1. Атом ба атомын бүтэц
“Атом” гэдэг үг нь Левкипп, Демокрит нараас ч өмнө хэрэглэгдэж байсан “атмон” гэдэг
грек үг бөгөөд орчуулбал “үл хуваагдах” гэсэн утгатай .
Дальтоны атомын шинэ онолд атом нь олон янзын хэлбэртэй боловч Демокритын хэлсэн
шиг хязгааргүй биш гэж үзжээ. Дальтон зөвхөн хязгаарлагдмал тооны, энгийн бодис болох
химийн элементүүдийн хувьд л атом хуваагдашгүй гэдгийг баримтаар тогтоожээ. Бусад
бүх бодис хоорондоо нягт холбоотой атомуудын том, жижиг нэгдэл болох молекулаас
тогтоно.
Мендлевийн үелэх хууль байгальд атомын үечилсэн шинж чанарыг бий болгодог, атомоос
илүү энгийн, анхдагч зүйл байна гэдгийг хэлж өгсөн. Энэ үед өндөр хүчдэлийн үйлчлэлд
металл хасах цахилгаан цэнэг цацруулдаг нь тодорхой болсон байв. Москвагийн физикч
А.Г.Столетов тийм цэнэг гэрлийн цацрагийн нөлөөгөөр ч металлаас сугарч гардгийг
ажиглав. Энэ нь атомын бүрэлдэхүүнд электрон гэдэг жижиг хэсэг ордог гэсэн ойлголтыг
төрүүлэв. Эндээс бодис бүхэлдээ цэнэггүй саармаг байдаг болохоор атомд түүнийг
саармагжуулдаг нэмэх цэнэгтэй хэсэг байх нь гэсэн өөр нэг дүгнэлт шууд гарч ирсэн.
Английн Ж.Томсон атомын бүтэц нь үзэмтэй дугуй талхтай төстэй .Талхны хөрөнгө нь
нэмэх, үзэм нь хасах цэнэгтэй гэж төсөөлжээ.
Францын эрдэмтэн Ж.Перреныг атом Нарны системтэй төстэй бүтэцтэй, төвд нь нэмэх
цэнэгтэй хүнд цөм байх бөгөөд түүнийг тойрч гараг болох электронууд эргэж байдаг гэж
төсөөлжээ.
Дээрх 2 загварын аль нь зөв эсэхийг Эрнст Резерфордын туршлага шийдэж өгсөн ба
атомыг альфа бөөмийн тусламжтайгаар илрүүлсэн юм. Альфа бөөм бол гелийн атомийн
цөм бөгөөд тэдгээр нь радийн атом задрах явцад цацран гарна. Альфа бөөм нь атомыг
нэвтлэн гарахдаа тэдний цахилгаан орны үйлчлэлээр замаа өөрчлөн хазайж, дэлгэц дээр
альфа бөөмийн сарниагүй цацрагийг илтгэсэн гэрэлтэгч нэг толбын орчимд бутармал
гэрэлт цэгүүдийг үүсгэжээ. Альфа бөөмс ямар нэгэн маш хүнд юмтай мөргөлдөөд эсрэг
чиглэлд буцаж ойдог. Энэ хүнд бөмбөгний үүргийг атомын цөм гүйцэтгэнэ. Ийнхүү
Перрений гараг төст загвар ялжээ.
Сул сарнисан ба буцаж ойсон альфа бөөмийн тоог мэдсэнээр атомын хэмжээг тооцож
болно.
1

2. Цөм
Цөмд атомын бүх масс төвлөрч, харин электронуудад зууны өчүүхэн хувь нь л ноогддог.
Устөрөгчийн атомын цөм буюу протонтой адилхан шинж чанартай бөөм болох нейтроныг
нээсэн бөгөөд энэ нь цөмийн физикт үсрэнгүй хөгжлийг авчирчээ. Нейтроны
тусламжтайгаар атомын эрчим хүчний агуулахыг онгойлгожээ.
Гермаы онолч Вернер Гейзенберг, Зөвлөлтийн физикч Д.Д.Иваненко нар атомын цөм нь
протон, нейтроноос бүтдэг гэсэн таамаглал дэвшүүлсэн. Тэдний онол ёсоор цөм гадаад
хэлбэрээрээ үр болох бөөмс бие биенээ нягт шахсан анарын жимстэй төстэй юм. Үүнийгээ
туршлагаар батласан байна.
