Standart Model
Higgs bozonunun (Tanrı Parçacığı) teorik olarak ilk kez ortaya çıkmasından keşfine kadar ve hayatımızda beklenen değişikliklerinden söz edeceğiz. Öncelikle parçacık fiziğini ve kapsamını tekrar hatırlamakta fayda var. Bilim çevrelerince ve öğrenim hayatımızda da gördüğümüz gibi; madde, en temel yapıtaşı sayılan atomlardan oluşuyor.
Bir zamana kadar bölünemez ve parçalanamaz olarak bilinen atomun; J.Thomson’un elektronu, Ernest Rutherford’un protonu ve James Chadwick’in nötronu keşfedilmesi ile atom altı parçacık dünyası da aralanmış oldu.
Yıllar sonra oluşturulan Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi parçacık fiziği laboratuvarında (CERN) birçok önemli fizikçinin çalışmalarının birleştirilmesiyle atom ve atom altı parçacık fiziği için bir “standart model” elde edildi.
Bu standart model oluşturulurken atom çekirdeğinde bulunan proton ve nötronlar parçacık hızlandırıcılar ile birbirlerine çarpıştırılarak; maddeyi oluşturan temel parçacıkları ve bunların etkileşimi inceleniyor.
Özet olarak bu protonları veya nötronları çarpıştırma sonucu kuark, lepton ve kuvvet taşıyıcı parçacıklar olan bozonlar ortaya çıkıyor. Bu parçacıklar etkileşime girerek, evrendeki maddeleri şekillendiriyor.
Bu parçacıklar standart modelde temel madde kabul ediliyor. Burada diğer parçacık tiplerinden farklı olarak bozonlar apayrı bir özelliğe sahip. “Bozon; kısaca tam sayı spinli hareket eden atom altı parçacık anlamına geliyor.
Burada spin özelliğini, belirsizlik ilkesinin tanımladığı sınırlar içerisindeki iki benzer parçacığın hem aynı hızda hem de aynı konumda bulunamaması olarak açıklayabiliriz. “
Örneğin ocak sayısındaki köşemizde bahsi geçen ve protonu oluşturan 3 kuarkı ele alalım. Eğer bu 3 kuark aynı hızda aynı yönde ve aynı anda hareket ederlerse artık tek bir kuark gibi davranıyor ve protonun; dolayısıyla atomun oluşmasından bahsetmek mümkün olmuyor. Yani spinler farklı olmak zorunda.
Fakat bu bir dize soruyu da beraberinde getiriyor. Kuarkların bir araya gelmesi ve bu alanda kalması için bir kütlesi olması gerekiyordu. Neden parçacıklar evrende saçılmadı veya savrulmadı da atomlarda sabit bir biçimde kaldı?
Neden tek düzende bir araya gelip belirli bir yapı oluşturarak hareket ediyordu?
Peter Ware Higgs
1964 yılında bir teori ortaya koydu. Temel parçacıkların, her yerde mevcut olan bir alan ile sürekli etkileşimleri sonucu kütle kazandıklarını öne sürdü.
Onun bu teorisi ‘Higgs alanı’ olarak tarihte yerini aldı. Teorinin basitçe açıklamasını da şöyle dile getirdi: Bir oda içerisinde birbirleriyle sohbet eden insanlar olsun. Sonra kapıdan biri önemli bir kişinin geldiğini söylesin ‘Einstein geliyor!! Birazdan burada olacak!!’ bunu duyanlar elbette ki bir anda hareketlenecektir. Einstein’ın odaya adım atmasıyla birlikte herkes ona yönelecek, hareket edecektir. Einstein’ın ilerlemesini yavaşlatacaklar ve Einstein ilerledikçe ona doğru yönelen insan sayısı daha daha artacaktır. Böylece Einstein’ın hayranı insanlar odada bir alan ve bir kütle oluşturacaktır.
Peter Higgs kuarkların ancak bu alanla bir araya geleceklerini, kütlenin ve alanın böyle oluşacağını öne sürdü. Buna ‘Higgs alanı’ deniliyor. 48 yıl sonra 2012 yılında Cern’de yapılan deneylerde bu alanın varlığı doğrulandı “Higgs bozonu ile tutarlı” bir parçacığı keşfedildiği açıklandı. Ekim 2013’ te atom altı parçacıkların kütle kökeni anlayışımıza katkıda bulunmasından dolayı Nobel fizik ödülü François Englert ve Peter Higgs’e ortaklaşa olarak verildi.
Peki Faydası Ne Olacak
Higgs bozonun en önemli özelliği bazı parçacıklar ile etkileşime girmeleri, bazı parçacıklar ile etkileşime girmemeleri (ör: foton) denilebilir.
Bu da bazı parçacıkların kütleli bazı parçacıkların kütlesiz olmasını doğuruyor.
Bunu bilmemiz ile şu an enerji ile madde arasındaki ilişkiyi (E=MC2 ) çözümleyebilmeyi ve icap ederse çok cüzi enerji ile üretim yapabilmeyi öngörmekte. Yani var olan sistemdeki tüm ekonomiyi değiştirebilir.
9. yüzyılın ortalarında elektrik ve manyetizma kuramlarını geliştiren büyük fizikçi Michael Faraday’a “bu keşiflerinin ne işe yarayacağını” sorduklarında, “bilmiyorum ama bir gün bunlardan vergi alacağınıza eminim” diye cevap vermiştir. “
Kaynak;
Kenneth W.Ford: 101 soruda kuantum
Hans Reichenbach: Kuantum mekaniğinin felsefi temelleri
http://www.taek.gov.tr/attachments/article/1413/PhysRevLett.114.191803.pdf
