Fizik Güncesi

Parçacık hızlandırıcılar bilim ve teknolojide öncü bir etkiye sahip. Yüksek enerji fiziği deneylerinin ana unsuru olmakla birlikte, malzeme bilimleri ve biyoloji için sonsuz kıymete sahip olan X ışını kaynaklarının ve sinkrotronların da temelidirler. Hızlandırıcı teknolojisinin geliştirilmesinde artık yeni sınırlara dayanılmış durumda. Geleneksel hızlandırıcılarda elektrik yüklü parçacıklar, RF kavitelerinde üretilen elektrik alana maruz bırakılarak hızlandırılıar. Ancak bu kavitelerde oluşturulan elektrik alan 100 megavolt/metre mertebesiyle kısıtlıdır. Bu kısıtlamadan dolayı, parçacıkları arzu edilen enerjilere çıkarmak için kilometrelerce uzunlukta hızlandırıcılara ve milyarlarca dolar bütçeye gereksinim duyuluyor.   Geçen on yıl boyunca alternatif hızlandırıcı teknolojileri üzerine çalışmalar yapıldı ve artık meyveleri toplamanın zamanı gelmiş görünüyor. Laser LakeField Acceleration (LWFA) olarak adlandırılan yeni bir yöntemle kısa aralıklarla plazmaya gönderile...

CERN'in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı LHC'de proton demetleri neredeyse ışık hızında çarpıştırılıp açığa çıkan ikincil parçacıkların bıraktığı izler büyük dedektörlerde kaydediliyor. Bugüne kadar yüksek enerji fiziğinde yapılan pek çok keşifte bu bilgiler kullanıldı. Ancak üretilen data miktarı inanılmaz boyutlarda ve çok büyük bir kısmı bizim için yeni bir bilgi içermiyor. Korkunç miktarlardaki bu veri tabanından işe yarar bilgilere ulaşıp yeni keşifler yapmak, samanlıkta iğne aramaktan çok daha karmaşık bir iş haline gelmekte. Özellikle artan enerjilere paralel olarak kaydedilen bilgi miktarının son yıllarda yapılan deneylerle iyice ürkütücü boyutlara gelmesi, bilim adamlarını yeni açılımlara zorluyor. Şimdi CERN elindeki bu veri tabanını halka açıyor ve "ham" bilgiyi herkesin kullanımına sunuyor. Bu yeni açılımın, özellikle eğitim alanında çok işe yarayacağı bekleniyor. Hatta beklenmedik kişilerin beklenmedik fiziksel keşiflere ulaşması da pekâlâ mümkün görünüy...

California Üniversitesi (Irvine) fizik bölümü çalışanları ilginç bir uygulamaya imza attılar. CRAYFIS yazılımı, akıllı telefonları ve tabletleri üzerinde bulunan standart kamera ekipmanını kullanarak atmosferden giren yüksek enerjili kozmik radyasyon avlıyor. Telefonun kamerasına isabet eden radyasyon CRAYFIS tarafından algılandığı an California'daki gruba gönderiliyor. Uygulama, tıpkı evdeki bilgisayarların hafızalarını bilimsel araştırmalar için gönüllü olarak kullandırılmasına imkân sağlayan SETI@home veya Folding@home programları gibi işliyor. Normalde kamera mercekleri görünür ışığı algılayacak şekilde dizayn edilmiş olsalar da, yine de insan gözünün algılayamayacağı yüksek frekanslı ışığı da bir miktar yakalayabiliyor. Bu durumdan istifade etme niyetiyle yola çıkan grup, buna ek olarak, kameralardaki fotodiyotların kozmik radyasyonla gelen muon parçacıklarını da algılayabileceklerini iddia ediyor. CRAYFIS programı telefonun GPS bilgilerini de kullanarak yakalanan ışınım...

Standart model (SM), maddenin çok küçük mesafelerde ve çok yüksek enerjilerde nasıl davranacağını en iyi anlatan, deneylerle defalarca sınanmış bir çatı kuramdır. Bu kuram, temel parçacıklardan oluşan bir koleksiyonun birbirleri arasındaki etkileşimleri tarif eder. "Temel" parçacık derken, bu parçacıkların içinde kendilerinden daha küçük yapıların olmadığı kast edilir. Moleküller atomların bir araya gelmesinden oluşur. Atomlar yörüngelerindeki elektronlar tarafından şekillenir. Elektronlar atom çekirdeği etrafında döner. Çekirdek ise proton ve nötronlardan oluşur. Bu ikisi de kuark ve gluonlardan yaratılmıştır. Bugün deneylerde elde ettiğimiz veriler bizlere daha öte minik parçacıkların olmadığını gösterdi (şimdilik!). İşte kuarklar, gluonlar (ek olarak, elektronlar, fotonlar...) gibi daha alt yapılarının olmadığını düşündüğümüz parçacıklar "temel" veya "noktasal" parçacıklardır. SM parçacıkları olarak da adlandırılan bu parçacıkların, eğer bir gün...

