STANDART MODEL

     1930 dan günümüze fizikçilerin keşifleri ve teorileri evrendeki her şeyin 4 temel kuvvet tarafından yönetilen temel parçacıklardan oluştuğu hakkında inanılmaz bir fikre işaret ediyordu. Parçacık fiziğinin standart modeli parçacıkların ve üç temel kuvvetin (Elektromanyetik kuvvet, zayıf nükleer kuvvet ve güçlü nükleer kuvvet ) bir birleriyle olan ilişkilerini açıklayabilir. 1970'li yılların başında geliştirilen model neredeyse tüm deney sonuçlarını açıkladı ve hassas olayları geniş bir yelpazede başarıyla öngördü. Zaman geçtikçe ve deneyler yapıldıkça standart model iyi test edilmiş fizik teorisi haline geldi.

MADDE PARÇACIKLARI

     Çevremizdeki her şey maddenin yapı taşları olan temel parçacıklardan oluşur. Bu temel parçacıklar kuarklar ve leptonlar olarak iki gruba ayrılır. Her iki grup aileler şeklinde altı parçacıktan oluşur. En hafif ve en stabil olanlar ilk aileyi oluşturmaktadır. Biraz daha ağır ve daha az kararlı parçacıklar ikinci ve üçüncü aileleri oluştururlar. Evreni oluşturan maddenin parçacıkları birinci ailedendir. Biraz daha ağır parçacıklar kolaylıkla bozulmaya uğrayarak en yakın stabil seviyeye ulaşırlar. Altı kuark; “up kuark”, “down kuark”, “charm kuark”, “strange kuark”, “top kuark” ve “bottom kuark”tan oluşur. Kuarklar aslında renksiz olmalarına karşın üç farklı renkle sembolize edilirler.

     Leptonlarda kuarklar gibi üç aile oluşturur altı lepton; “elektron”, “electron neutrino”, “muon”, “muon neutrino”, “tau”, “tau neutrino” dur. Elektron, muon ve tau elektrik yüklü olup ölçülebilir kütleye sahipken, nötrinolar yüksüz ve çok küçük kütleye sahiptir.

KUVVETLER VE TAŞIYICI PARÇACIKLAR

     Evrende dört tane temel kuvvet bulunur, bunlar güçlü nükleer kuvvet, zayıf nükleer kuvvet, elektromanyetik kuvvet ve kütle çekim kuvveti. Bu kuvvetlerin etki alan ve çekim kuvvetleri farklı farklıdır. Kütle çekim kuvveti bu kuvvetler arasında en zayıf olanıdır ve etki alanı sonsuzdur. Elektromanyetik kuvvette sonsuz etki alanına sahiptir ve kütle çekim kuvvetinden birkaç kat daha güçlüdür. Güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvetin etki alanı çok kısadır ve sadece atom altı parçacıklar düzeyindedir. Kütle çekim kuvveti hariç diğer üç temel kuvvet, kuvvet taşıyıcı parçacıkların etkileşimleri sonucu ortaya çıkar. Kuvvet taşıyıcı parçacıklar bozon olarak adlandırılır. Bozonların birbirleri ile etkileşimleri sonucu maddenin parçacıkları farklı miktarda enerji transfer ederler. Her temel kuvvetin kendine karşılık gelen bozonu vardır. Güçlü nükleer kuvvetin, kuvvet taşıyıcı parçacığı “Gluon” dur. Elektromanyetik kuvvetin, kuvvet taşıyıcı parçacığı “Foton” dur. “W” ve “Z” Bozonlarıda zayıf nükleer kuvvetten sorumludur. Henüz tespit edilmemiş olmasına rağmen kütle çekim kuvvetinin, kuvvet taşıyıcı parçacığının “Graviton” olması gerektiği düşünülmektedir. Standart model güçlü nükleer kuvveti, zayıf nükleer kuvveti ve elektromanyetik kuvveti ile bunların kuvvet taşıyıcı parçacıklarını ve bu kuvvetlerin madde parçacıkları üzerindeki etkisini açıklamaktadır.

     Günlük yaşantımızda ve her yerde karşımıza çıkan kütle çekim kuvveti standart modelin bir parçası değildir. Kütle çekim kuvvetini standart modele dahil etmek çok zordur. Çünkü kuantum teorisi mikro dünyayı açıklamak için kullanırken genel görelilik teorisi ise makro dünyayı açıklamak için kullanır. Bu iki teoriyi aynı sisteme oturtmak çok zordur. Şuana kadar hiç kimse bu iki teoriyi standart model içerisinde bir arada açıklayabilecek matematiksel bir denklem ortaya koyamadı. Fakat parçacık fiziğinde şanslıyız ki yerçekiminin etkisi parçacıklar üzerinde göz ardı edilecek kadar zayıftır. Kütle çekim kuvvetinin etkisi insan vücudu, gezegenler gibi yoğun maddeler üzerinde ortaya çıkabilmektedir. Yani standart model kütle çekim kuvvetini dışlamasına rağmen halen geçerliliğini korumaktadır.

ŞİMDİYE KADAR ÇOK İYİ, AMA. . .

     Standart model atom altı evreni en iyi açıklayan teori olmasına rağmen tüm resmi açıklamamaktadır. Örneğin dört temel kuvvetten sadece üç temel kuvveti açıklayabilmesi gibi. Aynı zamanda hala açıklanması gereken çok önemli sorular vardır. Karanlık madde nedir? Büyük patlama sonucu açığa çıkan anti madde nereye kayboldu? Niçin “Kuarkların” ve “Leptonların” birbirlerinden farklı kütle skalasına sahip üç ailesi vardır? Ve benzeri pek çok soru vardır. Son zamanlarda bulunan higgs bozonu standart modelin temel parçacığıdır.

     4 temmuz 2012 de CERN Büyük Hadron Çarpıştırıcısı deneylerinde ATLAS ve CMS detektörlerinin birbirinden bağımsız şekilde 125 GeV/c2 kütle değerinde yeni bir parçacık gözlemlediğini duyurdu. Bu parçacık standart modele göre higgs bozonu ile tutarlıydı. Higgs bozonu, Standart Model kapsamında ileri sürüldüğü gibi, Brout-Englert-Higgs işleyişinin en basit göstergesidir. Higgs bozonunun diğer türleri standart modelin dışındaki diğer teoriler tarfından ileri sürülmektedir. François Englert ve Peter Higgs ‘e varlığını tahmin ettikleri temel parçacığın CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı deneylerinde ATLAS ve CMS detektörleri tarafından tespit edilmesi ve atom altı parçacıkların kütlesinin kökenini anlamamıza yardımcı olan teorik işleyişi buldukları için 8 ekim 2013 Nobel fizik ödülü ortaklaşa verildi.

     Standart Model doğru etki alanı içinde olayı anlatıyor olmasına rağmen, hala tamamlanmamıştır. Belki de derin atom altı dünyada veya evrenin karanlık boşluklarına gizlenmiş yeni fizik içeren daha büyük bir resmin sadece bir parçasıdır. LHC'de deneylerden elde edilecek yeni bulgular bu eksik parçaların bulunmasına yardımcı olacaktır.

Kaynak: http://home.cern/about/physics/standard-model

Çeviri: Nezir DEMİRTAŞ

Tarih : 30.11.2016