Kuantum Fiziğine Giriş 6

1
Farklı Girişimler (Interactions)
Elektromanyetik, zayıf ve güçlü nükleer girişimler parçacık bozunmasına yol açarlar. Ancak, sadece zayıf nükleer kuvvetlerin girişimleri temel parçacıkların bozunmasına yol açabilir.
Zayıf nükleer kuvvet bozunması:
Sadece zayıf girişimler temel parçacıklar diğer zayıf parçacıkları oluşturabilir. Fizikçiler bu tür parçacıklara ‘flavors’ diyorlar. Zayıf girişimler çekici quarkları tuhaf quarklara dönüştürürken (çekici ve tuhaf flavor’dur) bir virtual W boson’u yayarlar. Sadece zayıf girişimler (W boson vasıtası ile) flavor değiştirebilir ve temel parçacığa dönüşmeyi sağlarlar.
Electromanyetik bozunma:
0 (nötr pion) bir meson’dur. Quark ve Antiquark birbirlerini yok edebilirler; bu yokolma (annihilation) sonucu iki foton oluşur. Bu elektromanyetik bozunma için bir örnektir.
Güçlü nükleer bozunma:
parçacığı bir meson’dur ve güçlü nükleer bozunma sürecinde hadron denilen iki gluon ortaya çıkar.
Güçlü nükleer kuvvet taşıyıcısı olan gluonlar renk değişimini sağlayan dönüşüme aracılık ederler. Zayıf nükleer kuvvet taşıyıcı parçacıkları, W+ ve W-, parçacıkların flavor (ve elektrik yükü) dönüşümüne aracılık ederler.
Yokolma (Annihilations)
Yokolma, şüphesiz bozunma değildir ama bu fenomen virtual parçacıklarla gerçekleşir. Bir yokolma olayında madde ve antimadde tamamen enerjiye dönüşürler.
Yani, birbirleri ile girişim sonucu, önceki varlıklarını son derece hareketli kuvvet taşıyıcı enerji parçacıklarına ( gluon, W/Z, yada foton gibi) dönüştürürler. Bu parçacıklar daha sonra diğer parçacıklara dönüşürler.
Bozunma ve yokolma’dan bir hayli bahsettiğimize göre örneklere geçebiliriz.
Nötron Beta bozunması
Bir nötron (udd) bozunarak; bir proton (uud), bir elektron ve bir antinötrino’ya dönüşür. Bu olaya Nötron beta bozunması denilir.
• Küme 1: Nötron (yük = 0) up, down,down (upp) quarklardan oluşur.
• Küme 2: Down quarklardan birisi up quarka dönüşür. Down quark -1/3 ve up quark 2/3 yük taşıdığından, bu prosesin virtual W- parçacıkları tarafından aracılık edildiği görülür. Zira, bu parçacıkların yükü (-1) dir ve enerji korunmuştur.
• Küme 3: Yeni up quark, W- çıkışıyla oluşmuş ve nötron proton’a dönüşmüştür.
• Küme 4: Virtual W- boson’dan bir elektron ve antinötrino oluşur.
• Küme 5: Yeni proton, elektron ve antinötrino birbirlerinden uzaklaşırlar.
Bu oluşum sürecinde ara kümeler görülmez ve herşey saniyenin milyarda, milyarda, milyarda birinde gerçekleşir.
Açıklanamayan sırlar (Standard Model Sonrası)
Standard Model, altı quark, altı lepton ve dört kuvvet taşıyıcılarının yapısı ve stabilitesi üzerine birçok soruyu cevaplayabilir ama henüz tamamlanmış değildir. Hala cevaplanamayan birçok soru vardır.
Neden evrende maddeleri gözleyebildiğimiz halde simetrisi olduğunu düşündüğümüz anti maddeleri hemen hemen hiç gözleyemeyiz?
Kosmos’da yerçekimi etkisi olduğu bilinen ve görünmeyen ‘Kara Madde’ nedir?
Neden Standard Model parçacık kütlesini tahmin edemiyor?
Quarklar ve leptonlar gerçekten temel parçacıklarmıdır yada daha farklı temel parçacıklardan mı oluşurlar?
Neden quarklar ve leptonlar tam olarak üç jenerationdan oluşur?
Bütün bunlara yerçekimi etkisi nedir?
Teori olarak Standard Model
Standard Model deneylerle gözlenen fenomenleri tatmin eder bir şekilde açıklamasına rağmen henüz tamamlanmış bir teori değildir. Bazı parçacıkların neden varoldukları bu teori ile açıklanamıyor. Örneğin, fizikçiler tepe quark dışında tüm quarkların kütlelerini yıllardır bilmelerine rağmen, tepe quark kütlesi sadece deneylerle tahmin ediliyor ve Standart Model parçacık kütlesi için makul bir açıklama getiremiyor.
Öyleyse, Standard Model yanlışmıdır?
Hayır – fakat, Einstein’ın rölativite teorisi ile Newton klasik mekaniğini aşması gibi Standard Model’in de ötesine gitmek zorundayız. Isaac Newton’un mekanik yasası elbette yanlış değildir. Ancak teorisi sadece ışık hızı altında kalındığında geçerlidir. Einstein, çok yüksek hızlarda Newtonyan fiziğini nasıl aştıysa, Standard Model’inde kütle, yerçekimi ve diğer fenomenleri açıklayabilecek seviyelere çıkarılması gerekir.
Üç nesil

Üç grup quark ve lepton çiftlari vardır.Herbir grup nesil (Jenerasyon) olarak tanımlanır. Up/down quarklar ilk nesil quarklar olarak bilinirken elektron/elektron nötrino leptonları ilk nesil leptonlardır.
Neden tam olarak maddelerin üç nesli vardır?
Nesiller kütle olarak artarlar ve yüksek jenerasyonlar bozunarak düşük jenerasyonlara dönüşürler. Günlük yaşamımızda sadece ilk nesil parçacıklarını (elektrons ve up/down quarklar) gözleyebiliriz. Gerçek dünyamızın neden iki nesile daha ihtiyaç duyduğunu ve neden toplam üç nesil olduğunu bilmiyoruz.