İnsanlar eğlenmek için sayısız aktivite icat ederler. Kimi sadece zaman öldürmek için, kimi hayatta denemediği şey kalmasın diye, kimi sorgulamak ve sorulara cevaplar aramak maksadıyla; dinler, izler, okur ve gezer. Ama malesef pek azı vaktini değerlendirmek için bilimi bir eğlence aracı olarak görür. Fizik, düşünmeyi sevenler için paha biçilmez bir hazine gibidir. Kıymeti pek az kimse tarafından takdir edilen, 'beni keşfedin' diye her doğa olayında kendi sesini duyurmak isteyen ve kendini cömertçe sergileyen bir hazine... ve bu hazinenin kıymetli mücevherlerini temizleyip ortaya çıkaran, işin çilesini çeken, bilgelik pazarında sergi açıp müşteri bekleyen binlerce bilim adamı... fizikle amatör olarak ilgilenenler onların kıymetini çok iyi bilir, gıpta ve hayranlık duyarlar. Fizikten entelektüel bir zevk alanlar, onun teknolojiye ve yaşama katkılarını takdir etmekle beraber, bu katkıyla doğrudan ilgilenmezler. Onlar sadece doğayı, evreni tanımayı umursar. Tüm kâinattaki baş ...

İnsanın estetik algısı simetriden çok hoşlanır. Doğada pek çok yerde karşımıza çıkan simetrik objeler, bir şekilde doğanın parçası olan insan zihninde tanıdık bir tat bırakıyor ve simetriyi olması gereken bir tamamlayıcı unsur olarak her kavramda arar hale geliyoruz. Simetrinin ne olduğunu kabaca tanımlamak gerekirse: elimizdeki sistemi belirli dönüşümlere tâbi tuttuktan sonra sistem hâlâ değişmez kalıyorsa, orada bir simetri var demektir. Örneğin bir küreyi ters çevirseniz görünüşünde bir değişiklik olmaz. Bir kareyi merkezi etrafında 90 derece döndürseniz yine aynı şekilde görünür. Ancak kareyi 45 derece döndürsek, köşeler ve kenarlar yer değiştirmiş olur ve bunu "45 derece dönme altında kare şekli simetrik değildir" diyerek ifade deriz. Doğa simetrik nesnelerle doludur. Bilinen en simetrik şey olan küre, her yerdedir. Kristal yapılar (katı hal fiziğinde önemli bir alan işgal eder), pek çok moleküler yapı, bitkiler, hayvan bedenleri, çiçekler, astronomik cisi...

Herhangi bir yolcu uçağı 30 bin feet yüksekte uçarken saatte yaklaşık 1000 km hızla ilerlemektedir. Yerdeki şehirler arası bir yolculuğumuzun 10 katı kadar hızlı gidiyor olmasına rağmen, uçak yolculukları hiç de sarsıcı değildir. Hostesler yemek ve içecek servisini gayet rahat yapmakta, biz filmimizi hiç rahatsız olmadan seyretmekte ve dergimizi o muazzam hızın farkına bile varmadan okumakta oluruz. Yeryüzü şekilleri ağıır ağır ayaklarımızın altından kayar gider. Uçak yolculukları işte bu yüzden hep bana şaşırtıcı gelir. Peki fark etmediğimiz ama yine de hayretengiz başka hareketler de var mıdır? Mesela Dünyamızın kendi ekseni etrafında dönüşünü düşünelim. Dünyanın ekvatordan beline bir kuşak bağlasak 40 bin km uzunlukta olduğunu görürdük. Ekvatorda duran bir kimse 24 saat içinde bu mesafeyi kateder. Yani saatte 1670 km, yani saniyede 460 metre yolu, olduğu yerden kımıldamadan alıverir. Bu hız süpersonik uçakların ancak ulaşabilecekleri değerde çok büyük bir hızdır. Dünyanı...

Etkileşimler ve Sanal Parçacıklar İki elektrik yüklü parçacık arasındaki etkileşim, sanal parçacıkların alışverişinden ibarettir. Peki nasıl oluyor da birbirlerine sanal fotonlar gönderen parçacıklar çekim kuvveti oluşturuyor? İlk bakışta, foton alışverişi yapan yüklü cisimlerin birbirlerini her zaman itmeleri gerektiği zannedilebilir (birbirine basket topu fırlatan iki patenli adamın, topun etkisiyle birbirlerinden uzaklaşmaları gibi). Ancak + ve - yüklü cisimlerin birbirlerini çektiklerini biliyoruz.  Çünkü Sanal fotonların taşıdıkları momentum, aktardıkları enerji ile aynı yönde olmak zorunda değildir. Bu özelliği günlük hayatta bir analojiyle anlatmak istersek: elinizdeki ağır bir cismi fırlattığınız zaman normalde kendinizi geriye doğru itilmiş hissedersiniz. Bu, fırlattığınız cismin taşıdığı momentumun, sizin sahip olduğunuz momentumla zıt yönlü olmasından kaynaklanır. Çünkü "momentumun korunumu yasası"na  göre toplam momentumunuzun sıfır olması gerekir. Sanal pa...

