Tülay Yenilmez – LHC Deneyi

Parçacık fiziği, ışıma ve maddenin temel parçacıkları üzerine çalışan fiziğin bir dalıdır ve onların aralarındaki etkileşimleri de incelemektedir. Yüksek enerji fiziği olarak da denilmektedir, çünkü birçok temel parçacık doğada normal koşullarda oluşmaz ama oluşturulması veya gözlenmesi için geçen süre zarfında diğer parçacıklarla enerjik çarpışmaları gerekir, parçacık hızlandırıcılarında. Araştırmalar sonucunda parçacıkların listesi uzuncadır. Atom altı parçacıklar Modern parçacık fiziği araştırmaları atom altı parçacıklar üzerine odaklanmıştır, atom altı parçacıklar atomlardan daha küçük yapılara sahiptirler. Atomu oluşturan bileşenleri elektronlar, protonlar ve nötronlardır, parçacıklar ışıma ve saçılma süreçleri tarafından üretilir; fotonlar, nötrinolar ve müonlar gibi ya da egzotik parçacıklar gibi… Açıkçası, parçacık terimi yanlış isim kullanımıdır çünkü parçacık fiziğinin dinamiği kuantum mekaniği tarafından yönlendirilmiştir. Bunun gibi, onlar parçacık-dalga ikililiği gösterirler, güvenilir deneysel koşullar altında parçacıksal ve diğerleri (daha fazla teknik detayda onlar Hilbert uzayında durum vektörleri tarafından tanımlanır, kuantum alan teorisinin konusu) için de dalgasal davranış gösterirler. Parçacık fizikçilerinin kongreleri izlendiğinde, biz temel parçacıkları referans nesne olarak kullanırız öyle ki elektronlar ve fotonlar gibi, anlaşılmaz şekilde bu parçacıklar dalga özelliği gösterirler. Bugüne kadar gözlenen bütün parçacıklar ve onların etkileşimleri, tamamen kuantum alan teorisi tarafından Standart Model adı ile tanımlanmıştır. Standart Model özelleşmiş 40 temel parçacığı içerir; bu parçacıklar 24 fermiyon, 12 vektör bozonu ve 4 skaler bozon olarak gruplandırılırlar. Bileşik parçacıklar birleşerek 1960’lı yıllarda diğer tür parçacıklar bulundu. Parçacık fizikçilerinin çoğu doğanın eksik kısımlarının tamalanacağı inancını taşıyorlar ve daha fazlasını aslında istiyorlar: en temel teorinin bulunmasını bekliyorlar. Son zamanlarda, Standart Modelden sapmadan ilk kez evrendeki nötrinonun kütlesi ölçüldü. Parçacık Fiziğinin Tarihi Tüm maddenin temel parçacıkların bileşiminden oluştuğu yönünde milattan önce 6.yüzyılda bir kanı oluşmuştu. Antik Yunan filozoflarından Lefkippos, Demokritos ve Epikurus atom üzerine çalışmışlardır. 19. yüzyılda John Dalton, stokiyometri çalışmaları sayesinde, herbir doğa elementinin bir bileşenden oluştuğunu düşündü, tek tür parçacık. Dalton ve çağdaşları bunların doğanın temel parçacıkları olduğuna inanıyorlardı ve adlarını atom olarak koydular. Anlamı bölünemez idi. Ancak yüzyılın sonuna yaklaşıldığında, fizikçiler atomları keşfediyorlardı, gerçekten de, doğanın temel parçacıkları ama daha küçük atom parçacıklar kümeleriydi. 20.yüzyılın başlarında nükleer fizik ve kuantum fiziğinin keşfi, nükleer fizyon ve nükleer füzyon bulunuşu ile kanıtlandı. Nükleer fizyon 1939 yılında Lise Meitner tarafından (deneyi yapan Otto Hahn) ve nükleer füzyon Hans Bethe tarafından aynı yılda bulundu. Bu buluşlardan sonra nükleer gücün farkına varılmıştı ve aslında nükleer çağ başlamıştı. 1950 ve 1960’lı yıllar arasında, saçılma deneyleriyle şaşırtıcı çeşitlikte parçacıklar bulundu. 1970’lerde Standart Model geliştirildi. Standart Model ve Higgs Parçacık Fiziği’nin temel teorilerinden biri olan Standart Model, bildiğimiz maddeyi oluşturan atom altı parçacıkları ve doğada bulunan 3 temel kuvveti açıklayabilen bir kuramdır. Bu kuram, 1950’li yıllardan sonra yeni parçacıkların bulunmasıyla beraber matematiksel formüllere dayandırılan bir kuram hâline gelmiştir. Başka bir deyişle Standart Model, farklı temel parçacıkların nasıl düzenlendiğini ve farklı kuvvetler aracılığında birbirleri ile nasıl etkileştiğini açıklayan bir teoridir. Parçacık hızlandırıcılarında yapılan çalışmalar bu teorinin öngörülerine göre yapılmaktadır. Standart Model şu ana kadar parçacıklar dünyası için tutarlı bir harita olsa da bazı konularda yetersiz kaldığı ortadadır. Standart Modelde yapıtaşları lepton ve kuarklar olarak iki ana gruba ayrılır. Kuarklar bir araya gelerek atomun çekirdeğini oluşturan proton ve nötronları meydana getirirlerken leptonlar ise atomun kabuğunu (elektronu) oluşturan yapıtaşlarıdır. Kuarkların 6 ana elemanı vardır: * u up (üst) * d down (alt) * c charm (çekici) * s strange (acayip) * t top (yukarı) * b bottom (aşağı) Leptonların da 6 ana elemanı vardır: * e- elektron * m müon * T tau * Ve elektron-nötrino * Vm müon-nötrino * Vt tau-nötrino 4 kuvvet taşıyıcısı ise * y Foton * g Gluon * Z Z bozon * W W bozon şeklindedir. Foton, elektro-manyetik kuvvetinin taşıyıcısıdır. Işığın parçacığı olarak da bilinir. Isı, ışık, radyo ve televizyon sinyalleri, mikrodalga sinyalleri, X-ışınları, gama ışınları ve benzeri enerji yayılımlarını taşımaktadır. Gluon, atom çekirdeğindeki kuarkları birarada tutan “Kuvvetli Çekirdek Etkileşimi” adı verilen en güçlü temel kuvvetten sorumlu tutulmaktadır. Z ve W bozonlar ise “Zayıf Çekirdek Etkileşimi” adı verilen temel kuvvetin taşınmasından sorumludur. Bunlar dışında Standart Modelin öngördüğü fakat bugüne dek bulunamamış parçacıklar da vardır. Bunlardan biri kütleçekim temel kuvvetinin taşıyıcısı olarak öngörülen gravitondur. Bir diğeri de maddeye ve atomlara kütle kazandırdığı düşünülen Higgs Bozonu parçacığıdır. Bu parçacık Standart Modelin kilit parçacığıdır.

PDF Kitap İndir

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir