Tarih: Temmuz 2002 | Sayı:
İlerici Gençlik Sayı:2
Madde Dünyası
Elektron ve protonun varlığı yüzyılın başından beri bilinmekteydi. 1932 yılında çekirdeğin diğer bir elemanı olan nötron keşfedildi. Daha sonra çekirdek içindeki proton ve nötronları bir arada tutmaya yarayan nükleer güçten sorumlu parçacıklar keşfedilmeye başlandı. Bu parçacıklar 1950 ve 1960'larda yeni hızlandırıcılar ve madde mikroskoplarında hadron seli olarak bilim adamlarının karşısına çıktı. Kısa süre sonra daha fazla hadron keşfedildi artık Latin harfleri hadronları adlandırmada yetersiz kalıyordu. Hadronların çoğalmasıyla bu yeni parçacıkların etkileşimi problemi ortaya çıktı.
Maddeyi oluşturan tüm temel parçacıklar içinde yalnızca proton elektron foton ve nötrinonun dengede oldukları tüm diğer parçacıkların sonunda dengeli olanlara ayrıştıkları anlaşılmıştır. 1970'lerde mezonlar hiperonlar tuhaf parçacıklar, nötron ve protonun uyarılmış durumları olarak adlandırılan yeni hadronlar keşfedildi. maddenin yeni bir düzeyini temsil eden parçacıklar karşımızda durmaktaydı. Proton ve nötron hadronlardan göreceli dengelikleri ile ayırt edilen İki parçacıktan başka bir şey değildir. Böylece insanoğlunu elinde yeni bir evrene yolculuk hazırlıkları başlamış oldu. Fizikçiler maddenin içinde bir evren buldular. Atomlar ve çekirdekler bu yolculukta sadece bir durak bel ki de yolun başı. Çekirdek altı dünya da yıldızlar arası uzay gibi sonsuz görünen bir sınıra sahip. Maddenin içindeki bu evrene dair, üç mantıksal olasılık söz konusudur. Birinci olasılık: dünyalar içinde dünyalar; parçacıklar sonsuz şekilde farklı daha küçük, parçacıklara bölünebilir. Maddenin düzeyleri, tükenmez olabilir, gerçekten "elementer" bir parçacığın olmaması, tüm parçacıkların daha da küçük parçacıkların bileşimi olması mümkündür. İkinci olasılık:maddenin düzeylerinde bir "kaya dip", daha alt kısımlara ayrılmayan gerçekten elementer parçacıklar bulunabilir. Üçüncü olasılık: bootstrap; maddenin hem elementer hem de bileşenlerden oluşan düzeli olabilir ve madde kendi çabasıyla kendini varlık durumuna yükseltebilir. Temel parçacıkların aslında bileşenlerden oluştuğu bir madde düzeyine ulaşabiliriz.fakat bu bileşenlerin de yapılmış olduğu şey tam olarak aynı türden daha fazla parçacıktır.Bu düzeyde parçacıklar bölünebilir olsa da yeni türden parçacıklara bölünebilir değildir.Parçacık ikiye bölündüğünde ilkinin aynı türden iki parçacıkla karşılaşılır. İlk iki önerme yüzyıldır bilinmekteydi ancak bootstrap önermesi bu yüzyılda kuantum teorisi ve görecelik teorisinin yeni fiziksel yasaları keşfedildikten sonra anlam kazandı.Bu önerme ne kadar çekici olursa olsun bugün geniş şekilde kabul görmemektedir.fizikçilerin çoğu hadronların kuarklar denen daha elementer parçacıklardan yapılmış,bileşik nesneler olduklarını savunmaktadır.her hadron belli bir düzenleme içinde birbiri etrafında yörüngelerde dönen birkaç kuarktan yapılmış olarak düşünülmektedir. Kuarklar sonsuz sayıda değişik düzenleme içinde yörüngeler şeklinde dönebileceği için gerçekte sonsuz sayıda hadron vardı.Bu kuark modelinin temel sorunu ise, bir kuarkın serbest halde görülememiş olmasıdır. 1960'lı yıllarda yapılan yeni elektron hızlandırıcılarında yüksek hızlı parçacıkların etkileşimlerinin incelenmesiyle,hadronların kuarklardan yapılmış olduğu fikrini doğrulayan deneyler yapıldı.Sonuç olarak hadronların, güçlü kuvvetlerle birbirlerine bağlı olan, kuarklardan oluştuğu ortaya çıktı. Kuarklar elektrona benzeyen nokta kuantum parçacıklarıdır. Kuarklar modern fiziğe, laboratuardan çıkan "buldum buldum" haykırışı olarak değil, teorik fizikçilerin matematiksel bir hilesi şeklinde gelmişlerdir.Kuarkların temel fikri; tüm hadronların "yukarı" kuark, "aşağı" kuark ve "tuhaf" kuark denen üç kuarktan ve onların antikuark ortaklarından (yani kuarkların ters elektrik yüklü, anti-madde versiyonlarından) yapılabileceği fikriydi. Geçen yüzyıla geriye doğru bakacak olursak, beş belirgin madde düzeyi tanımlanmıştır; moleküller, atomlar, çekirdekler, hadronlar ve kuarklar.Herhangi bir düzeyin anlaşılması için daha derine inilmesi gerekmiştir.Daha alt düzeylerde maddenin yapısı daha basitleşiyor görünmektedir.Sekiz düzine atom milyonlarca moleküler bileşiğe karşı bir basitleşmeydi.Sekiz düzine atomun çekirdekleri yalnızca iki hadron olan proton ve nötronun bağıl durumlarıydı.1960 larda hadronların çoğalmasıyla madde daha karmaşık hale geliyor gibi göründü.Fakat kuarklar hadronlar alanına düzen getirdi.Bugün bu noktadayız.Gelecekte yeni teknolojilerle daha ileriye gidebiliriz.Belki yeni fiziksel yasalar geçmişe tebessümle bakmamıza sebep olabilir.
