Proton bozunması nedir?

^[1]_{Kaynakta belirttiğim kitapta proton bozunması için ayrıca bir bölüm var ve bu yazı da oradan aldığım bir kesit. Kısa çizgiler tarama yaptığım için çok fazlalar fakat bütünlüğü bozmuyorlar, umarım yardımcı olur.}

Uzun bir süre fizikçiler protonun mutlak şekilde dengeli ol- duğunu ve daha hafif parçacıklara ayrılamayacağını düşündüler. Hatta bazıları proton dengeliliğinin teorik fiziğin temel bir ilkesi -nedensiz kabul edilen bir kavram- olduğunu düşünüyor- lardı. Proton dengeliliğine inancın nedeni, protonun üç kuarktan yapılmış en hafif baryon olduğu ve kuarkların bozunabileceği daha hafif bir şey bulunmadığı için dengeli olmak zorunda ol- duğu gerçeğinden anlaşılabilir. Proton diğer baryon bozunmala- rının en son kalıntısıdır -nötron bile sonunda bir protona bozunur.

Fakat süper ağır gluonlar bunu değiştirdiler, çünkü, diğer gluonların hiç birinin yapmadığı bir şey yapıyorlardı -bunlar kuarkları leptonlara dönüştürebiliyorlardı. Bu da, protonun için- deki kuarklardan birinin bir leptona dönüşebileceği ve protonun şimdi bozunabileceği anlamına geliyordu. Beklenen bir bozun- ma modu, p→ + e+ uyarınca, protonun (p), nötr bir piyona (πº) ve bir pozitrona (e+) bozunmasıdır. Yeni süper ağır gluon- lar inanılmaz derecede ağır oldukları için, böyle bir bozunma- nın olasılığı son derece küçüktür -küçük fakat sıfır değil. Proto- nun ömrü, teorik fizikçiler tarafından büyük birleştirme fikri kullanılarak hesaplanmış ve daha önceleri proton bozunmasını araştırıp onu görmemiş olan deneyciler tarafından belirlenen on milyar milyar milyar (1028) yıl sınırın 1000 katı kadar büyük ol- duğu bulunmuştur. Teorik fizikçilerin, protonun aslında bozu- nacağı şeklindeki kestirimi, onların deneyci arkadaşlarını de- neyleri geliştirme ve bozunan protonu daha sıkı arama şeklinde harekete geçirmiştir. Şimdi daha hassas olan yeni deneyler ya- pılmaktadır ve ömrü daha önceki deneysel sınırın 1000 katı ka- dar büyük olsa da, proton bozunmasını göreceklerdir. Eğer bü- yük birleştirilmiş gauge teorileri doğru ise, o zaman bu yeni deneylerde proton bozunması gözlenmek zorundadır.

^[1]Birleşik alan teorisi fikirlerinin doğru olduğunu ve deneysel fizikçilerin proton bozunmasını gözlemleyeceklerini düşünün. Bu ne anlama gelir? En köklü sonuçlar kozmolojiyi ilgilendirir -proton bozunması evrenin ölüm çanıdır. Evrendeki görülebilen maddelerin çoğu yıldızlar, galaksiler ve gaz bulutları- hidrojen- den yapılmıştır ve hidrojen atomunun çekirdeği tek bir proton- dur. Eğer protonlar bozunursa, o zaman evrenin ana maddesi maddenin kendisini etkileyen bir kanser gibi yavaşça çürüyüp gidiyor demektir. Maddenin bu çürüyüp gitmesi, bu birleştiril- miş teorilere göre, çok uzun zaman alır: Evrenin şimdiki yaşının yaklaşık bin milyar milyar (10 üzeri 21) katı. Ortadan kalkma- dan önce evreni keşfetmeye çok zamanımız olacak.

Protonun dengesizliği evrenin bir özelliğinin açıklanmasına yardım eder -evren esas olarak maddeden yapılmıştır, eşit mik- tarlarda madde ve antimadde karışımı değildir. Eğer evrende madde ve antimadde eşit miktarlarda bulunsaydı bu durum si- metri anlayışımıza uygun olurdu. Fakat durum öyle görünmü- yor. Görünebilen galaksilerin ötesinde antimaddeden yapılmış galaksiler olmadığını nasıl bilebiliriz? Evrenimizde madde ve antimaddenin eşit miktarlarını varsaymada sorun, antimadde galaksiler şimdi bizden çok uzaktaysa da, evrenin başlangıcıyla ilgili büyük patlama teorisine göre, uzun süre önce, galaksilerin başlangıç anının patlamasından ilk yoğunlaştıkları zaman, tam üzerimizde olmuş olmaları gerekmesidir. Madde galaksiler, an- timadde galaksiler tarafından yok edilmiş olurdu ve sonuç hiç bir galaksi bulunmaması olurdu. Bu nedenle evren çoğunlukla maddeden yapılmış görünüyor, madde ve antimaddenin eşit bir karışımı değil.

Eğer proton dengesiz ise, o zaman, evrenin başlangıcında bir madde antimadde simetrisine sahip olmak mümkündür ve si- metri anlayışımız yeniden yerleşir, bu büyük birleşmiş gauge teorilerin proton dengesizliğini açıklayabilmesinden de önce Sovyet fizikçisi Andrei Sakharov tarafından vurgulanmış bir noktadır. Eğer proton dengesiz ise, bu yalnızca protonun bozu- nabileceği anlamına gelmez, fakat aynı zamanda tersi süreç de mümkündür -proton diğer kuantalardan yapılabilir. Belki de, eğer özel koşullar olursa, büyük patlama ateş topunda anti pro- tonlara kıyasla daha fazla proton sentezlenebilir ve bu da bugün evrenin çoğunlukla protonlardan yapılmış olduğu, protonlar ve antiprotonların eşit bir karışımı olmadığı gerçeğini açıklayabilir.