Tanrı Parçacığı

 

Derleyen:Erdemir Toykan

 

2500 Yıl önce bazı Antik Yunan düşünürleri, atom bölünemeyen görünemeyen, bu en küçük parçadan hareketle ontoloji oluşturup, “değişimi” ve değişimin arkasındaki “değişmeyen özü” açıklamaya çalışıyorlardı.

 

Daha sonra İslam felsefesinde yer alan, “Kelam Atomculuğu” gibi yaklaşımlarla da mikro dünya, felsefi ve teolojik yaklaşımlarında gündemdeydi.

 

19 yüzyılda John Dalton, kimyasal bileşikler üzerinde çalışarak atomu doğrudan gözlemleyemediyse de deneysel ve gözlemsel verilerden hareketle bir atom teorisi oluşturdu. 1897 yılında Cambridge de John Thompson’un atomun hareket halinde parçacıklardan oluşumun açısından önemli bir dönüm noktasıdır.

 

20 yüzyılda atom ve atomaltı parçacıkların felsefe ve teolojiden çok bilimsel çalışmaların konusu oldu. Proton ve nötronlar da yüksek teknolojisi harikası parçacık hızlandırıcı’larla bölündü, ve bunları oluşturan ‘’ kuark ‘’ denen daha temel parçacıkların varlığı öğrenildi. Eş parçacıklar şeklinde gözüken kuark çiftlerinden ( up and down kuarklar gibi) eş parçacıklar şeklinde gözüken lepton çiftlerinden  (elektron ve elektron nötrino gibi)  ayrıca kuvvet taşıyıcı bozonlardan oluşmaktadır (matematiksel ve deneysel olarak doğrulandı ). Bu standart model, bahsedilen parçacıklar, birbirlerinden oldukça farklı kütlelerini nasıl kazandığı sorusuna yanıt veremez.

 

1964 yılında Peter Higgs, temel parçacıkların her yerde mevcut olan bir alan ‘’ Higgs Alanı ‘’ile sürekli etkileşimleri sonucu kütle kazandıkları modelini ortaya koydu. Bu alanın parçacık olarak gözlenmiş haline Higgs Bozonu, Higgs Parçacığı, veya Higgs denildi. Sonra da popüler ismi ise “Tanrı Parçacığı”dır.

 

(Bilim adamlarından birinin bu parçacığa  Allah’ın belası demesi üstüne bu isim konulmuştur) 2012 Yılında Higgs Alanının varlığı deneysel olarak doğrulandı. Kütle, harekete karşı dirençtir, ve kütle olmasaydı, her şey kütlesiz fotonlar gibi savrulurdu. Abdus Selam ve Steven Weinberg elektromanyetik kuvvet ile zayıf nükleer kuvveti birleştirerek önemli bir başarıya imza attılar.

 

Higgs Alanı, Evren’in her yerinde mevcut olan bir alanı ifade etmektedir. Higgs parçacığının kütlesi bir protonun kütlesinden 100 katından büyük olduğu için çok yüksek enerji değerlerine çıkmak gerekiyordu, bu değerlere çıkıldığı zaman ise bu parçacık saniyenin çok küçük dilimlerinde hemen kayboluyordu. (Çok yüksek bütçe ve çok büyük parçacık hızlandırıcı gerekliydi)

 

Bunun için Fransa-İsviçre sınırında CERN (Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi) yüzlerce metre yer altında 27 km uzunluğunda Büyük Hadron Çarptırıcısı yapıldı. Binlerce mıknatıslı bir sistem yardımıyla, çok yüksek hızlarda (ışık hızına yakın) saniyede yüz milyonlarca proton çarptırıldı. 2012 yılında Higgs’i bulduklarını açıkladılar. (Ayrıca Atlas adlı bağımsız grup 2012 de aynı sonuca vardı.)

 

Caner Taslaman’a göre, Tanrı parçacığının bulunması ile Tanrının varlığı veya yokluğu lehinde bir durum oluşmamıştır.