Peki, ya Kütle?
Standard Model parçacıkların neden kütlesi olduğunu açıklayamıyor. Örneğin, hem foton hem W parçacıkları kuvvet taşıyıcı parçacıklar olmasına rağmen, foton neden kütlesizdir? W parçacığı aşırı kütlelidir?
Teorik fizikçiler Higgs alanı, ile girişimlerin parçacık kütlesini oluşturduğuna ilişik teori geliştirmişlerdir. Higgs alanı parçacıkları Higgs boson’larıdır Higgs Bosonları henüz gözlenmemiş olmakla birlikte heyecanla araştırılmaya devam ediliyor.
Grand Unified Theory (GUT)
Bugün parçacık fiziğinin en önemli amaçlarından biri, evrenin organizasyonunu çok şık bir şekilde açıklamayı amaçlayan ve Grand Unified Theory denilen bu teori çerçevesinde değişik temel güçleri birarada yorumlayan bir teori geliştirmektir. Böyle bir basitleştirme sayesinde güncel sorular ve gelecek çalışmalar daha da kolaylanır.
James Maxwell , elektrik ve manyetizmayı birarada yorumlayarak, fizikçilerin önünü açmış ve bugün yüksek enerji alanında elektromanyetik ve zayıf nükleer kuvvetlerin aynı güçlerin parçası olduğu anlaşıldı. Einstein son yıllarında elektrik ve yerçekimini yeni bir teori çerçevesinde açıklamak istedi ama başaramadı…

Kuvvetler ve GUT
Fizikçiler, Grand Unified Theory ile Elektromanyetik, güçlü ve zayıf nükleer kuvvetler arasında girişimleri bir arada yorumlama çabasındalar. Birkaç öneri olmakla birlikte daha fazla çalışma ve zaman gerekiyor.
Eğer ‘Grand Unification’ ile tüm girişimler mümkün olsaydı, gözlediğimiz tüm girişimler unified interaction’ın bir parçası olacaktı. Ancak, bu böyle olsaydı, nasıl olurda, elektromanyetik, zayıf ve güçlü girişimler güçleri ve etkileri açısından bu kadar farklı olabilirdi ? Tuhaf bir şekilde güncel bilgiler ve teori, çok yüksek enerji seviyelerinde bu farklılıkların tümünün tek bir güç alanında birleştikleri açıklanabiliyor.
Supersimetri
Bazı fizikçiler yerçekimi ve diğer kuvvetleri bir arada yorumlamak üzere önemli ipuçları elde ettiklerini öneriyorlar. Her temel parçacığın kütleli bir gölge taşıyıcı parçacığı ve her güç taşıyıcısının gölge madde parçacığı vardır. Madde parçacıkları ve kuvvet taşıyıcıları arasındaki ilişkiyi supersimetri olarak tanımlıyorlar.Örneğin, her quark parçacığın ‘Squark’ denilen karşı parçacığı yada simetrisi vardır.
Bugüne kadar supersimetri parçacıkları gözlenmemiştir ama CERN and Fermilab bu çabalar sürdürülmektedir.
String Teorisi
Quantum fiziği, görelilik ve yerçekimi konularında Modern Fizik oldukça tatmin edici teoriler geliştirmiştir. Ancak, bu teoriler bir arada pek istenen sonuçları vermemektedir. Alıştığımız üç boyutlu evrende çözüler zorlanmakta fakat daha fazla boyutlar (saklı boyutlar) ile problemlerin çözülmesi bekleniyor.
String Teorisi, modern fiziğin önerdiği son teori, üç boyut yanısıra birçok daha küçük boyutlar önermektedir.
Üç boyut ötesinde nasıl boyut olabilir?
İp üzerinde bir cambaz ve böcek düşünülürse, cambaziçin ileri-geri bir boyut olmakla birlikte, böcek bu iki yön yanında sağa-sola yada iki boyut içinde hareket edebilir.
Ateşan Aybars.

Yazar Hakkında

1 comment

  1. Mustafa Özcan 27 Ekim, 2011 at 12:33 Cevapla

    Sevgili Ateşan,

    Elektromanyetik etkileşimin sonucu olarak boşluğu doldurmakta olan e-m dalgaların transversal yayıldığı faraday'den bu yana bilinmektedir. Anca Tesla'nın ortaya koyduğu ve günümüzde Konstantin Meyl tarafından var olduğu iddia edilen küresel skalar dalgalar konusunda görüşlerin nelerdir. Çünkü Meyl'in iddiasına göre bu dalgaları nötrinolar temsil etmekte ve bunlar ışıktan hızlı hareket ettiklerinden dolayı vakum'un "serbest enerjisi'ni kullanılır hale sokarak boşluk kökenli % 100 üzerinde enerjetik verimlilik yaratarak "erke dönencesi'nin çalışmasına olanak tanımaktadırlar.

    Ne diyorsun?

    Mustafa Özcan

Post a new comment

Bu yazı da ilginizi çekebilir

العربية简体中文NederlandsEnglishFrançaisDeutschItalianoPortuguêsРусскийEspañolTürkçe