Kuantum fiziğine göre var olan her şey parçacıklardan oluşur. Madde, ışık, görünen ve görünmeyen şeyler. Bunların hepsi parçacıklardır ve tüm evrenin işleyişini kontrol ederler. Bunlardan bazıları yaygındır ve çoğumuz tarafından iyi bilinmektedir, örneğin elektronlar. Diğerleri ise kuarklar gibi biraz daha sıra dışıdır. Ancak herhangi bir parçacığın temel fikri, onun başka hiçbir şeyden yapılmamış temel bir şey olmasıdır. Bir atomu protonlara, nötronlara ve elektronlara ayırabilirsiniz. Ama bir parçacığı başka bir şeye ayıramazsınız. Bunu aklımızda tutarak, bilimin keşfettiği ya da en azından keşfettiğini düşündüğü en şaşırtıcı keşiflerden bazılarına bir göz atalım.
10. Tanrı Parçacığı
Bilim insanları bir şeye Tanrı parçacığı adını verdiklerinde, aslında ona daha fazlasından daha fazlası diyorlar. Adil olmak gerekirse parçacığın doğru adı Higgs bozonu, ancak fizikçi Leon Lederman daha renkli bir isim buldu çünkü medyanın parçacıklarla ilgilenmesini sağlamak o kadar da kolay değil.
Higgs bozonunun varlığı 2013 yılında doğrulandı. Ancak 1960'larda teorize edilmişti, bu nedenle arayışlar uzadı. Stephen Hawking bir defasında asla bulunmayacağına ve yakılmayacağına dair 100$'a bahse girmişti. Ayrıca Higgs bozonunun bir gün evreni yok edeceğini söyleyerek kayıtlara geçti, bunu takvimlerinize kaydedin.
Tüm bu birikimle Higgs bozonunun oldukça şaşırtıcı olduğunu hayal etmelisiniz ve gerçek şu ki evet, Higgs bozonu harikadır. Ancak bunu anlamak biraz zaman alır, o yüzden deneyelim.
Bozon temel bir parçacıktır. Bozonlar, elektromanyetizma, zayıf ve güçlü nükleer kuvvetler gibi Evrenin tüm temel kuvvetlerinden sorumludur.
Higgs alanı, elektronlar gibi diğer parçacıklara kütle kazandıran bir enerji alanıdır. Basitçe söylemek gerekirse Higgs bozonları, Evrendeki parçacıkların kütlesinin yaratılmasından kısmen sorumludur. Bozonun kendisi büyük bir kütleye sahiptir, ancak kısa ömürlüdür, bu nedenle doğada bulunması zordur. Ancak varlığı, Standart Fizik Modeli hakkında bildiklerimizin çoğunu doğruluyor ve herhangi bir parçacığın neden var olduğunu açıklamaya yardımcı oluyor. Ayrıca karanlık maddeyi açıklamaya ve bilmediğimiz veya anlamadığımız daha fazla parçacığı tanımlamaya da yardımcı olabilir.
Komik, Lederman teknik olarak buna Tanrı parçacığı adını vermiyordu. Ona lanet parçacık adını verdi çünkü tespit edilmesinin ne kadar zor olduğu konusunda hayal kırıklığına uğradı. Yayıncısı adını değiştirdi.
9. Tetrakuark
Kuarklar en kolay maddenin en küçük parçaları olarak anlaşılır. Bir demir parçası demir atomlarından oluşur. Bu atomlar elektron ve proton gibi şeylerden oluşur. Ama onları parçalara ayırsanız bile elinizde yine kuarklar kalır. Kütleleri ve dönüşleri var ve komik bir şekilde "tatlar" olarak adlandırılan altı türe sahipler. Bu kokular üst ve alt, üst ve alt, büyüleyici ve tuhaf olarak adlandırılan çiftlere ayrılmaktadır. Garip, değil mi? Bu daha da tuhaflaşıyor.
