Parçacık fiziği, ışıma ve maddenin temel parçacıkları üzerine çalışan fiziğin bir dalıdır ve onların aralarındaki etkileşimleri de incelemektedir. Yüksek enerji fiziği olarak da adlandırılmaktadır, çünkü birçok temel parçacık doğada normal koşullarda oluşmaz ama oluşturulması veya gözlenmesi için geçen süre zarfında diğer parçacıklarla enerjik çarpıştırılmaları gerekir, parçacık hızlandırıcılarında.
Araştırmalar sonucunda parçacıkların listesi uzuncadır.
Atom Altı Parçacıklar
Modern parçacık fiziği araştırmaları atom altı parçacıklar üzerine odaklanmıştır, atomlardan daha küçük yapılara sahipler. Atomu oluşturan bileşenleri elektronlar, protonlar ve nötronlardır, parçacıklar ışıma ve saçılma süreçleri tarafından üretilir; fotonlar, nötrinolar ve müonlar gibi ya da egzotik parçacıklar gibi…
Açıkçası, parçacık terimi yanlış isim kullanımıdır çünkü parçacık fiziğinin dinamiği kuantum mekaniği tarafından yönlendirilmiştir. Bunun gibi, onlar parçacık-dalga ikililiği gösterirler, güvenilir deneysel koşullar altında parçacıksal ve diğerleri (daha fazla teknik detayda onlar Hilbert uzayında durum vektörleri tarafından tanımlanır, kuantum alan teorisinin konusu) için de dalgasal davranış gösterirler. Parçacık fizikçilerinin kongreleri izlendiğinde, biz temel parçacıkları referans nesne olarak kullanırız öyle ki elektronlar ve fotonlar gibi, anlaşılmaz şekilde bu parçacıklar dalga özelliği gösterirler.
Bugüne kadar gözlenen bütün parçacıklar ve onların etkileşimleri, tamamen kuantum alan teorisi tarafından Standard model adı ile tanımlanmıştır.Standart Model özelleşmiş 40 temel parçacığı içerir bu parçacıklar 24 fermiyon, 12 vektör bozonu ve 4 skaler bozon olarak gruplandırılırlar. Bileşik parçacıklar birleşerek 1960’lı yıllarda diğer tür parçacıklar bulundu. Parçacık fizikçilerinin çoğu doğanın eksik kısımlarının tamamlanacağı inancını taşıyorlar ve daha fazlasını en temel teorinin bulunmasını bekliyorlar. Son zamanlarda, Standart Modelden sapmadan ilk kez evrendeki nötrinonun kütlesi ölçüldü.
Atom altı parçacıklar hakkında detaylı bilgi almak için “Atom Altı Parçacıklar” başlıklı yazımızı okuyabilirsiniz.
Parçacık Fiziğinin Kısa Tarihi
Tüm maddenin temel parçacıkların bileşiminden oluştuğu yönünde millatan önce 6.yüzyılda bir kanı oluşmuştu. Antik Yunan filozoflarından Lefkippos, Demokritos ve Epikurus atom üzerine çalışmışlardır. 19. yüzyılda John Dalton, stokiyometri çalışmaları sayesinde, herbir doğa elementinin bir bileşenden oluştuğunu düşündü, tek tür parçacık. Dalton ve çağdaşları bunların doğanın temel parçacıkları olduğuna inanıyorlardı ve adlarını atom olarak koydular. Anlamı bölünemez idi. Ancak yüzyılın sonuna yaklaşıldığında, fizikçiler atomları keşfediyorlardı, gerçekten de, doğanın temel parçacıkları ama daha küçük atom parçacıkları kümeleriydi. 20.yüzyılın başlarında nükleer fizik ve kuantum fiziğinin keşfi, nükleer fizyon ve nükleer füzyon bulunuşu ile kanıtlandı.Nükleer fizyon 1939 yılında Lise Meitner tarafından (deneyi yapan Otto Hahn) ve Nükleer füzyon Hans Bethe tarafından aynı yılda bulundu. Bu buluşlardan sonra nükleer gücün farkına varılmıştı ve aslında nükleer bir çağ başlamıştı. 1950 ve 1960 lı yıllar arasında, saçılma deneyleriyle şaşırtıcı çeşitlikte parçacıklar bulundu. 1970’lerde Standart Model geliştirildi.
Kısaca Standart Model
Standart Model, temel parçacıkların sınıflandırılması üzerine günümüzde geçerli olan bir modeldir. Güçlü ve zayıf nükleer, elektromanyetik temel kuvvetleri ile aracı olan ölçü bozonları tanımlayarak kullanılır. Ölçü bozon türleri gluonlar,w– ve w+ ile Z bozonları, ve fotonlardır. Model maddenin bileşenleri olan 24 tane temel parçacığı kapsıyor. Son olarak, model bozonun bir türü olan Higgs bozonun varlığını önceden kestirmektedir, henüz bulunamadı.
Standart Model’e ilişkin olarak Higgs bozonu hakkında son gelişmeleri ele alan “Higgs Parçacığı Keşfedilmek Üzere Mi?” başlıklı yazımızı okuyabilirsiniz.
Hazırlayan: Gökhan Atmaca / http://twitter.com/kuarkatmaca | Tarih: 06.06.08