Эйнштейний дэвшүүлсэн онолоор гэрэл бол бөөмсийн урсгал бөгөөд гэрлийн бөөмс бол
нэг талаас бөөмс, нөгөө талаас долгион юм. Үүнээс үндэслэн цахилгаан соронзон орны
бөөмсийг “фотос” буюу гэрэл гэсэн грек үгнээс үүссэн фотон гэдэг нэрээр нэрлэжээ. Цэнэгт
бөөмс хоорондоо фотоны солилцоогоор харилцан үйлчлэлцдэг.
Цөмөөс электрон сугаран гарах урвалын үед энерги алдагдаад байсан бөгөөд үүнээс
нейтрино гэдэг бяцхан нейтрон тэр алдагдсан энергийг зөөж байна гэсэн дүгнэлтэнд
хүрчээ.
Д.Д.Иваненко, И.Е.Тамм нар цөмийн доторх бөөмс зөвхөн фотон бус, хос бөөмийг нэгэн
зэрэг солилцдог электрон, нейтрино эсвэл позитрон, нейтриног гэх мэт шууд цацаргадаг
эсвэл шингээдэг гэж таамаглажээ. Протон нь позитрон, нейтрино хоёрыг цацаргаад буюу
эсвэл электрон, нейтрино хоёрыг шингээгээд нейтрон болдог. Энэ маягаар нейтрон ч бас
протон болно. Удалгүй электроноос хоёр зуу дахин их масстай бөөм сансрын туяанд
байгааг илрүүлсэн ба түүнийг мезон гэж нэрлэсэн. Энэ нь мезо гэсэн грек үгнээс гаралтай
бөгөөд электрон, протон хоёрын дундах гэсэн утгатай юм. Цөмийн дотор маш их хүчтэй
мезоний хүч үйлчилж байдаг.
Цөмдөө хичнээн л олон протонтой бүгд ижилхэн нэмэх цэнэгтэй учир төдий чинээ их
хүчээр түлхэлцдэг. Хэрэв протон хэтэрхий олон байвал мезоны хүлээс нь тасран цөм
задарна. Иймээс Менделеевийн хүснэгт зуу гаруй элементээр хязгаарлагддаг.
Матери, түүнийг бүрдүүлэгчбичил хэсгүүд
Бөөмс энергиэс, яг үнэндээ энергитэй холбоотой масснаас үүсдэг. Хөдөлгөөний кинетик
энерги масстай байдаг учраас хөдөлж байгаа бөөмс тайван үеийнхээсээ хүнд байдаг. Энэ
массын зөрөөнөөс л шинэ бөөм үүсдэг.
2

3. Электрон, протон, мезон болон бусад бөөмсийг эгэл бөөмс гэж нэрлэдэг. Эдгээр нь
хуваагддаггүй.
Шинж чанараараа протон, нейтрон хоёр ижилхэн учир физикчид нуклон хэмээх бөөмийн
хоёр төлөв байдал гэж үздэг.
Пи-мезон гурван янз. Цэнэгтэй төлөв байдалд тэр секундын зуун саяны хувьтай тэнцэх
хугацаанд амьдраад мю-мезон ба нейтрино болон задарна. Тэрээр саармаг төлөвтөө илүү
хурдан зуун сая дахин бага хугацаанд амьдардаг. Тэр үед агшин зуур өндөр энергитэй
хоёр фотон болон задарна. Пи-мезон атомын цөмийн нуклоныг “наалдуулахад”, фотон,
электрон нарийн бүтэцтэй атом, молекулыг “эвлүүлэхэд” хэрэгтэй. Протон нэмэх цэнэгтэй
мезон цацруулаад нейтрон болон хувирч, нейтрон нь хасах мезон цацруулан протон
болдог. Хэрэв саармаг мезон цацруулбал, протон протоноороо, нейтрон нейтроноороо
үлдэнэ. Бүх тохиолдолд пи-мезон нь протон, нейтроны бүтэц хэсэг болж орж байна. Мөн
богино хугацаанд мезон нь нуклон, эсрэг нуклон болон хувирч чадна.
Анхны эсрэг бөөм бол позитрон юм. Позитрон электронтой мөргөлдөхөд хоёр бөөм
цацрагт бүрэн шилжиж фотон болон хувирдаг ба усталт явагддаг. Энэхүү электрон
позитроны усаталтын үед бүх эд нь бүгдээрээ үлдэгдэлгүйгээр цахилгаан соронзон орон
болон хувирч огторгуйд замхардаг. Бүх эгэл бөөмс нь эсрэг хостой байдаг. Мөн фотон,
саармаг пи-мезон гэх мэт, бөөм ба эсрэг бөөмийн хоёулангийнх нь үүргийг гүйцэтгэдэг
бөөмс байдаг. Эдгээрийн хувьд эсрэг ялгагдах чанар бол эргэлтийн чиглэл нь өөр юм.