 

Einstein’nın görüşü; Tanrı inancına, Tanrının üstün zihnini açığa çıkaran evrendeki rasyonal yapının yol açtığıdır. İkincisi, insanın bilinç ve mantıksal kurallarla işlemek gibi özellikleri sayesinde rasyonal zihne sahip olması. Üçüncüsü ise insan zihni ile evren’in uyumlu olması neticesi evrenin anlaşılabilmesi.

 

Sonuç olarak, Tanrı Parçacığını bulmak insan zihninin ve modern bilimin en büyük başarısıdır. Fakat bu başarı ile fiziğin ve bilimin epistemolojik sınırları olduğundan daha geniş gösterme yanlışına düşülmemelidir.

 

Kaynak: Caner Taslaman ( Tanrı Parçacığı )

 

 

Standart model yer çekiminin açıklanmasını içermemekte ve modern fiziğin makrodaki (Makro Evrendeki) en önemli teorisi olan izafiyet teorisi ile Mikro Evrendeki en önemli teorisi olan kuantumu birleştirememektedir. Modern bilimin kozmoloji modeline göre evrendeki dört temel kuvvet evren’in başlangıcında birbirinden ayırt edilemeyecek şekilde bitişikti. Önce yer çekimi kuvveti (gravational force)(spin=2), elektromanyetik kuvvet (electromagnetic force), zayıf nükleer kuvvet (weak nuclear force) (zayıf etkileşim, radyoaktif) ( spin=1/2) ( foton ve yer çekimi  gibi 0,1, 2 spinli parçacıklar değil ),  güçlü nükleer kuvvet (strong nuclear force) (atomun çekirdeğindeki proton ve nötronları tutar. Parçacık spin =1   gluon denen parçacıkla taşınır.) Bir parçacığın spin’i (Spin ya da dönü, fizikte bir parçacığın açısal momentumu, klâsik ve kuantumsal olarak incelenir) o parçacığın çeşitli yönlerden neye benzediğini belirtir.  Spin =0 noktadır. Her yönden aynı görünür Spin =1 bir oktur. Çeşitli yönlerden çeşitli görülür. Eğer parçacık 360 derece döndürülürse aynıdır. Spin=2 Çift başlı oktur. Eğer 180 derece döndürülürse aynı görünüştedir. Spin =1/2 için ise iki tam dönüş gereklidir. (A Brief of Time, Stephen Hawking )

Cern Araştırmaları

İki proton demeti. “Büyük Hadron Çarpıştırıcı” içinde çarpıştırıldığında, ufak bir hacımda Güneşin merkezinden dahi milyarlarca kat fazla bir sıcaklık üretirler. Burada yalnızca protonlar havası boşaltılmış tüp içinde çarpıştırılırlar. Sistemde ortaya çıkan akım 10 kiloamper seviyelerine çıkmış olup sistemin direncini sıfır değerine taşımak için süperiletkenler kullanılmış, soğutma sistemlerinde -270,- 273  derece arasında  değere erişilmiştir..

Büyük patlamadan sonra uzay-zamanın her karışı enerji yüklü parçacıklarla doluydu (atom altı parçacıkları). Genişleyip soğudukça parçacıklar enerjilerini yitirmeğe başladılar. Adına kütle dediğimiz garip özellik daha henüz ortaya çıkmamıştı. Büyük patlamadan saniyenin 100 milyarda biri süre sonra sıcaklık  hafifçe düşünce tuhaf bir şey başladı. Sürekli soğuyan suyun aniden buz tutması gibi bir alan tüm evreni sardı.  Bu gün Higgs  Alanı dediğimiz şeye doğru gerçekleşen bu hal değişimin daha önce hızında dolaşan temel parçacıklar üzerinde şaşırtıcı bir etkisi oldu. Kimi parçacıklar Higgs Alanından geçerken, kimi parçacıklar yavaşlayıp hızlarını değişen oranlarda yitirdiler. Higgs Alanı sanki seçici bir geçirgenliğe sahip gibiydi. Higgs Alanında yavaşlayan parçacıklar ne kadar çok yavaşlarsa süper yoğun bir enerji olan kütlede o denli artıyordu. Enerjinin kütleye döneceğini Einstein göstermişti. Enerji kütle olabilir, kütle de enerji olabilirdi. Bu hipotez doğru ise ve Higgs parçacıklarının aktif bir varoluşu mevcut ise kuramsal fizikçiler, o zaman Higgs Bozonlarının yok edilip, yaratılabileceğini düşündüler. Higgs alanında bu özellikler dört parçacık için de farklı şekilde ortaya çıkıyordu.

