіретін әсері немесе олардың арасындағы виртуалды күш тасымалдаушы бөлшектердің алмасуы арқылы сипатталуы мүмкін. Өрістегі толқынның энергиясы (мысалы, электромагниттік өрістегі электромагниттік толқындар) квантталған, ал өрістің кванттық қоздырылымдары бөлшектер ретінде түсіндіріледі. Стандартты модельде келесі бөлшектер бар, олардың әрқайсысы белгілі бір өрістің қоздырылымы болып табылады: Глюондар, күшті өлшегіш өрістің қоздырылымдары. Фотондар, W бозондары және Z бозондары, электроәлсіз өлшегіш өрістердің қоздырылымдары. Хиггс бозондары, фундаменталды бөлшектерге масса беретін Хиггс өрісінің бір компонентінің қоздырылымы. Сонымен қатар, мезондар сияқты күрделі бөлшектер, сондай-ақ квазибөлшектер тиімді өрістің қоздырылымдары ретінде сипатталуы мүмкін. Гравитация Стандартты модельге кірмейді, бірақ гравитон деп аталатын, гравитациялық толқындардың қоздырылымдары болатын бөлшектердің болуы мүмкін деп есептеледі. Бұл бөлшектің мәртебесі әлі де нақты емес, себебі теория толыққанды емес және жеке гравитонның өзара әрекеттесуі анықталмауы мүмкін.

Көлденең бөлшектер көзқарасынан күштері

Бір бөлшектің екіншісімен шашырасып, траекториясын өзгерткенде, осы процеске екі түрлі көзқараспен қарауға болады. Өріс суретінде, бір бөлшектің тудырған өрісі екінші бөлшекке күш әсер етеді деп ойлаймыз. Балама ретінде, бір бөлшек виртуалды бөлшекті шығарып, екінші бөлшек оны сіңіріп алады деп елестете аламыз. Виртуалды бөлшек бір бөлшектен екіншісіне импульс береді. Бұл бөлшектік көзқарас, есептеулерде көптеген күрделі кванттық түзетулер болғанда әсіресе пайдалы, себебі осы түзетулерді қосымша виртуалды бөлшектерді қамтитын Фейнман диаграммалары түрінде визуализациялауға болады. Виртуалды бөлшектерге қатысты тағы бір мысал – бета-ыдырау, онда виртуалды W бозоны нуклоннан шығарылып, содан кейін e± және (анти)нейтриноға ыдырайды. Виртуалды бөлшектер арқылы күштерді сипаттау, одан туындайтын perturbation теориясының қолданылуымен шектеледі. Төмен энергиялы QCD және байланысқан күйлерді сипаттау сияқты жағдайларда perturbation теориясы қолданылмайды.

Тарих

Хабаршы бөлшектер туралы түсінік 18 ғасырда француз физигі Шарль Куломб электр заряды бар денелер арасындағы электростатикалық күштің Ньютонның гравитация заңына ұқсас заңдарға бағынатынын көрсетті. Уақыт өте келе бұл қатынас Кулом заңы деп аталды. 1862 жылы Герман фон Гельмгольц жарық сәулесін "барлық хабаршылардан ең жылдам" деп сипаттады. 1905 жылы Альберт Эйнштейн "жарық кванттары не?" деген сұраққа жауап ретінде жарық бөлшегінің бар екенін ұсынды. 1923 жылы Сент-Луис қаласындағы Вашингтон университетінде Артур Холли Комптон қазір Комптон шашырауы деп аталатын эффектіні көрсетті. Бұл эффектті жарық бөлшектер ағыны ретінде қана тануға болады, және ол физика қауымдастығын Эйнштейннің жарық бөлшегінің бар екеніне көндірді. Соңында, 1926 жылы, кванттық механика теориясы жарияланғанға бір жыл бұрын, Гилберт Льюис "фотон" терминін енгізді, ол тез арада Эйнштейннің жарық бөлшегінің атауына айналды. Осыдан бастап хабаршы бөлшектер туралы түсінік одан әрі дамыды, әсіресе, массивті күш тасымалдаушыларға (мысалы, Юкава потенциалы үшін) қатысты.