Temel Parçacıklar
Özel göreliliğin ve kuantum mekaniğinin yasalarına göre hızlandırıcılarda elektronlara ve protonlara mal edilen enerji yeni madde parçacıklarına dönüşebilir. Maddenin genetik kodu bu şekilde anlaşılabilmiş, temel parçacıkların dökümü çıkarılmıştır. Bu parçacıklar iki gruba ayrılır: leptonlar ve hadronlar. Leptonların içinde elektron ve ẞ bölünmelerinde elektrona eşlik eden Pauli'nin nötrinosu bulunur. En şaşırtıcı olan da bu elektron ile bu nötrinonun çok daha yoğun iki biçim altında bulunmalarıdır: muon ve tau ve bunların nötrinoları. Dolayısıyla üç lepton ailesi vardır. Kuarklar için de aynı şey söz konusudur. Protonlar ve nötronlar yukarı (up) kuark ve aşağı (down) kuark karışımlarıdır ama bunlar aynı zamanda çok daha yoğun versiyonlar halinde de bulunurlar: tılsım (charm) kuark ve üst (top) kuarkın kuantum sayıları yukarı kuarkınkiyle aynıdır ama kütleleri yukarı kuarkınkinin yaklaşık bin bir milyon katıdır, aşağı kuarkın yoğun bakışımları olan garip (strange) kuark ve alt (bottom) kuark için de aynı şey söz konusudur.
Bugün maddenin niçin üç aile içinde örgütlenmiş ve yeniden gruplandırılmış olduğunu hiç kimse söyleyemez. Bununla birlikte Japon bilim insanları Makoto Kobayaşi ve Toşihide Maskava bu üç ailenin varlığının gerekli bir koşul olduğunu anlamışlardır. Ne yazık ki evrenimizde Büyük Patlama döneminde nicelikleri eşit kabul edilmelerine rağmen maddenin antimaddeye nasıl üstün olduğunun açıklanması için gerçek anlamda yeterli değildir bu.
Proton iki yukarı kuarktan oluşur ve bunların her birinde kesirli (+2/3) elektrik yükü bulunur, protonda ayrıca elektrik yükü -1/3 olan bir aşağı kuark vardır. Bu ilişki her koşulda protonun elektrik yükünün kesinlikle elektronunkinin tam karşıtı olan ve dolayısıyla atomların ve maddenin elektrik açısından nötralitesini gösteren +1 oluşunu açıklar. Her nefes alışımızda başımızın üstünde saçlarımızın dikilmemesi bu nötralite sayesindedir: soluduğumuz hava elektrik açısından nötrdür. Gerçekten de iyi düşünüldüğünde bu elektriksel nötralite mucize gibi bir şeydir, çünkü görünüşte hiçbir şey kuarkların elektrik yükünü belirlemez; bu en azından elektromanyetizmanın kuantum formülasyonu içinde böyledir. Bununla birlikte elektromanyetizma atomaltı dünyanın tek temel kuvveti değildir. Ama bu farklı güçlerin birlikteliği kuantum mekaniği etkili olduğunda çok açık değildir. Ve Orsay kuramsal fizik laboratuvarından Claude Bouchiat, Philippe Meyer ve Jean Iliopolis bu kuvvetlerin kuantum tutarlılığının sağlanması ve özgürce nefes alabilmemiz için hidrojen atomunun elektriksel nötralitesinin gerekli bir koşul olduğunu göstermişlerdir.
Madde parçacıkları, kuarklar ve leptonlar, kendi aralarında bozon alışverişi yaparak bağlantı kurarlar. Higgs bozonu bu sonsuz küçük dünyanın tamamına denge ve uyum kazandıran en önemli unsurdur.
·
34 görüntüleme
[…] Başlangıçtan beri saniyenin trilyonda biri kadar zaman geçmişti.
Tüm bunlar olurken, atomaltı parçacıklar halindeki madde ile fotonlar (parçacık oldukları kadar dalga da olan kütlesiz ışık enerjisi taşıyıcıları) halindeki enerjinin karşılıklı etkileşimi aralıksız devam ediyordu. Evren, bu fotonların enerjilerini kendiliğinden madde-antimadde parçacık çiftlerine ve hemen ardından yeniden bozunarak fotonlara dönüştürmesine yetecek kadar sıcaktı. Evet, antimadde gerçektir ve onu bilimkurgu yazarları değil, biz keşfettik. Bu dönüşümler enerjinizin ne kadar madde ve maddenizin ne kadar enerji içerdiğini gösteren iki yönlü bir reçete olan Einstein'ın o meşhur E=mc² denkleminde tamamen öngörülmüştü, e ışık hızının karesidir ve kütle ile çarpıldığında bize bu işlemde aslında ne kadar enerji elde ettiğinizi gösteren devasa bir sayıdır.
