parçacık fiziği

yüksek enerji fiziği olarak da bilinir, maddeyi ve ışınımı oluşturan parçacıkların doğasını araştıran bir fizik dalıdır. parçacık kelimesi birçok küçük nesneyi andırsa da, örn. protonlar, gaz molekülleri ve hatta evlerimizdeki toz, parçacık fiziği genellikle gözlemlenebilen, indirgenemez en küçük parçacıkları ve onların davranışlarını anlamak için gerekli temel etkileşimleri araştırır.

herkesin kuantumu diline doladığı şu yıllarda parçacık fiziği denince lönk diye kalınan şey.

efenim fiziğin bu dalı atomaltı parçacıkları ve alanlarını inceler. her ne kadar sokaktan geçen insanlara "maddenin en küçük şeyi nedir?" diye sorsak "atom" cevabını alsak da biliminsanları atomu parçalayalı epey oldu. proton, nötron,elektron başta olmak üzere neler buldular neler.

sonra bu hayırsız biliminsanları yine rahat duramadılar. dediler ki lan proton vb. parçalar neyden oluşuyor diyerekten güm pat çat quarkları buldular.

sonra yine rahat duramadı bu adı batasıca biliminsanları. dediler ki "lan bu parçacıklar nasıl kütle kazanıyorda pazarda kilosu 10 liraya domates satılıyor?" matematiksel olarak hesapladılar ve peter higgs amca dedi ki "higgs alanı diye bir alana giren parçacık, o alanda kütle kazanıyor ellaam." lakin bunu ispatlamak azcık sıkıntılı oldu. biliminsanları aralarından ikna kabiliyeti yüksek birini dönemin hükümetine yollayıp meşhur cern laboratuarını kurmaya ikna ettiler. işte ben o ikna kabiliyeti yüksek arkadaşların milleti nasıl ikna ettiğini merak ediyorum.

neyse gel zaman git zaman 20 senede falan yaptılar büyük hadron çarpıştırıcısını. bu arada hadron direkt bir parçacık ismi değil. ağır parçacıkların genel adı. proton gibi ağırlara hadron, elektron gibi hafiflere lepton dediler kategorik olarak. neyse 2012 gibi sanırım buldular higgs alanını.

aslında çıkan değer biraz şaşırtıcıydı. hikayenin başına dönersek yapılmak istenen şey, bohr'dan sonra süregelen atom modelini sürekli geliştirme ve en az hatayla atom modelini oluşturabilmekti. fakat oluşturdukları simetrik modelde higgs alanı olmazsa olmuyordu. dahası higgs alanı 115 gibi bir değerde çıkmalıydı. 140 sayısına yaklaştıkça model simetrik modelden uzaklaşıp çoklu evren modeline yaklaşıyordu. sonuç ne çıktı dersiniz? 125. bu yüzden çoklu evren kuramcıları hala ısrarlı aslında.

konu parçacık fiziği gibi karışık bir şeyse şuna da değinmek gerekiyor. bu işin iki kısmı var. kuramsal fizikçiler ve deneysel fizikçiler. birbirlerine üstün değil ikisi de. kuramlar olmasaydı deneyselciler deney yapamazdı. ama deneysel fizikçiler olmasaydı kuramsal fizikçiler teorilerini ispat edemezdi.

parçacık fiziğinin abc'si nedir peki diye sorarsanız kuvvetleri öğrenin bence. kuvvetler konusu bence önemli. öyle kuantum muamtum girmeyin hemen. kuantumu da anlarsanız sorun yok ama önce kuvvetleri anlayın.

şimdi kuvvetler deyince kafanız karışmasın yabancı şeyler değil. enerjinin aktarılış biçimine kuvvet denir. 4 temel kuvvet var.

1. kütleçekim kuvveti: en zayıf kuvvet. her ne kadar adı kütleçekim diye havalı bir şey olsada bildiğin yer çekimi işte. hani gezegenler güneşin etrafında dönecek dermanı nasıl buluyorlar diyorsan bu kuvvet ile işte. hatta barajlarda bir yerden su akıtarak oradan enerji elde etmemiz de bu kuvvet ile oluyor.

2. elektromanyetik kuvvet: bildiğimiz elektrik, manyetik, ışıklar falan buna girer. hani güneş paneli falan var ya, heh işte o elektromanyetik kuvvet ile çalışıyor. ya da mıknatıs ile sonsuz enerji makinası yaptıklarını iddia edenler o mıknatısların elektromanyetik kuvvete maruz bırakıldığını bilmezler. yani mıknatıslar da pil gibi bir depodur. sadece elektrik değil manyetizma depolarlar bir nevi.