2021 yılında bilim insanları, iki kuark ve iki antikuarktan oluşan egzotik bir hadron olan tetrakuarkı keşfetti. Keşfedilmeden önce bunun imkansız olduğu düşünülüyordu. Parçacıkların birbirine bağlanabileceği fikri bir seçenek olarak düşünülmüyordu ancak Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndan gelen veriler bunun aksini kanıtladı.
Tetrakuarkın keşfi, araştırmacılara, kuarkları nötron ve proton oluşturmak üzere birbirine bağlayan güçlü kuvveti daha iyi anlamaları için birçok yeni araç sağlayacak.
8. Nötrino
Son birkaç on yılda herhangi bir bilim kurgu izlediyseniz, "nötrino" kelimesinin birkaç defadan fazla geçtiğini duymuşsunuzdur. Popülerdir ve bilim çoğumuzun gözünden kaçmış olsa bile kulağa hâlâ ilginç geliyor.
Gerçek hayatta nötrinolar çoğumuzun hayal edebileceğinden çok daha yoğun bir varlığa sahiptir. Bunlar, patlayan yıldızlar gibi galaktik felaketlerden doğan atom altı parçacıklardır. Neredeyse ışık hızında hareket ediyorlar ve onlardan birini durdurmak için iyi şanslar, çünkü kurşun gibi görünen bir şeyin içinden, sizin açık bir kapıdan geçtiğiniz kadar kolay geçebilirler.
Nötrinoların kütlesi şaşırtıcı derecede küçüktür. Fizikte zaten güçlü bir temele sahip değilseniz, onu tanımlamak için kullanılan sayıların hiçbir anlamı yoktur. Ancak elektrondan yaklaşık 500.000 kat daha küçüktürler. Ancak elektrondan farklı olarak elektrik yükleri de yoktur. Dolayısıyla kütlesi ve yükü olmayan nötrinolar neredeyse hiç yoktur. Ama aynı zamanda her yerdeler. Güneş sizi her saniye yaklaşık bir milyar tanesiyle bombardıman eder.
Nötrinoların mikroskobik bile olsa bir miktar kütleye sahip olması, evrenin tüm kütlesini ve etrafımızda neden antimadde değil de madde bulunduğunu açıklayabilir.
7. Müonlar
Kuarklar gibi müonlar da varoluşun temel parçacıklarından biridir. Elektronlara benzerler ancak daha büyüktürler ve 207 kat daha ağırdırlar. Çok kısa ömürlüdürler ve oluştuktan 2,2 mikrosaniye içinde elektronlara ve nötrinolara bozunurlar. Kozmik ışınlar atmosferimizdeki parçacıklarla çarpıştığında oluşurlar ve bu 2,2 mikrosaniyede neredeyse ışık hızında hareket etmeleri sayesinde dünyayı bombalayıp yüzeyin yaklaşık bir mil altına nüfuz etmeyi başarırlar.
Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki araştırmalar, müonların her zaman bilimin söylediği şeyleri yapmadığını gösterdi. Basit bir ifadeyle sallanırlar. Ama yapmamalılar. Ve salınım yapmaları gerçeği, onların işleyişini etkileyen, kimsenin aklına bile gelmeyen başka bir parçacığın olabileceğini gösteriyor.
6. Kuarklar
Tetrakuarktan daha önce bahsetmiştik, dolayısıyla onu basit bir kuarka ayırmak mantıklı olacaktır. Proton ve nötron gibi şeyleri parçalara ayırırsanız kuarklar ve gluonlar elde edersiniz. Altı tür kuark vardır ve bunlar her zaman çiftler halinde bulunur. Aslında bilim insanları bir kuarkı diğer yarısından ayırmayı zaten denediler ama işe yaramadı. Ya bağlantılıdırlar ya da hiç değildirler.