Güçlü ve elektrozayıf kuvvetlerin ayrılması sırasında, öncesinde ve sonrasında evren; kuarklar, leptonlar ve onların antimadde kardeşleri ile etkileşimlerini sağlayan parçacıklar olan bozonlardan oluşan kaynayan bir çorbaydı. Bu parçacık ailelerinden hiçbirinin daha küçük ya da daha temel bir şeye bölünemeyeceği düşünülse de, her birinin birkaç çeşidi vardır. Sıradan foton, bozon ailesinin bir üyesidir. Fizikçi olmayanlara en tanıdık gelecek olan leptonlar elektronlar ve belki de nötrinolardır; en tanıdık gelecek kuarklar ise... şey, aslında tanıdık kuark yoktur. Kuarkların altı alttürünün, her birine, diğerlerinden ayırmak dışında hiçbir gerçek filolojik, felsefi ya da pedagojik amacı olmayan soyut birer isim verilmiştir: yukarı ve aşağı, garip ve tılsımlı, üst ve alt.
Bu arada bozonlar isimlerini Hint biliminsanı Satyendra Nath Bose'dan alır. "Lepton" kelimesi Yunanca "hafif" ya da "küçük” anlamına gelen leptos kelimesinden türemiştir. "Kuark" ise edebi ve çok daha yaratıcı bir kökene sahiptir. 1964'te nötron ve protonların iç bileşenleri olarak kuarkların varlığını öne süren ve o zamanlar kuark ailesinin yalnızca üç üyesi olduğunu düşünen fizikçi Murray Gell-Mann, bu ismi James Joyce'un “Finnegan'ın Vahı”eserindeki anlaşılması zor bir satırdan almıştır: "Muster Mark için üç kuark!" Kuarkların sahip olduğu bir özellik vardır: Hepsinin isimleri basittir - oysa kimyagerler, biyologlar ve özellikle jeologlar kendi ellerindekileri isimlendirirken bunu başa ramamışlardır.
Kuarklar ilginç yaratıklardır. Her biri +1 elektrik yükü ne sahip protonların ve -1 yüke sahip elektronların aksine, kuarklar üçte bir oranında kesirli yüklere sahiptir. Ve bir kuarkı asla tek başına yakalayamazsınız; her zaman yakınındaki diğer kuarklara tutunmuş olur. Aslında, iki (ya da daha fazla) kuarkı bir arada tutan kuvvet, onları ayırmaya çalıştığınızda, sanki bir tür çekirdek altı lastik bantla bağlanmışlar gibi daha da güçlenir. Kuarkları yeterince ayırdığınızda, lastik bant kopar, depolanan enerji E = mc²'ye uyarak her iki uçta yeni bir kuark yaratır ve siz başladığınız yere dönersiniz.
Kuark-lepton döneminde evren, bağlı olmayan kuarklar arasındaki ortalama ayrıklığın bağlı kuarklar arasındaki ayrıklığa denk olacağı kadar yoğundu. Bu koşullar altında, bitişik kuarklar arasındaki bağlılık kesin olarak belirlenemiyordu. Birbirlerine toplu olarak bağlı olmalarına rağmen kendi aralarında serbestçe hareket ediyorlardı. Bir tür kuark kazanı olan bu madde halinin keşfi ilk kez 2002 yılında New York, Long Island'daki Brookhaven Ulusal Laboratuarları'ndaki bir fizikçi ekibi tarafından yapıldı.
Güçlü teorik kanıtlar, evrenin çok erken dönemlerinde, belki de kuvvet bölünmelerinden biri sırasında, evrenin madde parçacıklarının antimadde parçacıklarından sayıca azıcık fazla oluşu (bir milyar bire karşı bir milyar) dikkate değer bir asimetriye sahip olduğunu gösteriyor. Kuarkların ve antikuarkların, elektronların ve antielektronların (daha çok pozitronlar olarak bilinirler), nõtrinoların ve antinōtrinoların sürekli yaratılması, yok edilmesi ve yeniden yaratılması arasında bu küçük sayı farkı hiç kimse tarafından fark edilmeyecekti. Dışarıda kalan tek parçanın diğerleri gibi birlikte yok olacağı birini bulmak için bir sürü olanağı vardı.
Fakat çok uzun sürmedi. Evren genişlemeye ve soğumaya devam ettikçe, güneş sistemimizin boyutundan daha büyük hale geldi ve sıcaklık hızla bir trilyon derece Kelvin'in altına düştü.
Yorum yapabilmeniz için giriş yapmanız gerekmektedir.