3. zayıf nükleer kuvvet: hani nükleer santralde atomu parçalayıp, yüksrk enerji açığa çıkarıyorlar ya heh işte bu da zayıf nükleer kuvvet ile oluyor.

4. güçlü nükleer kuvvet: bu da çocukken merak ettiğiniz sorunun cevabı. illa ki lan bu atom niye dağılmıyor ki diye merak etmişsinizdir. işte o atomu, protonu, quarkı bir arada tutan en kuvvetli ama etki alanı en küçük kuvvet de güçlü nükleer kuvvettir. bazen kuvvetli nükleer kuvvet diye de geçer.

atom nedir üç aşağı beş yukarı anladınız, enerjinin nasıl aktarıldığını da anladıysanız sıra geliyor feynman diyagramlarına. bu tür şeylere ilgi duyuyorsanız richard feyman adını duymuşsunuzdur. bu abi de işte bu kuvvet dönüşümlerinin diyagramlarını çıkaran adam. hatta arabasına bu diyagramları çıkrtma olarak yapıştırmıştır.

hala kuantum kuantum diye sayıklıyorsun değil mi? dur geleceğiz oraya. önce max planck amcayı bir anlatalım. hani şu meşhur planck sabitini bulup utanmadan soyadını veren adam. şimdi fiziğin en basit sorusuyla başlayalım. ışık enerji midir? evet enerjidir. peki iki farklı renkteki ışığın arasında bir tonda ışık var mıdır? evet vardır. renklere 0 ile 10 arasında isim verseydik ne kadar küçük tonda bir renk seçmeye kadar gidebilirdik? 10/2=5, 5/2=1.25, 1.25'in yarısı diye devam edip daha nereye kadar bölebilirsiniz? ne kadar bölerseniz bölün matematiksel olarak çıkan rakamın hala yarısını bölüp o kadar küçük tonda enerji hala bölünmeye muhtaç halde orda duracaktır. peki gerçek hayatta enerji böyle bir şey mi? elbette değil. bir yerde durmak zorundasın. çünkü enerji bir yerde en küçük değerde kalmak zorunda. sürekli bölebiliyor olsaydık sonsuz enerji olacaktı ki bu da saçma olurdu. işte o olabilecek en küçük sayıyı max planck amca bulmuştur.

tamam peki bu en küçük ne işimize yarayacak? işte kuantumun akıl almazlığına hoşgeldiniz? kuantum sıçraması dediğimiz şey planck sabiti gereği parçacığın bir yörüngeden diğerine arabayla gider gibi değilde, çat diye ışınlanır gibi gitmesinin hesabıdır planck sabiti. inanılmaz bir şey, tıpkı evrenin çözünürlüğü gibi planck sabiti ya da kuantum sıçraması.

parçacık fiziği kulağa hoş gelsede genelde bunun cihazları anca cern laboratuarında vardır gibi geliyor değil mi? eğer y kuşağı iseniz size bir sır vereyim, hepinizin evinde senelerce parçacık fiziği cihazı çalıştı. şu an hurdacılarda bile bulamayacağınız tüplü televizyonlar çok bilimsel cihazlar aslında. içlerinde elektron tabancası vardı. baya baya ekrana elektron yollayıp fosfora çarptırılıyor ve ışıma olması sağlanıyordu. güzel aletlerdi tüplü tvler.

parçacık fiziğinin güncel durumu ise şimdi cern laboratuarından daha büyüğünü yapacaklarmış. cerndeki hızlandırıcı malum 27 km çapında. şu an 100 km çaplı olanını yapmayı planlıyorlarmış, kaynım söyledi. oha anasını satim ya. iyice cılkını çıkardılar.

parçacık fiziği keşiflerine bakıldığında 1897 yılında j.j. thomson elektronu keşfetmesini milat kabul edilebilir. m.ö. 625 yılında thales'in elektrostatik keyfini sayıp saymamakta kararsız kaldım. 1919 yılında ernest rutherford protonu keşfediyor. 1932 yılında james chadwick nötronu keşfediyor aynı yıl carl d. anderson pozitronu keşfediyor. 1937 de neddermeuer ve arkadaşları muon keyfine imza atıyor. aynı yıl pion keşfediliyor.

yüksek enerji fiziği;
maddeyi ve radyasyonu/ ışınımı oluşturan parçacıkları inceleyen bilim dalı.

"gözlemlenen maddeyi oluşturan, şimdiye dek bulunmuş temel parçacıkları ve bunların etkileşmesinde önemli olan üç temel kuvveti açıklayan kuram standart model teorisi ile açıklanmakta ve beraber anılmaktadır.

buradan

peki bunlar günlük hayatımızda ne işimize yarayacak? her şeyi yaladık yuttuk bir bu mu kaldı?