-Нэг килограмм эсрэг биетийнялгаруулах энерги, нэг километр орчим диаметртэй олон
метр гүн нефтийн нөөцийг шатаасантай тэнцэх болно. Энэ нь дэлхий дээр жилд шатаадаг
бүх түлшийг ердөө хэдхэн килограмм эсрэг биет орлож чадна гэсэн үг. Энэ хэдэн
килограмм эсрэг биетийг эсрэг протон, эсрэг нейтроноос гаргаж авах нь мэдээж. Энэ нь
маш их эрч хүч шаардана. Гэхдээ эрдэмтэд эсрэг дейтрон, эсрэг тритон, эсрэг гелийн
хөнгөн изотоп зэрэг хоёр, гурван эсрэг бөөмсөөс бүтсэн хамгийн эсрэг бөөмийг гаргаж авч
сурчээ.
-Нейтринод масс байхгүй. Тэд бүгдээрээ фотон шиг “биегүй” учир нэг байрандаа тогтоно
гэж байхгүй. Хурд нь байнга гэрлийн хурдтай тэнцүү.
-Монополь гэгдэх тусгаарлагдсан сорон туйл нь орчин тойрныхоо бодисыг эвддэг байна.
Протоныг эвдэхэд асар их энерги ялгардаг учраас, бидэнд килограмм монополь бөөм бий
болоход л хүн төрөлхтний эрчим хүчний бүх хэрэгцээг хангаж чадах нь байна. Энергийг
ямар ч хамаагүй бодисоос гаргаж авч болох нь ээ. Түүн дээр чимх монополь нэмэхэд л
хангалттай. Монополь нь протоноос дор хаяхад 1016 дахин буюу маш хүнд, соронзон
цэнэгтэй бөөм.
3

4. -хамгийн хүнд бөөм нь максимон юм. Энэ нь даралтаараа ямар ч савны ёроолыг цоолох,
дэлхийн төв хүртэл шургах хүчтэй. Цацруулсан бөөмс хэдий хөнгөн байх тусам буцаж
шингээгдэхээсээ өмнө төвөөсөө төдий чинээ холдож чаддаг. Хүнд бөөмс нь эсрэгээр төв
рүүгээ шахагдана. Ийм учраас ямар ч эгэл бөөмсийн дотоод төв хэсэг илүү их масстай,
нягттай байдаг.
-Протон нь электроноор “нэвт гэрэлтүүлсэн” байдлаас үзэхэд цэг биш, хөнгөн
цөмийнхөөс хэд дахин бага радиус бүхий нэлээд мэдрэгдэм биет юм. Энэ нь
ойролцоогоор их наядын нэг буюу 10-13 сантиметр орчим хэмжээтэй. Төрөхөөс үхэх хүртэл
амьдралынх нь туршид хүний биед дунджаар нэгээс илүүгүй протон задарна. Протон
эерэг цэнэгтэй учраас задрахдаа гарцаагүй нэг эерэг цэнэгтэй бөөм үүсгэх ёстой ба тэр нь
арай хөнгөн бөөмүүдэд гэх мэт цааш үргэлжилсээр цаашид хуваагдахгүй позитрон хүртэл.
Позитрон бодис дотор хөлхөж явахдаа атомын электроны аль нэгтэй мөргөлдөн аннигляц
болж гэрлийн квант цацаргана. Үүнийг ажиглахын тулд маш нарийн электрон
шүүлтүүрийн системийг хэрэглэх шаардлагатай.
Кварк
Икс бөөм буюу кваркнь бусдынхаа үндэс суурь нь болж чадах хамгийн энгийн бүл гурван
төлөвт байж чадах бөөмөөс тогтдог. Энэ бөөм нь нэг төлөв байдалдаа электроны гуравны
нэгтэй тэнцэх цахилгаан цэнэгтэй, бусад тохиолдолд электроны гуравны хоёртой тэнцэх
цэнэгтэй байна. Зарим шинж чанараар нь түүнийг нуклон, зарим бусдаар нь мезон ч гэж
болох. Ерөнхийдөө бол ердийн бөөмтэй адилгүй. Гурван икс бөөмийг нийлүүлбэл
“иксүүдийг” ямар төлөвт гэж авснаас хамаарч протон, нейтрон эсвэл нэлээд хүнд бөөм
болох гиперонуудын нэг нь үүснэ. Цэнэглэгдсэн бөөм бодис дундуур нэвтрэн өнгөрөхдөө
цахилгаан орноороо атомын бүрхүүлээс электроныг салгаж ионжуулдаг. Бөөмийн
өнгөрсөн зам дагуу ийм эвдэрсэн атомын хэлхээ бий болдог байна. Тэдгээрийг ион гэж
нэрлэдэг. Бөөмийн цэнэг хэдий их байх тусам түүний зам дагуух ионы тоо төдий чинээ
олон байна. Иймээс бодис доторх кваркын иончлогдсон мөр бусад бөөмийнхөөс онцгой
ялгагдах ёстой. Тэд арай бага нягттай. 2/3 цэнэгтэй кварк нэгж цэнэгтэй бөөмөөс 2,5 дахин
бага тооны ион үүсгэнэ. Харин 1/3 цэнэгтэй кварк бол бараг 10 дахин бага ион үүсгэнэ.
