Atomlardan Kuarklara Konu Anlatımı

Fizik, atomlardan kuarklara konusu, temel parçacıklar, karşıt parçacıklar, kuarkların yapısı ve özellikleri hakkında bilgi.

Atomlardan Kuarklara

Temel Parçacıklar

Atomun elektron, proton ve nötrondan oluştuğu ortaya çıktıktan sonra bilim dünyası “Acaba bu atomaltı parçacıklar da bölünebilir mi?” sorusu üzerinde düşünmeye ve araştırma yapmaya başladı.

1950’lerden sonra parçacık hızlandırıcılarının gelişmesiyle başka atomaltı parçacıklar da art arda keşfedilmeye başlandı. Günümüzde yaklaşık 300 atomaltı parçacığın olduğu bilinmektedir.

1900 lü yılların sonlarına doğru birçok atomaltı parçacığın kuark ve lepton adı verilen daha alt temel parçacıklardan oluşur. Bunlardan leptonların tek başlarına bulundukları halde, kuarkların tek başlarına bulunamaz.

Kuarkların, bir araya gelerek oluşturdukları kuark gruplarına hadron adı verilir.

Parçacık fiziği alanında yapılan çalışmalar evrende 6 çeşit kuark ile 6 çeşit lepton olduğunu ortaya koydu.

Ayrıca bu 12 temel parçacıktan başka, bu parçacıkların karşıt parçacıklarının da var olduğu anlaşıldı.

Parçacıklarla İlgili Deneylerde Hızlandırıcılar Kullanılır

Atomaltı parçacıklarla ilgili teoriler, dev laboratuvarlarda kurulan parçacık hızlandırıcıları ile test edilmektedir. Manyetik alanlar yardımıyla, yüklü parçacıklar hızlandırılarak çarpışma deneyleri yapılmakta ve bu çarpışmalar sonucunda parçacıkların özellikleri keşfedilmeye çalışılmaktadır.

Karşıt parçacıklar

Parçacık fiziğinde yapılan teorik ve deneysel çalışmalar parçacık olarak yalnızca kuark ve leptonların olmadığını göstermiştir. Bunlardan başka karşıt parçacık olarak tanımlanan parçacıklar da vardır. Buna göre her atom altı parçacık için bir karşıt parçacık (antiparçacık) bulunur. En bilinen atomaltı parçacıklar ile bunların karşıt parçacıkları tabloda verilmiştir.

Parçacık	Karşıt Parçacık
Elektron	Pozitron
Proton	Karşıtproton
Nötron	Karşıtnötron
Nötrino	Karşıtnötrino

Parçacıklarda Kütle – Enerji Eş Değerliği

Kütle ile enerjinin eş değer kavramlar olduğunu biliyoruz. Durgun hâlde bulunan bir cismin de kütlesinden dolayı bir enerjisi vardır. Bir cismin kütlesinden dolayı sahip olduğu bu enerjiye durgun kütle enerjisi denir.

Tüm cisimlerde olduğu gibi parçacıkların da durgun kütle enerjisi vardır. Kütlesi m olan herhangi bir parçacığın durgun kütle enerjisi, ışık hızı ( $\displaystyle c={{3.10}^{8}}m/s$ ) kullanılarak;

$\displaystyle {{E}_{0}}=m.{{c}^{2}}$ bağıntısı ile hesaplanır.

Hadronlar

Hadronlar kendi içlerinde baryonlar ve mezonlar olarak ikiye ayrılır. Baryonların kütlesi mezonlardan çok daha büyüktür. Baryonların ve mezonların kütleleri de leptonlardan büyüktür. Hadronlar güçlü kuvvetlerden sorumlu parçacıklardır.

Baryonlar

Baryonlara vereceğimiz en tanıdık örnekler protonlar ve nötronlardır. Kararlı yapılarından dolayı protonlar ve nötronlar günlük yaşamda kullandığımız materyallerde bulunurlar. Protonlar en kararlı baryonlardır. Baryonların kütleleri protonların kütlelerine eşit ya da daha büyüktür.

Mezonlar

Mezonların pion ve kaon gibi çeşitleri vardır. Bütün mezonlar kararsızdır. Bu nedenle normal günlük yaşamda kullanılan materyallerin büyük bir kısmının yapısında bulunmazlar.

Leptonlar

Leptonlar temel parçacık olduğu için daha küçük yapılara ayrılamazlar ve iç yapıları yoktur.

Leptonlar 6 çeşittir. Bunlar elektron, elektron nötrinosu, müon, müon nötrinosu, tau, tau nötrinosudur.

Kuarklar

u, d ve s ile sembolize edilen üç kuark tanımlanmıştır. Bunlar yukarı, aşağı ve yana (günümüzde tuhaf) olarak adlandırılmıştır.

Daha sonraları yapılan çarpışma deneyleri sonucunda bu kuarklardan başka üç çeşit kuarkın daha varlığı kabul edilmiştir. Bunlara da tılsımlı, üst ve alt denilmiştir.

Günümüzde bu kuarklardan yukarı-aşağı, tuhaf-tılsımlı ve üst-alt şeklinde çiftler hâlinde bahsedilmektedir. Ayrıca her kuarkın, zıt yüklü bir karşıt kuarkı da bulunur.

Hadronların Kuark Yapısı

Hadronların oluşumundaki kuark yapısının tablodaki gibi olduğu anlaşılmıştır. Buna göre baryonlar üç tane kuarktan, mezonlar ise bir kuark ile bir karşıtkuarktan oluşur.