Maddeyi oluşturan tüm temel parçacıklar içinde yalnızca proton elektron foton ve nötrinonun dengede oldukları tüm diğer parçacıkların sonunda dengeli olanlara ayrıştıkları anlaşılmıştır. 1970'lerde mezonlar hiperonlar tuhaf parçacıklar, nötron ve protonun uyarılmış durumları olarak adlandırılan yeni hadronlar keşfedildi. maddenin yeni bir düzeyini temsil eden parçacıklar karşımızda durmaktaydı. Proton ve nötron hadronlardan göreceli dengelikleri ile ayırt edilen İki parçacıktan başka bir şey değildir. Böylece insanoğlunu elinde yeni bir evrene yolculuk hazırlıkları başlamış oldu. Fizikçiler maddenin içinde bir evren buldular. Atomlar ve çekirdekler bu yolculukta sadece bir durak bel ki de yolun başı. Çekirdek altı dünya da yıldızlar arası uzay gibi sonsuz görünen bir sınıra sahip. Maddenin içindeki bu evrene dair, üç mantıksal olasılık söz konusudur. Birinci olasılık: dünyalar içinde dünyalar; parçacıklar sonsuz şekilde farklı daha küçük, parçacıklara bölünebilir. Maddenin düzeyleri, tükenmez olabilir, gerçekten "elementer" bir parçacığın olmaması, tüm parçacıkların daha da küçük parçacıkların bileşimi olması mümkündür. İkinci olasılık:maddenin düzeylerinde bir "kaya dip", daha alt kısımlara ayrılmayan gerçekten elementer parçacıklar bulunabilir. Üçüncü olasılık: bootstrap; maddenin hem elementer hem de bileşenlerden oluşan düzeli olabilir ve madde kendi çabasıyla kendini varlık durumuna yükseltebilir. Temel parçacıkların aslında bileşenlerden oluştuğu bir madde düzeyine ulaşabiliriz.fakat bu bileşenlerin de yapılmış olduğu şey tam olarak aynı türden daha fazla parçacıktır.Bu düzeyde parçacıklar bölünebilir olsa da yeni türden parçacıklara bölünebilir değildir.Parçacık ikiye bölündüğünde ilkinin aynı türden iki parçacıkla karşılaşılır. İlk iki önerme yüzyıldır bilinmekteydi ancak bootstrap önermesi bu yüzyılda kuantum teorisi ve görecelik teorisinin yeni fiziksel yasaları keşfedildikten sonra anlam kazandı.Bu önerme ne kadar çekici olursa olsun bugün geniş şekilde kabul görmemektedir.fizikçilerin çoğu hadronların kuarklar denen daha elementer parçacıklardan yapılmış,bileşik nesneler olduklarını savunmaktadır.her hadron belli bir düzenleme içinde birbiri etrafında yörüngelerde dönen birkaç kuarktan yapılmış olarak düşünülmektedir. Kuarklar sonsuz sayıda değişik düzenleme içinde yörüngeler şeklinde dönebileceği için gerçekte sonsuz sayıda hadron vardı.Bu kuark modelinin temel sorunu ise, bir kuarkın serbest halde görülememiş olmasıdır. 1960'lı yıllarda yapılan yeni elektron hızlandırıcılarında yüksek hızlı parçacıkların etkileşimlerinin incelenmesiyle,hadronların kuarklardan yapılmış olduğu fikrini doğrulayan deneyler yapıldı.Sonuç olarak hadronların, güçlü kuvvetlerle birbirlerine bağlı olan, kuarklardan oluştuğu ortaya çıktı. Kuarklar elektrona benzeyen nokta kuantum parçacıklarıdır. Kuarklar modern fiziğe, laboratuardan çıkan "buldum buldum" haykırışı olarak değil, teorik fizikçilerin matematiksel bir hilesi şeklinde gelmişlerdir.Kuarkların temel fikri; tüm hadronların "yukarı" kuark, "aşağı" kuark ve "tuhaf" kuark denen üç kuarktan ve onların antikuark ortaklarından (yani kuarkların ters elektrik yüklü, anti-madde versiyonlarından) yapılabileceği fikriydi. Geçen yüzyıla geriye doğru bakacak olursak, beş belirgin madde düzeyi tanımlanmıştır; moleküller, atomlar, çekirdekler, hadronlar ve kuarklar.Herhangi bir düzeyin anlaşılması için daha derine inilmesi gerekmiştir.Daha alt düzeylerde maddenin yapısı daha basitleşiyor görünmektedir.Sekiz düzine atom milyonlarca moleküler bileşiğe karşı bir basitleşmeydi.Sekiz düzine atomun çekirdekleri yalnızca iki hadron olan proton ve nötronun bağıl durumlarıydı.1960 larda hadronların çoğalmasıyla madde daha karmaşık hale geliyor gibi göründü.Fakat kuarklar hadronlar alanına düzen getirdi.Bugün bu noktadayız.Gelecekte yeni teknolojilerle daha ileriye gidebiliriz.Belki yeni fiziksel yasalar geçmişe tebessümle bakmamıza sebep olabilir.
Kaynak: kozmik kod, maddenin içine gezi Heinz R. Pagels
