Atom altı parçacıklar 1. Bölüm Umut Öncül

Atom altı parçacıklar 2. Bölüm Umut Öncül

Atom altı parçacıklar Hocalara Geldik

Atom altı parçacıklar Tamer Hoca

İnsanoğlu tarih boyunca çevresinde gördüğü olayları anlamaya çalışmış, bunun için de gördüğü nesneleri sürekli incelemiştir. Bu sayede 21. yüzyılın ilk yarısı g eçilmeden elektron, proton ve nötron keşfedilmiştir. Uzun bir süre elektron, proton ve nötron atomun temel yapı taşları kabul edilmiştir (Şekil 4.15). Ancak çok geçmeden bunların atomun temel yapı taşları olmadığı anlaşılmıştır. Yapılan saçılma deneylerinde atomun yapısında proton ve nötrondan daha küçük parçacıkların da olduğu tespit edilmiş ve bu parçacıklara atom altı parçacık adı verilmiştir. İlerleyen süreçte birçok yeni parçacık daha keşfedilmiştir.

1964 yılında Murray Gell-Mann (Muri Gilman) ve George Zwig (Corc Zvig) proton ve nötronun maddenin temel yapı taşları olmadığını, yapı taşlarını kuark ve antikuarkların oluşturduğunu ifade etmiştir. Gell-Mann ve Zwig’in bu görüşüne kuark modeli adı verilmiştir. Kuarkların varlığını ispatlamak için 1967-1973 yılları arasında Stanford Doğrusal Hızlandırıcı Merkezi’nde hızlandırılan elektronlar, proton ve nötron ile çarpıştırılarak parçacıkların iç yapıları keşfedilmeye çalışılmıştır. Parçacık fiziğinde temel parçacıkları ve bu parçacıkların aralarındaki etkileşimlerinde etkili olan güçlü nükleer kuvvet, zayıf nükleer kuvvet ve elektromanyetik kuvveti açıklayan modele standart model denir. Standart model altında parçacıklar, fermiyonlar ve bozonlar diye iki gruba ayrılır. Fermiyonlar madde parçacıkları, bozonlar da bu parçacıklar arasında meydana gelen etkileşimlere aracılık eden kuvvet parçacıklarıdır. Standart modelin öngörülerinin ispatlanması uzun zaman almıştır. Thomson’ın elektronu keşfiyle başlayan süreç 2012 yılında büyük hadron çarpıştırıcısında modelin son parçacığı olan Higgs bozonunun (Higs bozonu) keşfine kadar devam etmiştir. Basitçe ifade etmek gerekirse evren, 6 çeşit kuark, 6 çeşit lepton ve kuvvet taşıyıcıları olan bozonlardan oluşur. Evrende bulunan kuarklar, leptonlar ve bunlara ait kuvvet taşıyıcıları Şekil 4.16’da verilmiştir

Kuvvet Taşıyıcı Parçacıklar (Bozonlar)
Parçacıklar arasında etkileşmeyi sağlayan dört temel kuvvet ve kuvvet taşıyıcıları vardır. Fermiyon parçacıkları ile etkileşen kuvvet taşıyıcı (alan) parçacıklara bozon adı verilir. Dalda duran bir elma, taş atılarak düşürülmek istendiğinde taş, elmanın bulunduğu dala çarpar ve düşmesine neden olur. Bu durumda taşa uygulanan kuvvet, elmaya taş tarafından iletilmiş gibi düşünülebilir. Kuvveti uygulayanla elma arasındaki etkileşimi sağlayan atılan taştır. Günlük hayatta karşılaşılan bu duruma benzer bir etkileşim madde parçacıkları (fermiyonlar) ile kuvvet taşıyıcı etkileşim (alan) parçacığı olan bozonlar arasında gerçekleşmektedir. Bozonlar kendi içlerinde dört gruba ayrılır. Standart modelde her kuvvetin kendine özgü iki çeşit parçacığı vardır. Kuarklar ve leptonlar, kuvvet taşıyıcı parçacıklar olan bozonlar aracılığıyla etki- leşime girerek evrendeki görünür maddenin tümünü oluşturur.

Kütle Çekim (Gravitasyonel) Kuvveti
Kütle çekim kuvveti, kütleli tüm parçacıkların birbirini çekmesinden sorumludur. Kütleler arasındaki çekim kuvvetinin iletilmesine graviton adı verilen parçacıklar aracılık eder. Ancak gravitonlar deneysel olarak hâlen gözlenememiştir. Bu kuvvet büyük kütlelerin olduğu yerlerde çok etkili olmasına karşın temel parçacıklar üzerindeki etkisi ihmal edilebi- lecek kadar küçüktür. Uzun menzilli kuvvettir.

Güçlü Çekirdek Kuvveti
Güçlü (yeğin) çekirdek kuvveti çekirdek boyutunda etkili, şiddeti en büyük kuvvettir. Protonlar arasındaki elektromanyetik itme kuvvetinden çok daha şiddetli olan bu kuvvet, çekirdeğin dağılmasını engeller. Bu kuvvetin iletimini sağlayan parçacıklara gluon adı verilir. Menzili kısadır. Temel kuvvetler arasında en güçlü olanıdır.

Zayıf Çekirdek Kuvveti
Kararsız çekirdeklerin bozulmasından nötrinoların ve diğer lepton türlerinin çekirdek ile etkileşimlerinden sorumlu kuvvettir. Kısa menzilli olan bu kuvvetin taşıyıcıları W ve Z bozonlarıdır. Şiddeti, güçlü nükleer kuvvetlerin milyarda biri kadardır. Elektromanyetik Kuvvet Kütle çekim kuvveti gibi uzun menzilli bir kuvvettir. Elektromanyetik kuvvet, yüklü parçacıklar arasındaki Coulomb Kuvveti, mıknatıslar arasında da elektromanyetik kuvvet olarak kendini gösterir. Bu kuvvetin taşıyıcı parçacıkları fotonlardır.