Мөн мөрний нягт нь бөөмсийн масс, хурдаас хамаарна. Кварк мөргөлдөхдөө эхчим хүчний
дундын тэвш үүсгэн түүндээ жингээ шууд алдан үлдсэн массаа туяа хэлбэрээр цалгиан
цацдаг.
Кварк нийлэн адрон болох ба түүнийг буцаан задлахад орчин тойрных нь бөөмсийн эрчим
үл хүрэлцэнэ. Адронньбарион,
мезонгэсэнхоёртөрөлтэйбайна.Барионньхагасбүхэлспинтэйбөөмс,
харинмезонньбүхэлспинтэйбөөмсюм.бүхадронууд 6-н
төрлийнкваркнуудаастогтоногэжүздэг.Эгэл бөөмсийн гүн дотор кварк болон эсрэг кварк
4

5. биеэ даасан бөөмс шиг байдаг бол зах хавиар нь холбоот бөөмийн буюу пи- мезоны
хэлбэрээр оршино. Хэрэв мезоны доторх кваркын нэгийг их энергитэй электроноор
буудвал уул кварк хөдөлгөөнд орж холдоно. Гэвч түүний хөдөлгөөн, тогтоон барьж буй
сунадаг утасных нь таталт шинэ хос кварк төрж гарахуйц энергитэй болох хүртэл
үргэлжилнэ. Энерги хуримтлуулсаар утас таталтыг даахгүй тасарч сөрөг цэнэгтэй кварк,
эсрэг кварк гэсэн хоёр кварк үүснэ. Эсрэг кварк ба электроноор сугалагдсан кварк хоёр
наалдан мезон үүсгэх ба үлдсэн кварк бөөм дотор суга цохигдон гарсан кваркын байрыг
эзэлнэ. Эцсийн дүнд кварк байрандаа, утсыг сунгасан электроны энергийн хүчинд мезон
үүсч ганцхан байсан мезон хоёр болж харагдаж байна.
Глюон гэдэг бөөмийг Ричард Фейнман бодож олжээ. Энэ нь гэрлийн бөөм болох фотонтой
төстэй. Тэд ч бас массгүй, гэрлийн хурдаар хөдөлдөг. Харин цэнэггүй саармаг фотоноос
ялгаатай нь глюон цэнэгээр бүрхмэл. Фотон өөрийнхээ орчин тойронд ямарч шинэ
цахилгаан орон үүсгэдэггүй. Цахилгаан цэнэгийн орчим орон хамгийн эрчимтэй байх
бөгөөд холдох тусам аажмаар сулардаг. Глюон өөрийнхөө цэнэгээр шинэ глюоныг үүсгэх
бөгөөд, тэр нь дараагийнхийг бий болгоно гэх мэт тасралтгүй үргэлжилнэ. Ийм учраас
глюоны орон сулрахгүй, өөрийгөө төрүүлсэн кваркаас холдох тусам улам хүчтэй болно.
Нуклоны төв хэсэгт судалгаа хийж үзэхэд нүцгэн кварк бол маш хөнгөн биет, тэд
нуклоноос зуу дахин бага масстай гэсэн санаанд ч оромгүй үр дүн гарчээ. Нуклон болон
бусад эгэл бөөмс, үндсэндээ глюоны цавуунаас тогтдог.
Кварк глюоныг цацаргаад эсвэл шингээгээд өнгөө өөрчилнө. Түүний цэнэгэн өнгө
цахилгаан цэнэгтэй их төстэй. Гэхдээ цахилгаан цэнэг яаж ч өөрчлөгдсөн цахилгаан цэнэг
хэвээрээ үлдэнэ. Харин өнгөт цэнэг бол нэмээд өнгөө өөрчилж болно. Энэ нь нэг нь
нөгөөдөө хувирч чадах бие биеэсээ үл хамаарах гурван цэнэг байна гэсэн үг.
