Kuarklar Hakkında

Fizik-Dünyası

Kuarklar Hakkında

Kuarklar Hakkında
Kuarklar, kütle açısından hafiften ağıra doğru;

yukarı ve aşağı,
tılsım ve garip,
üst ve alt
kuark ikililerinden oluşuyorlar.


Bunların birer de karşıt (anti) kuarkları var. Parçacıklar İngilizce adlarının küçük başharfleriyle;
yukarı ve aşağı; u ve d ('up' ve 'down'),
tılsım ve garip; c ve s ('charm' ve 'strange'),
üst ve alt; t ve b, ('top' ve 'bottom')
olarak gösteriliyor. Karşıt parçacıkları ise; 'yukarı karşıt' ve 'aşağı karşıt' kuark, 'garip karşıt' ve 'tılsım karşıt' kuark, 'üst karşıt' ve 'alt karşıt' kuark olarak isimlendiriliyor ve karşıtı oldukları kuarkların simgelerinin üzerine birer çizgi konularak gösteriliyor. Örneğin 'yukarı karşıt kuark'ın simgesi ū oluyor. Parçacıklarda tabii; aşağı veya yukarı, alt ya da üst veya garip olan bir şey yok. İsimler kolay hatırlanabilmeleri için böyle kurgulanmış.


Leptonlar; elektron, muon ve tau parçacıklarıyla,
bunlardan her birinin ayrı nötrinolarından oluşuyor.
Bunların birer de karşıt leptonları var.
Parçacıklardan;
elektron, muon ve tau parçacıkları; Grekçe yazılışlarının küçük başharfleri olan e, μ ve τ ile,
bunların nötrinoları, keza Grekçe yazılışın küçük başharfi olan ν ile başlayıp; elektron nötrinosu için e, muon nötrinosu için μ, tau nötrinosu için τ alt indisi eklenerek; νe, νμ, ντ şeklinde gösteriliyor.
Leptonlardan ilk üçünün karşıt parçacıkları; 'karşıt elektron', 'karşıt muon' ve 'karşıt tau.' Fakat 'karşıt elektron'a 'pozitron' da deniyor. Nötrinoların karşıtları ise; 'elektron karşıt nötrinosu', 'muon karşıt nötrinosu', 'tau karşıt nötrinosu' olarak isimlendiriliyor. Pozitron hariç olmak üzere, bu karşıt leptonlar; karşıtı oldukları leptonların simgelerinin üzerine birer çizgi konularak gösteriliyor. Örneğin 'muon karşıt nötrinosu'nun simgesi oluyor. Karşıt elektron veya pozitronun ise, özel bir simgesi var: e+.
İsimlendirmeler ve simgelere dalıp gitmiş gibiyiz. Nelerden söz ettiğimiz konusunda anlaşabilmek açısından bunlar da önemli tabii. Ama asıl önemli olan, bu parçacıkların taşıdıkları özellikler ve bu özellikler sayesinde yerine getirdikleri işlevler.

Kuarklarla Leptonların Özellikleri


Parçacıklarda; spin, elektrik yükü ve kütle, en önemli özellikler arasında. Elektrik yükleri elektron yükünün büyüklüğü olan e, spinler ise ћ =h/2π cinsinden ölçülüyor.

Burada h Planck sabiti, ћ'ın değeri ise 1.055x10-34 J-s. Ayrıca kuarkların, leptonlarda bulunmayan bir başka çeşit yükü daha var. Sırasıyla bakalım...

1. Kuarklarla leptonların hepsinin spini aynı ve ћ cinsinden, 1/2.
2. Kuarklar elektrik yükü taşıyor. Ancak yükleri; elektron yükünün, alışık olduğumuz gibi tamsayı katları şeklinde olmayıp, e cinsinden; ±1/3 veya ±2/3 kesirleri şeklinde. Şöyle ki:

* Yukarı, tılsım ve üst kuarkların yükü +2/3,
* aşağı, garip ve alt kuarkların yükü -1/3,
* karşıt kuarkların yükleri de, karşıtlarının yükünün zıttı oluyor.


Leptonlardan;

* elektron, muon ve tau; aynı -e yüküne,
* bunların karşıt parçacıkları; yani karşıt elektron, karşıt muon ve karşıt tau; bunun zıttı olan +e yüküne,
* nötrinolar ve karşıt nötrinolar ise 0 yüke sahipler.



3. Kuarklarla leptonların, hepsinin kütleleleri var ve birbirinin karşıtı olan parçacıkların kütleleri aynı. Fakat parçacıklar arasında, kütle açısından siklet farkları bulunuyor. Şöyle ki, kuarklarda;

* yukarı kuark tılsım kuarktan, tılsım kuark da üst kuarktan,
* aşağı kuark garip kuarktan, garip kuark da alt kuarktan daha hafif. Yani kuarkları, kütle açısından üç sınıfa ayırmak mümkün.

Leptonlarda nötrinolar diğer üçünden çok çok daha hafifken;

* elektron, muondan; muon da taudan,
* elektron nötrinosu, muon nötrinosundan; muon nötrinosu da tau nötrinosundan, daha hafif veya daha az enerji taşıyor.