Elektron'un enerjisi fazlaydı. Muon’un biraz daha çoktu. W parçacığın kütlesi daha da fazlaydı. Üst (up) kuark’ın ise kütlesi çoktu, enerjisi azdı. Peki nasıl olup da Higgs Parçacığın kütlesini etkileyebiliyorlar. Bu haberci parçacıklar alanın etkilerini belirleyen bozonlardan ise Higgs bozonlarından oluşur. Higgs alanının durağan olmadığı görülür. Higgs bozonları temsil eden dalgaların düzeyleri kaynaşan bir parçacık denizi oluşturur. Bu alana giren elektron kolayca geçer. Daha az kaygan olan Muon, Higgs alanında daha fazla sürtünme ile karşılaşır. “W” parçacığı ise alanı oluşturan parçacıklar tarafından önemli derece de yavaşlatılır. Son olarak Üst kuark parçacıklar tarafından öyle yavaşlatılır ki, kinetik enerjinin büyük kısmı kütleye dönüşür.

Cern’nin Büyük Hadron Çarpıştırıcı’nın ana amaçlarından biri bu. Kuramcılar ışık hızına yakın hızla hareket eden protonların doğrudan çarpışmasının Higgs Bozonu’nun ortaya çıkmasına yardımcı olacağı görüşünde. İki protonun çarpışmasının olasılığı fazla değil. Ama yine de bir eksik var. Higgs bozonunu, iki proton çarpışması oluşturabilir. Bu olasılık düşük de olsa  Cern’dekiler bunun gerçekleşeceğini ve hızlı kameraların Higgs bozonunu yakalayacaklarını düşünüyorlardı. Fizikçiler Higgs bozonu diye bir şey var ise bunun hemen tanınabilir parçacık çiftlerine bölünebileceğini söylüyorlardı. İşte bu parçacıklar da Higgs bozonunun kuramcıların zihninde başka yerlerde de var olduğudur.

Kaynak : Higgs Bozonu Animasyonu (youtube)

Atom  altı parçacıkların mass (kütle), charge (yük)  spin (açısal momentum) özellikleri:

Bozonlar :

 

Bozonlar ya fotonlar gibi elementer ya da mezonlar gibi karşıt olabilirler. Buçuklu tamsayılı spinlere sahip olan fermiyonların aksine; tüm gözlenen bozonlar tamsayılı spinlere sahiptir.

 

Spin-istatistik teoremine göre; herhangi bir mantıklı Relativistik Kuantum Alan Teorisinde, buçuklu-tamsayılı parçacıkları olan spinler fermiyonken, tam sayılı spinlere sahip olan parçacıklar bozondurlar.

 

Çoğu bozonlar bileşik parçacıklar olmakla birlikte, Standart Model içinde beş temel bozon vardır:

 

Dört ayar bozonu (γ • g • W± • Z);

 

Higgs bozonu (H0).

 

Graviton(G)

 

Ayar bozonlarının aksine, Graviton henüz deneysel olarak gözlemlenmemiştir. Süperakışkanlık ve diğer Bose-Einstein yoğunlaşmaları uygulamalarında bileşik bozonlar önemlidir.

 

Not :  İstanbul Bilgi Üniversitesinde CERN ‘’ Bilimi  Hızlandırıyoruz’’ Sergisi devam ediyor.

 

Cernexhibition2017.bilgi.edu.tr

 

Cern Sergisinde bizi engin bilgisi ile aydınlatan Bilgi Üniversitesi Öğretim Görevlisi  Sayın Prof. Serkant Ali Çetin’e teşekkür etmek isterim. (Cern, Atlas Collobration National Contact Physicist ) (Cast Collobration Team Leader)