Хүч ба харилцан үйлчлэл
Онц хүчтэй буюу өнгийн, дунд зэргийн хүчтэй буюу цахилгаан соронзон, сул хүчтэй буюу
бүх ертөнцийн таталцлын, маш сул хүчтэй буюу бөөмсийн задралд илэрч массын өөрчлөлт
бий болгодог гэсэн бөөмсийн харилцан үйлчлэлийн үндсэн дөрвөн төрлийн хүч байдаг.
Хэрвээ бөөмсийн үүлэн бүрхүүлийг задлан харвал янз бүрийн өндөрт өөр өөрөөр
цэнэглэгдсэн байдаг. Энерги өсөх тусам янз бүрийн хэлбэрийн харилцан үйлчлэл
хоорондоо адил төстэй болсоор асар өндөр энергитэй болоход цорын ганц харилцан
үйлчлэл болдог. Үүнийг байгалийн бүх хүчнүүдийн аугаа их нэгдэл гэж хэлж болно.
Бүрхэж буй үүл нь зөвхөн цэнэгийн орчимд төдийгүй бөөмийн орчимд бас үүснэ. Хүнд
бөөм байвал харилцан үйлчлэлийг маш ойрын зайнд дамжуулна. Ийнхүү харилцан
үйлчлэлийн хэлбэр, түүний шинж чанар нь цэнэгийн бүрхүүл болон түүнийг зөөгч өдөн
бөмбөгөөс хамаарна. Харин бүрхүүлгүй нүцгэн цэнэгийн орчимд буюу бөөмийн гүнд
харилцан үйлчлэлийн бүх хэлбэр ижилхэн.
5

6. Фарадей цахилгаан соронзон орныг анх нээсэн. Цахилгаан соронзон гэдэг нь орон зайд
хувиарлагдан тархаж буй нэг бүхэл нэгдмэл орны хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг гэдгийг батлав.
Өмнө нь ертөнц зөвхөн бодисоос тогтдог байсан гэж үздэг байсан бол үүн дээр Фарадей
цэнэг мөн орчиндоо хүч үүсгэж байдаг цахилгаан гүйдэлтэй холбоотой. Зарим үед
гэрлийн цацраг хэлбэрээр тэдгээрээс салан гардаг цахилгаан соронзон орон гэгч шинэ мөн
чанарыг нэмж оруулав. Орон гэдэг нь долгионы хуулиар хөдөлж байдаг бөөмс буюу
фотоны цогц юм. хэрвээ завсрын бөөмсийн масс их биш байвал харилцан үйлчлэл нь
шинж чанараараа цахилгаан соронзон үйлчлэлтэй тун төстэй байх байсан.
Абдус Саланм, Стив Вайнберг, Шелдон Глешоу нар цахилгаан сул үйлчлэлийн орныг нээн
үүнийгээ өнгөт оронтой холбосон. Фотоны бүл ба түүний гурван мезоныг глюонтой төстэй
болохыг мэдсэн. Эдгээр нь кваркын болон лептоны төлөв байдлыг холбодог өнгө үнэр
зөөх үүрэгтэй.
6

7. Дүгнэлт
Адрон кварк, эсрэг кварк, глюон гэсэн гурван бөөм хэрэгтэй. Эдгээр дээр электрон,
позитрон, фотоныг нэмээд бүх атомыг бүтээе. Бөөмсийн задралыг тайлбарлахад хоёр
хүнд лептон, гурван нейтрино хэрэгтэй. Эцэст нь атомыг том макроскоп биетэд
нийлүүлэхийн тулд таталцлын орны квант буюу гравитон бас шаардлагатай.
Барилгын тоосго бологч 7 бөөм, мөн төдий тооны эсрэг бөөм, барьцалдуулагч гурван бөөм
байх бөгөөд нийтдээ бүх ертөнц 17 бөөмөөс тогтоно.
Электрон ба нейтрино нь нэг бөөмийн хоёр төлөв байдал, мю- ба тау-мезон нь эдэнтэй
адил. Тиймээс 6 лептон нь 3 болно гэсэн үг. Хүчтэй ба цахилгаан сул харилцан үйлчлэлийг
нэгтгэснээр бөөмсийн тоог 7 болтол хорогдуулав. Аугаа их нэгдлийн дараа бүх дөрвөн
харилцан үйлчлэлийн хэлбэрээс бөөм тоосго, түүнд харгалзах “эсрэг бөөм”, өдөн бөмбөг
гэсэн гурван бөөм л үлдэнэ.
7