Fizik Güncesi

Kütlenin Gizemi Doğa, kendisini sabırla dinlemeyi bilenlere sırlarını cömertçe sunmaktan çekinmez. Bugün doğa olaylarının ardındaki gizemleri bir bir çözüp teknolojimize yansıtabiliyorsak, bunu sabırla doğaya kulak veren, yaşamını doğa yasalarını anlamaya adayan bilim insanlarına borçluyuz. Bu doğal gizemlerden belki de en etkileyicisi, evreni şekillendiren kütleçekim kuvveti ve kütle kavramının bizatihi kendisi. Önceki yazılarda kütleçekiminin serüvenini Batlamyus’un Dünya merkezli evreninden başlayarak Einstein’ın genel görelilik kuramına kadar ele almıştık. Tüm bu öykünün sonunda bir sorunun cevabı henüz verilmemişti: Evreni eğip büken, tüm hareket yasalarını belirleyen en birincil etken olan “kütle” nedir? Bu sorunun doğurduğu sorular ise problemin ne kadar karmaşık olduğuna dair ipucu verir nitelikte: Cisimlerin kütlesinin kaynağı nedir? Maddeyi oluşturan temel parçacıkların kütleleri neden farklı değerlerde? Sözgelimi tüm fiziksel özelliklerinin aynı olmasına rağmen elektron ...

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...

Einstein'ın o meşhur E=mc^2 formülüne neredeyse ikokul öğrencileri bile aşinadır. Bu formül kütlenin enerjiye dönüşebileceğini, bu dönüşüm bir şekilde gerçekleştiğinde ise ne büyük miktarda enerji açığa çıkacağını anlatır. Bir miktar m kütleli durgun maddenin ışık hızı c'nin karesiyle çarpıldığında - ki ışık hızı saniyede 300bin km gibi çok yüksek bir değerdir - E kadar enerji elde ederiz. Bu E enerjisine maddenin "durgun kütle enerjisi" deriz. Eğer parçacık fiziği ile ilgileniyorsanız, parçacıkları durgun kütle enerjileri cinsinden tanımlamak çok kolayınıza gelir. Bahsettiğimiz şeyler bizim günlük hayatımıza nisbetle son derece küçük yapılar olduğu için kütle vb. özelliklerini aşina olduğumuz birimlerle ifade edemeyiz. Örnek vermek gerekirse bilinen en ağır parçacığın -t kuarkının- kütlesi 3x10^-22 gramdır. Yani bir gramın 10trilyon kere milyarda biri kadardır. Böyle garip sayılar kullanmak yerine fizikçiler parçacıkların kütleleri yerine durgun kütle enerjilerini...