Kuantum Alan Teorisinin doğanın anlaşılmasına yönelik yaptığı katkıların merkezindeki kavram, "sanal parçacıklar"dır. Sanal parçacıklar, varlıklarını hareketin kuantumlu yapısına borçludurlar. Bildiğimiz anlamda enerjinin korunumu yasasına uymazlar, ışıktan hızlı hareket edebilirler ve hatta zamanda geriye doğru gidebilirler. Sanal parçacıklar tüm bu garip özelliklerine rağmen, birçok gözlemlenebilir etkiye de sahiptirler. Sanal parçacıkların ne olduğunu, olağanüstü* davranışlarını anlayabilmek için bir dizi başka kavram hakkında da bilgi sahibi olunması gerek. Gemiler, Aynalar ve Cassimir Etkisi Durgun denizde yan yana bulunan iki gemi, en küçük bir rüzgarın esmesiyle bile birbirlerini çekerler. İlk bakışta olmaması gerektiğini düşündüğümüz bu çekme kuvvetini anlamaya çalışalım: Suyun üstündeki gemiler hafif bir rüzgarla dahi salınım yapmaya başlarlar. Çoğu insana mide bulantısı olarak yansıyan bu hafif sallantı esnasında gemi her iki yanından etrafına su ...

Popüler Karadelik kavramı tamamen klasik genel görecelik teorisi ışığında ele alınır ve astronomlar bu çerçevede anlatırlar. Bu cisimler etraflarındaki herşeyi devasa kütleçekim etkileriyle yutar ve ışık dahil, hiçbir şey onlardan kurtulamaz. Ancak, kuantum mekaniksel bir açıdan karadeliklerin davranışını anlamak isteyen fizikçiler farklı bir manzarayla karşılaşmaktalar. İki bakış açısındaki farklılık, tıpkı termodinamik ile istatistiksel fizik alanlarının kavramları anlamak için kullandıkları yöntemlerin farklı oluşu gibidir. Bilindiği gibi termodinamik, makroskobik sistemlerin ve gözlemlenebilir niceliklerin tanımlanmasında güzel bir yaklaşım sergiler. İstatistiksel mekanik ise olaylara daha yakından bakıldığı zaman aslında neyin ne olduğunu ele veren bir sistematiktir. Kuantum mekaniğinde zamana bağımlı bir A durumundan B durumuna geçiş mümkünse, bunun tersi de, yani B durumundan A durumuna geçiş de mümkündür. Bir analojiyle anlatmak gerekirse, kırılan bir vazonun tekrar kendil...

    Kuantum ElektroDinamiği geliştirilen ilk kuantum alan teorisiydi. Adından da anlaşılacağı üzere, KED, elektroanyetik etkileşimleri tarif eder. Aslında fizikçiler bütün fiziksel etkileşimleri kuantum elektrodinamiğinin sahip olduğu netlikte açıklayabilmek isterler.     KED'nin gelişimi bize kuvvetlerin “parçacıklar arasında kuvvet taşıyıcısı parçacıkların değiş-tokuşu” ile açıklanabileceğini gösterdi. Elektromanyetik kuvvetler de elektrik yüklü parçacıklar arasında sanal fotonların alışverişiyle gerçekleşmektedir. Sanal kelimesini kullanıyoruz, çünkü yüklü parçacıklar arasında alıp verilen fotonları her hangi bir şekilde doğrudan gözlemlemek, algılamak mümkün değildir. Bu sanal fotonların taşıdığı momentum sonucu iki elektron arasında itme kuvveti olduğunu gözlemleriz. Gerçekte olan, sanal fotonlar vasıtasıyla elektronların birbirlerine momentum aktarmasıdır.     Doğadaki temel kuvvetlerin etkileşim şiddeti “çiftlenim sabiti”...

twitter.com/yazicie Feynman Diagramları ve Vakum Etkileşmeleri     20. yüzyılın başlarında geliştirilen kuantum mekaniği, şaşırtıcı sonuçlar doğurmakla birlikte, fotonun ve ışık hızına yakın parçacıkların davranışı hakkında öngörüde bulunamıyordu. Problem, kuantum mekaniği ile Einstein'ın özel izafiyet teorisinin birleştirilmesindeydi.     "Özel izafiyet teorisi" (relativite) yüksek hızlarda ve ışık hızında hareket eden cisimlerin uzay-zamandaki davranışlarını güzelce tasvir eden bir modeldi. Bu teoriye göre farklı hızlarda hareket eden iki farklı referans sistemi için zaman ve mekan tamamen farklı davranıyordu. Mesela çok hızlı hareket eden bir uzay gemisindeki birine dünyadan baktığımız zaman, uzay gemisindeki zamanın bize göre daha yavaş ilerlediğini görürüz. Uzay gemisinin boyutlarını olduğundan daha kısa görürüz. Dünyadaki iki farklı yerdeki gözlemciler için eşzamanlı gerçekleşen bir olayın, farklı referans sistemlerinden bakıldığı...