O’tgan asrning boshida ingliz fizigi E.Rezerford tajribalarida atom yadrolari borligi aniqlangan edi. Shu yo’sinda kishilik madaniyatiga katta ta’sir qilgan fan - yadro fizikasi fani vujudga keldi. Ulkan yadro energiyasi insoniyatga xizmat qilishi yoki uni yer yuzidan yo’qotib yuborishi ham mumkin.

Hozirgacha yadro kuchlari potentsial energiyasining faqat juda oz qismidan foydalanishga erishildi. Bu kuchlar yadro ichida nuklonlar - protonlar va neytronlarni tutib turadi.

Yadro kuchlari tabiati uzoq vaqt jumboq bo’lib kelardi. Yarim asrdan ko’proq fiziklar zaryadlar orasidagi Kulon kuchlari uchun «javobgar» bo’lgan elektromagnit maydon (Elektrostatika) singari, yadro kuchlari uchun «javobgar» maydonni qidiradilar. Juda ko’p qisqa yashovchi yangi zarralar – adronlar topildi, lekin ularning hech biri foton elektromagnit maydon kvant kabi yakkaxon rolni o’ynay olmadi.

Yaqin vaqtgacha adronlarning eng yengili - π^- mezon (pi-mezon) shunday rolni o’ynashi mumkinday ko’rinardi. Yapon fizigi X. Yukava mezon maydon asosidagi yadro kuchlari nazariyasini taklif qildi. Bu nazariyada nuklonlar o’z atrofida (zaryadlarning elektromagnit maydoniga o’xshash) mezon maydoni hosil qiladi. Bu maydon proton va neytronga turlicha ta’sir qiladi va bundan tashqari, ularning spini bilan o’zaro ta’sirlashadi.

Elektr zaryadlarining fotonlarni chiqarishi va yutishiga o’xshash, nuklonlar bu maydon kvantlari - π^- mezonlarni yutishi va chiqarishi mumkin.

Elektromagnit kuchlardan farqli ravishda, yadro kuchlari faqat 10^-13sm dan kichik masofalarda ta’sir qiladi. Yukava nazariyasida nuklonlar orasidagn masofa π^- mezonning kompton radiusi C^- dan ortiq bo’lganida yadro kuchlari bu masofa ortishi bilan eksponentsial (ya’ni C^- qonun bo’yicha) ortib boradi (bunda C^- mezon massasi, Plank doimiysi, C^- yorug’lik tezligi).

Yadro kuchlarining elektromagnit kuchlardan yaia bir farqi - ularning kattaligi. 10^-13sm tartibidagi yoki undan kichik masofalarda yadro kuchlari elektromagnit kuchlaridek yuzlarcha marta ortiqdir. Shu bilan atomning o’lchamiga nisbatan yadro o’lchamining kichik bo’lishi tushuntiriladi, vaholanki, ancha kuchsiz Kulon kuchlari elektron qobiqlarni yadroga 10^-8sm yoki undan katta masofada tortadi.

Yukava nazariyasi asosiy yadro hodisalarini tushuntirdi, lekin nuklonlarning o’z tuzilishini tushuntira olmadi. Nuklonlar nimalardan tuzilgan?

Elektronlarning protonlarda chuqur noelastik (ya’ni katta impuls uzatib) sochilishi bo’yicha 1960 yillar oxirida o’tkazilgan tajribalar proton ichida nuqtaviy elektr earyadlari borligini ko’rsatdi. Yukava nazariyasi bu tajribalarni hech kanday tushuntira olmadi, u aksincha, proton hech qanday bo’laksiz bir jins tuzilishga ega bo’lishnni bashorat qilardi. Tez orada kuzatilgan quyuqlamalar asosiy zarralar ekanligi, ulardan mezonlar va nuklonlar tuzilganligi ma’lum bo’ldi. 1964 yilda bir-biridan mustaqil ravishda amerikalik fizik M. Gell-Man va avstriyalik fizik G. Sveyg bunday zarralarning mavjud bo’lishi to’g’risidagi farazni taklif qilgan edilar. M. Gell-Man ularni kvarklar deb atadi. Kvarklar orasidagi kuchlarning noyob xossasi asimptotik erkinlik deb ataladigan xossadir. Bu kuchlar kichik masofalarda yoki (noaniqliklar munosabati bo’yicha) katta impuls uzatiladigan protsesslarda zaiflashadi. Shuning uchun bunday protsesslarda kvarklar maydon bilan o’ralmagan nuqtaviy ob’ektlar sifatida ishtirok qiladi (Maydonlar va zarralar). Asimptotik erkinlik uchun maxsus kuch tashuvchilar - glyuonlar («elim» ma’nosidagi inglizcha so’zdan) bo’lishi zarurligi nazariy isbotlangan.

Shartli ravishda uch «rang» bilan farqlanuvchi uch tip kvarklar bor. Bir «rangli» kvark o’zidan glyuon chiqarib, boshqa «rangli» kvarkka aylanishi mumkin. Sakkizta turli glyuon bo’lishi mumkin ekan.

Glyuonlarni yorug’lik kvantlari - fotonlardan ajratib turuvchi muhim xossasi - bir-birini nurlantira olish xususiyatidir, bu «yorug’lanuvchi yorug’lik» demakdir. Yaqqollik uchun ikki kesishuvchi projektorni tasavvur qilish mumkin, bunda ular to’qnashgandan so’ng ikkita emas, uchta nur hosil qiladi. Kvarklar va glyuonlar nazariyasiga kvant xromodinamikasi (yunoncha «xroma» so’zi «rang» demakdir) nomi berilgan. Kuchlar kichik bo’ladigan kichik masofalar sohasida bu nazariya tajribaga mos keladi. «Katta» masofalarda (10^-13) bu kuchlar kattalashadi va bu kvarklar hamda glyuonlarni adronlar ichida tutib turilishiga olib keladi. Mazkur ajoyib hodisaning miqdoriy nazariyasi hali yaratilgan emas, lekin ancha ko’p xossalari keyingi vaqtda tushunarli bo’ldi. Aftidan, glyuon maydoni bo’shliqda trubka bo’lib qisiladi va bu kvarkning erkin ko’rinishda yashay olmasligini bildiradi, axir u trubka uzunligiga proportsional energiya tashiydi-da. Agar bunday trubka kvarkdan istalgancha uzoqqa cho’zilgan bo’lsa, uning energiyasi yakka kvarkni cheksiz og’ir qiladi. Lekin bu yuz bermaydi, albatta. Bu trubka yordamida kvark o’ziga sheriklarni - yo yana ikki kvarkni, yoki antikvarkni topadi. Agar trubka bir-biriga yaqin joylashgan sheriklarni tutashtirsa, u holda energiya katta bo’lmaydi. Bu metodga muvofiq proton, mezon va boshqa adronlar ichida yana shunday protsesslar yuz beradi. Haqiqatda shunday bo’ladimi? Bu savolga fan kelajakda javob berishi kerak.