Kuarkların ve gluonların etkileşim şekli atomlardaki kütlenin kaynağıdır. Temel olarak bu, bizim anladığımız şekliyle tüm madde kütlesinin kuarklardan ve gluonlardan geldiği anlamına gelir. Pozitif, negatif veya nötr yüke sahip olduğu tanımlanan çoğu parçacığın aksine kuarklar daha da ileri gider. Ayrıca kuantum kromodinamiği olarak adlandırılan bir renk yüküne sahip oldukları da tanımlanır. Bu, onların benzersiz kuantum özelliklerini tanımlamak için kırmızı, mavi veya yeşilin teorik renklerini (aslında bu renkler değildir) uygular.
5. Gravitonlar
Bilim, evrende etkin olan dört temel gücün varlığını kabul etmektedir. Zayıf ve güçlü nükleer kuvvetler, elektromanyetizma ve yerçekimi. Çoğu durumda ilk üçüyle az çok başa çıkıyoruz. Ancak yer çekimi biraz çılgın bir durum.
Fotonların elektromanyetizma ile nasıl etkileşime girdiğini, kuarkların ve gluonların güçlü nükleer kuvvetle nasıl etkileşime girdiğini ve bozonların zayıf nükleer kuvvetle nasıl etkileşime girdiğini anlıyoruz. Bilmediğimiz şey yerçekimini neyin ilettiğidir. Gravitonların, yani yerçekiminin gerçek dünyadaki nesneler üzerinde bir kuvvet olmasını sağlayan teorik parçacıkların devreye girdiği yer burasıdır. Gravitonlarla ilgili sorun, onların gerçekten var olup olmadığını bilmememizdir. Bunlar hâlâ teorik. Bilim yerçekimini açıklayamıyor.
Şaşırtıcı bir şekilde, gravitonların varlığından kesin olarak emin olmasak da, onlar hakkında çok şey biliyoruz. Kütlelerinin sıfır ya da ona yakın olduğunu ve ışık hızıyla hareket ettiklerini biliyoruz. Peki neden onları bulamıyoruz?
Yerçekimi dört kuvvet arasında en zayıf olanıdır ve takip edilmesini zorlaştırır. Nötron yıldızı gibi süper kütleli bir nesnenin yakınına yerleştirilen Jüpiter kütle çekim dedektörünün yine de herhangi bir şeyi tespit etmekte zorluk çekeceği hesaplandı.
4. Takyonlar
Teşekkür ederim Yıldız Savaşları Takyonları en azından bazı çevrelerde popülerleştirmek için. Bu teorik parçacıklar, eğer bilim kurgu, düpedüz tuhaf doğaları nedeniyle onlara tutunmasaydı muhtemelen belirsiz ve bilinmiyor olurdu. Teknik olarak var olmadıklarını unutmayın, ancak bazı fizikçiler var olduklarını düşünüyor.
Takyon'un en büyük şöhret iddiası hızıdır. Işıktan daha hızlı hareket ederler. Pek çok kişinin hiçbir şeyin ışıktan hızlı gitmemesi nedeniyle takyonun var olamayacağına inanmasının nedeni de budur. Ancak teorik fizik, kanıt varsa her şeye boyun eğmeye hazırdır, öyleyse neden olmasın?
Eğer bir takyon ışıktan hızlı hareket ediyorsa, zaman hakkında bildiklerimize göre takyon zamanda geriye doğru hareket edebilir. Genel olarak hiçbir şeyin ışıktan daha hızlı hareket edemeyeceğini kabul ediyoruz çünkü kütlesi artacak ve onu hareket ettirmek için gereken enerji de artacaktır. Işık hızında neredeyse takılıp kalırsınız. Ancak takyonlar enerji kaybettikçe hızlanırlar, bu da onların bu engeli aşabilecekleri anlamına gelir. Bu aynı zamanda filmlerden bildiğimiz tüm zaman paradokslarına da yol açıyor. Ve bu onların hiç var olmamalarının iyi bir nedenidir.
