1.
kuvvet taşıyıcı parçacıklar aracılığıyla ortaya çıkan ve evrenin temeli sayılan 4 kuvvet: elektromanyetik kuvvet, güçlü nükleer kuvvet, zayıf nükleer kuvvet, kütle çekim kuvveti.
buradan gerisi bunların nasıl ortaya çıktığını, çalışma mekanizmasını merak edenler için. uzun olacak biraz ne yazık ki...
***
evrendeki birçok parçacığın birbiriyle ilişkisini açıklayan temel kuvvetler, sanal parçacık adını verdiğimiz atom altı parçacıklar aracılığıyla ortaya çıkarlar. bu sanal parçacıklar, evrenin dokusundan ödünç enerji alarak çiftler halinde var olur, ardından birbirlerini yok ederek ödünç enerjiyi de geri verirler.
***
1- elektromanyetik kuvvet
ışığın hammaddesi olan fotonların taşıyıcılık yaptığı bu kuvvet, elektrik yüklü parçacıkların manyetik alandaki etkileşimleriyle ilgilidir.
kuvvetin ortaya çıkma nedeni momentum aktarımıdır. bunu günlü hayattan bir örneğe benzeterek anlatayım.
2 kayığımız var. birinde siz duruyorsunuz, birinde arkadaşınız duruyor ve yüz yüzesiniz. ellerinizdeki basket toplarını aynı anda birbirinize atıyorsunuz ve herkes diğerinin attığı topu tutuyor. bunu üst üste birkaç kez yaptığınızda, momentum aktarımı nedeniyle kayıklar geriye doğru itilir ve gittikçe uzaklaşırsınız birbirinizden.
tersini düşünelim. bu kez kayıklarda birbirinize sırtınız dönük şekilde duruyorsunuz. ellerinizde birer bumerang var. bunları fırlatıyorsunuz ve birbirinizin attığı bumerangları tutuyorsunuz. bu kez sırt sırta olup bumerangları yüzünüzün dönük olduğu yere doğru fırlattığınızdan, negatif momentum aktarımı yapmış olursunuz.
şimdi gelelim konuya... 2 mıknatısın birbirini itmesi ya da çekmesi, tam da fotonların bu momentum aktarımı sebebiyle gerçekleşir. aynı türden yükler birbirini iterken, farklı türdekiler birbirini çeker. çünkü yükler arasında her zaman bir enerji dağılımı oluşur ve yükler, doğanın kanunları gereği en düşük enerji olan bölgeye doğru hareket ederler.
fotonlar durgun kütleye sahip olmadığından, uzun mesafeler boyunca seyahat edebilirler. bu da, elektromanyetik kuvveti en uzun menzilli temel kuvvet yapmaya yeterlidir.
***
2- güçlü nükleer kuvvet
atomların çekirdeklerindeki proton ve nötronları oluşturan kuark adlı parçacıkları bir arada tutan bir güç var. buna güçlü nükleer kuvvet diyoruz ve gluon adlı parçacıkların taşınmasıyla ortaya çıkıyor.
gluonların da durgun kütlesi yok ama bunlar foton kadar uzun menzillere erişemiyorlar çünkü bunu engelleyen farklı bir özellikleri var. buna renk yükü diyoruz ve başka bir yazının konusu olacak kadar uzun ve önemli. ancak şu kadarını söyleyeyim, renk yükleri de elektriksel yük gibi bir parçacık özelliği ve gluonların kısa süre içerisinde, etraflarındaki diğer parçacıklarla etkileşime girmesine neden oluyor. bu nedenle fotonlar serbestçe hareket ederken, gluonlar hemen bağlanıyor.
***
3- zayıf nükleer kuvvet
radyoaktivite dediğimiz şeyi hepimiz biliyoruz. bu olayı gerçekleştiren atomlar, kararsız çekirdekler olarak anılır. evrende kararsız olan her şey gibi bunlar da kararlı duruma geçmek için çekirdek yapılarını değiştirirler ve radyoaktif hale geçerler. çekirdek bozunması dediğimiz bu olaylar w ve z bozonlarının değiş tokuşu ile gerçekleşir.
örneğin bir protondan nötrona geçiş yapıp yük dengesini koruyacak şekilde kuark dönüşümünü gerçekleştiren ve görevini tamamlayan bir bozon, anında farklı parçacıklara bozunur. bu kuvvetin menzili çok kısadır çünkü bozonlar büyük kütleli parçacıklardır.
***
4- kütle çekim kuvveti
hepimizin aşina olduğu ama ne olduğu tam da tanımlanamayan bu kuvvet, daha çok makro ölçekteki cisimlerin etkileşimlerini açıklar. gezegenler, yıldızlar, kara delikler gibi...
yukarıdaki 3 temel kuvvet, kuantum kuramı ile uyum altında birleştirilmiş durumda. kütle çekimini ise henüz birleştiremedik. bu kuvvetin taşıyıcı teorik parçacığı graviton ama dediğim gibi, teorik. varlığı mümkün görünüyor ama henüz gözlenemedi.
graviton, sicim teorisi ile açıklanabiliyor ancak nasıl çalıştığı henüz tam olarak anlaşılabilmiş değil. o nedenle ben de size anlatamıyorum. ancak döngüsel kuantum kütle çekim teorisi gibi bazı teorilerle açıklanmaya çalışılıyor. bu kuvvet de kuantum kuramı ile birleştirildiğinde her şeyin teorisi elde edilecek diye düşünüyor bilim insanları.