Yani leptonları da aralarında, kütle açısından üç sınıfa ayırmak mümkün. Gerçi 'Lepton' sözcüğü Grekçe'de, 'küçük kütleli' kastıyla 'ince' anlamına geliyor. Fakat bu biraz yanıltıcı. Çünkü örneğin tau leptonu, elektrondan 3,500 kat daha ağır. Nötrinolar ise yüksüz ve çok küçük kütlelere sahipler. O kadar ki; kütleleri, bugünkü kütle ölçüm tekniklerinin duyarlılık düzeyinin altında kalıyor. Dolayısıyla, teorik olarak kütlelerinin olmadığı dahi söylenebiliyor. Gözlenmeleri çok zordur


Parçacık Nesilleri

Toparlayacak olursak; kuarklarla leptonlar, kütleleri açısından aralarında üç sınıfa ayrılıyorlar ve herhangi birinin yükü; +2/3, -1/3, 0 veya -1 olabiliyor. Bu durumda; üç farklı ağırlık sınıfındaki parçacıklardan, olası dört farklı yüke sahip birer tanesini bir araya koyarak bir gruplandırma yapılabilir ve böylelikle dörder elemanlı, kütle dışında aynı özelliklere sahip üç grup elde edilebilir:



I. Yukarı kuark (+2/3), aşağı kuark (-1/3), elektron nötrinosu (0) ve elektron (-1).
II. Tılsım kuark (+2/3), garip kuark (-1/3), muon nötrinosu (0) ve muon (-1).
III. Üst kuark (+2/3), alt kuark (-1/3), tau nötrinosu (0) ve tau (-1).


Bu üç gruba, 'parçacık nesilleri' deniyor ve gözlemlenen o ki; evrendeki görünür maddenin tümü, bu nesillerin en hafifi olan I. neslin üyeleri tarafından oluşturuluyor. Çünkü diğer nesil parçacıklar, oluştukları takdirde hızla bozunarak, bir alt neslin parçacıklarına dönüşüyor ve sonuç olarak ancak, I. nesile ulaştıklarında kararlılığa kavuşuyorlar. Dolayısıyla, üst iki nesil parçacıkların, evrenin ilk aşamalarında büyük miktarlarda oluşmuş, fakat zamanla bozunarak I. nesil parçacıklara dönüşmüş olması gerekiyor. Nitekim laboratuvarlardaki, evrenin oluşumunun o erken aşamalarına benzer koşulların yaratıldığı yüksek enerjili parçacık çarpışmalarında yeniden oluşturulabiliyorlar.

Yine de bu durumda denilebilir ki: "I. ve en hafif neslin üyelerinden, yalnızca kütle açısından farklı ve daha ağır olan bu parçacıklar; madem ki nadiren oluşup, nadiren gözlemlenebileceklerdi, oluştuklarında çabucak bozunup I. nesle dönüşeceklerdi ve etrafımızda gördüğümüz kararlı maddenin yapısında yer almayacaklardı; o halde üst nesillere ne gerek vardı?..." Bu sorunun yanıtı henüz yok. Bu yüzden; üst nesil üyelerinin temel parçacık olmayıp, iç yapılara sahip karmaşık parçacıklar olmaları olasılığının var olduğu da düşünülüyor.

Kuarkların leptonlardan farklı olarak, bir başka çeşit yükü daha var. Buna 'renk yükü' deniyor. Karşıtlarını bir an için unutacak olursak; kuarkların elektrik yükü iki farklı (+2/3, -1/3) değer alabilirken, renk yükleri üç farklı değer alabiliyor. Bu farklı renk yükü değerlerine; kırmızı, yeşil ve mavi renk yükü deniyor. Karşıt parçacıklar renk yükü olarak; karşıtı oldukları parçacığın renk yükünün karşıtını taşıyor. Yani 'karşıt kırmızı', 'karşıt yeşil' veya 'karşıt mavi' gibi...

Bu renk yükü isimlendirmesinin tabii, bildiğimiz ışık veya renklerle hiçbir ilgisi yok. Bu isimlendirmeye yol açmış olan benzerlik şu: Farklı renk yüklerine sahip üç kuark bir araya geldiklerinde, ortaya nötür renk yükü çıkıyor. Tıpkı; mavi, yeşil ve kırmızı temel renklerin bir araya gelmesi halinde, renksiz veya 'nötür' sayılan beyaz ışığın oluşması gibi.

Bu aşamada şu saptama yapılabilir: Bir temel parçacıkla bu temel parçacığın karşıtı hep; aynı kütleye, spine ve yaşam süresine sahipler. Fakat elektrik yükleri işaret değiştirirken; kuarklarda renk yükleri de, örneğin 'mavi' ile 'karşıt mavi' gibi, birbirlerinin karşıtı oluyor.

Kuarklarla leptonlar, boyutları kesin olarak bilinmemekle beraber, birer nokta gibiler. Örneğin; kuarkların hepsinin ve leptonlardan birisi olan elektronun yarıçapı, kesinlikle 10-18 metrenin altında. Bilindiği kadarıyla hepsi de, iç yapıları olmayan temel parçacıklar. Ancak bunun böyle olmaması, özellikle üst nesil parçacıkların, daha temel parçacıklardan oluşuyor olmaları olasılığı hala var.

Fakat; boylarına boslarına bakmaksızın, belki de birbirlerininkine bakarak; aralarında etkileşimlere girip, birbirlerine karşı kuvvet uyguluyorlar. Evrendeki yapılaşmalar da, bu etkileşimlerden doğuyordur zaten.




Bu sayfa hakkında yorum ekle:
İsminiz:
E-mail adresiniz:
Mesajın:

Sitemizden toplam 163524 ziyaretçi kişi yaralanandı!
=> Sen de ücretsiz bir internet sitesi kurmak ister misin? O zaman burayı tıkla! <=