Elbette eğer varlarsa ama ışık hızından daha hızlı hareket ediyorlarsa, onları henüz tespit edememiş olmamız şaşırtıcı değil, hatta tam da bu nedenle onları hiçbir zaman tespit edemeyebiliriz.
3. Karanlık madde
Muhtemelen "karanlık madde" terimini daha önce duymuşsunuzdur, ancak bunun ne anlama geldiğinden emin değilseniz kulübe hoş geldiniz. Bilim de bu konuda zor anlar yaşıyor ancak evrenin nasıl çalıştığına dair birçok soruyu yanıtlıyor, dolayısıyla şu anda pek çok kozmik olgunun açıklanmasında bir tür yer tutucu.
Gözlemlerimize göre galaksilerin hareket şekli mantıklı değil. Galaksiler göründüklerinden çok daha büyükmüş gibi hareket ederler. Herhangi bir galaksiyi bir arada tutan gizli bir kütle kaynağı olmalı ve bu kaynak karanlık maddedir.
Karanlık madde, kendisine adını veren elektromanyetizmayı yansıtmaz, absorbe etmez veya yaymaz. Aslında görünmezdir ve dolayısıyla sadece teoriktir. Ama yaptığı şey yerçekimini yaymak ve bu da evreni bir arada tutuyor. Ve bu çok fazla. Aslında Evrenin tüm kütlesinin yaklaşık 80%'si.
2. Parçacıklar
Spartikül akla Spartaküs ve parçacıkları getiren harika bir kelime ama kelimenin sadece yarısı doğru. "S" kısmı aslında "süpersimetrik" anlamına geliyor. Örneğin parçacıklar süpersimetrik parçacıklardır ve onların varlığı tıpkı hindistan cevizi gibi fiziğin sırlarını ortaya çıkarabilir.
Parçacık fiziğinin standart modeli ne kadar kullanışlı olsa da, gördüğümüz gibi, pek çok boşluğu var. Karanlık madde nedir? Yerçekimi nasıl çalışır? Müonların salınımını sağlayan şey nedir? Kitlenin nereden geldiği ve benzeri şeyler hakkında sorular var. Standart modelin değerini veya tamamen yeni bir model geliştirme ihtiyacını sorgulayabilecek yeterince soru var. Tabii ki kibritleri bir yere sıkıştıramazsanız.
Parçacık fiziğinde karşılaştığımız problemlerin çoğu süpersimetri teorisi kullanılarak açıklanabilir. Buna göre her parçacığın süpersimetrik bir ortağı olması gerekir. Teorik olarak bu ortak parçacıklar, Evreni anlamamızdaki her türlü boşluğu doldurabilir. Sırf bunları bulmak için Büyük Hadron Çarpıştırıcısını bile inşa ettiler. Ve işe yaramadı. Bu mutlaka teorinin yanlış olduğu anlamına gelmez; sadece fiziğin karmaşık olduğu ve gerçekliğin temellerini anlamanın biraz zaman aldığı anlamına gelir.
1. Fotonlar
Ah, mütevazi foton. Herkes fotonları bilir. Fotonlar bizim anladığımız şekliyle ışığı oluşturur; elektromanyetik enerjinin küçük parçacıkları, ışığın hem parçacık hem de dalga olarak işlev görmesine olanak tanır. Elbette fotonlar, telefonunuzun ekranından gözlerinize çarpan ve görebilmeniz için gelen ışıktan daha fazlasıdır. Bunlar ayrıca radyo dalgaları, mikrodalgalar, X ışınları, gama ışınları ve daha fazlasının yanı sıra internete erişmenizi sağlayan Wi-Fi'dir.
Gördüğümüz her şey, onu görmemizi sağlayan fotonların varlığı nedeniyle gerçekleşir. Bu, Evren'e baktığımızda ve bir milyar yıl önce patlayan bir yıldız gördüğümüzde, bu fotonların buraya gelmek için çok uzun yol kat ettiği ve onları parçacık dünyasının ciddi yük beygirleri haline getirdiği anlamına gelir.
Оставить Комментарий