***
son bir bilgi: modelleme ve gözlemlerden anladığımız kadarıyla, büyük patlama'dan hemen sonra bu dört kuvvet birbirine yapışık durumdaydı ve evren genişledikçe, yani sıcaklığıyla yoğunluğu azaldıkça, bu kuvvetler de teker teker birbirinden ayrılarak, münferit şekilde ortaya çıktılar.
buradan gerisi bunların nasıl ortaya çıktığını, çalışma mekanizmasını merak edenler için. uzun olacak biraz ne yazık ki...
***
evrendeki birçok parçacığın birbiriyle ilişkisini açıklayan temel kuvvetler, sanal parçacık adını verdiğimiz atom altı parçacıklar aracılığıyla ortaya çıkarlar. bu sanal parçacıklar, evrenin dokusundan ödünç enerji alarak çiftler halinde var olur, ardından birbirlerini yok ederek ödünç enerjiyi de geri verirler.
***
1- elektromanyetik kuvvet
ışığın hammaddesi olan fotonların taşıyıcılık yaptığı bu kuvvet, elektrik yüklü parçacıkların manyetik alandaki etkileşimleriyle ilgilidir.
kuvvetin ortaya çıkma nedeni momentum aktarımıdır. bunu günlü hayattan bir örneğe benzeterek anlatayım.
2 kayığımız var. birinde siz duruyorsunuz, birinde arkadaşınız duruyor ve yüz yüzesiniz. ellerinizdeki basket toplarını aynı anda birbirinize atıyorsunuz ve herkes diğerinin attığı topu tutuyor. bunu üst üste birkaç kez yaptığınızda, momentum aktarımı nedeniyle kayıklar geriye doğru itilir ve gittikçe uzaklaşırsınız birbirinizden.
tersini düşünelim. bu kez kayıklarda birbirinize sırtınız dönük şekilde duruyorsunuz. ellerinizde birer bumerang var. bunları fırlatıyorsunuz ve birbirinizin attığı bumerangları tutuyorsunuz. bu kez sırt sırta olup bumerangları yüzünüzün dönük olduğu yere doğru fırlattığınızdan, negatif momentum aktarımı yapmış olursunuz.
şimdi gelelim konuya... 2 mıknatısın birbirini itmesi ya da çekmesi, tam da fotonların bu momentum aktarımı sebebiyle gerçekleşir. aynı türden yükler birbirini iterken, farklı türdekiler birbirini çeker. çünkü yükler arasında her zaman bir enerji dağılımı oluşur ve yükler, doğanın kanunları gereği en düşük enerji olan bölgeye doğru hareket ederler.
fotonlar durgun kütleye sahip olmadığından, uzun mesafeler boyunca seyahat edebilirler. bu da, elektromanyetik kuvveti en uzun menzilli temel kuvvet yapmaya yeterlidir.
***
2- güçlü nükleer kuvvet
atomların çekirdeklerindeki proton ve nötronları oluşturan kuark adlı parçacıkları bir arada tutan bir güç var. buna güçlü nükleer kuvvet diyoruz ve gluon adlı parçacıkların taşınmasıyla ortaya çıkıyor.
gluonların da durgun kütlesi yok ama bunlar foton kadar uzun menzillere erişemiyorlar çünkü bunu engelleyen farklı bir özellikleri var. buna renk yükü diyoruz ve başka bir yazının konusu olacak kadar uzun ve önemli. ancak şu kadarını söyleyeyim, renk yükleri de elektriksel yük gibi bir parçacık özelliği ve gluonların kısa süre içerisinde, etraflarındaki diğer parçacıklarla etkileşime girmesine neden oluyor. bu nedenle fotonlar serbestçe hareket ederken, gluonlar hemen bağlanıyor.
***
3- zayıf nükleer kuvvet
radyoaktivite dediğimiz şeyi hepimiz biliyoruz. bu olayı gerçekleştiren atomlar, kararsız çekirdekler olarak anılır. evrende kararsız olan her şey gibi bunlar da kararlı duruma geçmek için çekirdek yapılarını değiştirirler ve radyoaktif hale geçerler. çekirdek bozunması dediğimiz bu olaylar w ve z bozonlarının değiş tokuşu ile gerçekleşir.
örneğin bir protondan nötrona geçiş yapıp yük dengesini koruyacak şekilde kuark dönüşümünü gerçekleştiren ve görevini tamamlayan bir bozon, anında farklı parçacıklara bozunur. bu kuvvetin menzili çok kısadır çünkü bozonlar büyük kütleli parçacıklardır.
***
4- kütle çekim kuvveti
hepimizin aşina olduğu ama ne olduğu tam da tanımlanamayan bu kuvvet, daha çok makro ölçekteki cisimlerin etkileşimlerini açıklar. gezegenler, yıldızlar, kara delikler gibi...
yukarıdaki 3 temel kuvvet, kuantum kuramı ile uyum altında birleştirilmiş durumda. kütle çekimini ise henüz birleştiremedik. bu kuvvetin taşıyıcı teorik parçacığı graviton ama dediğim gibi, teorik. varlığı mümkün görünüyor ama henüz gözlenemedi.
graviton, sicim teorisi ile açıklanabiliyor ancak nasıl çalıştığı henüz tam olarak anlaşılabilmiş değil. o nedenle ben de size anlatamıyorum. ancak döngüsel kuantum kütle çekim teorisi gibi bazı teorilerle açıklanmaya çalışılıyor. bu kuvvet de kuantum kuramı ile birleştirildiğinde her şeyin teorisi elde edilecek diye düşünüyor bilim insanları.
***
son bir bilgi: modelleme ve gözlemlerden anladığımız kadarıyla, büyük patlama'dan hemen sonra bu dört kuvvet birbirine yapışık durumdaydı ve evren genişledikçe, yani sıcaklığıyla yoğunluğu azaldıkça, bu kuvvetler de teker teker birbirinden ayrılarak, münferit şekilde ortaya çıktılar.
devamını gör...