Sorunuzu gördüğümde çok detaylı bir cevap vermem gerektiğini düşünmüştüm, fakat işin içinde hadronlar, baryonlar, kuarklar, gluonlar, renk hapsi vesaire girince konu çok karıştı. Sonra düşündüm ve "vereceğim cevap eğer herkesin anlayabileceği şekilde olursa daha efektif olur" dedim.
Konumuza gelirsek: Modern fizik (kuantum mekaniği) ne diyor" evrende var olan sadece uzay-zaman ve kuantum alanlardır". Peki bu ne demek? Biliyorsunuz kuantum fiziğinde "parçacık, tanecik" gibi ifadeler kullanıyoruz. Ama gerçekten ortada bir parçacık veya tanecik yok ki. Konuya biraz hakim olanların "ya bırak şimdi, çift yarık deneyinde gözlem yapınca dalga fonksiyonu çöküyor, tanecik özelliği çıkıyor veya Einstein fotoelektrik deneylerinde, fotonların tanecik özelliğini gösterdi, hatta bu çalışması ile Nobel aldı, meydanı boş buldun sallıyorsun" dediğinizi duyar gibiyim.
Sizler benim için çok daha sert ifadeler kullanmadan konuyu biraz açalım: Aslında yukarıda bahsettiğim iddiayı ilk ortaya atan Dirac. Bu sevgili bilim adamımız, Newton'un tanecikleri ile Faraday'ın alanlarını birleştirip, Maxwell denklemlerini üzerine sos yapmış ve o meşhur, sadece bir kaç matematikçinin anlayabileceği (Sena Hanım baksa anlar kesin) dehşetengiz denklemlerini yayınlamıştır. Denklemlerin sonucu bize şunu anlatıyor: Elektromanyetik alanın kuantumları olduğu gibi, parçacıklarda bir alanın kuantumlarıdır. Tüm alanlar ancak etkileşim anında bu tanecikli etkiyi gösterir. Elbette Dirac Denklemleri o dönem için hipotezden ibaret görünse de, takip eden süreçte yapılan pek çok deney "taneciklerin; alanların farklı kuantum özelliklerinden ibaret olduğunu" göstermiştir.
Sonuç olarak: Elektron, kuark, müon, nötron, Higgs parçacığı gibi yaklaşık 15 alan tanımlanmıştır. Elbette her parçacığı, diğer parçacıklardan ayıran farklı alan özellikleri vardır. Yani klasik anlamda bildiğimiz zaman akışı içerisinde uzayda hareket eden parçacıklar yoktur, bunun yerine kendine has özellikleri ile uzay-zamanda bulunan "kuantum alanlar" vardır. Ve fark ettiyseniz buradan bir sonuca daha varırız. Gerçek ve varlık dünyası olarak görebildiğimiz her şey "alanlar arası ilişkiye/etkileşime" indirgenmiştir.
Buradan çıkarabileceğimiz bazı sonuçlara göre artık sorumuza odaklanabiliriz. Kuarklar tek başlarına izole edilebilseydi ne olurdu? Aslında Büyük Hadron (CERN) çarpıştırıcısında proton ve anti proton çarpıştırılarak bunlar elde edilebiliyor. Fakat kuark doğası gereği sadece bir anlığına bu şekilde kalabiliyor (10-25 saniye kadar bir şey sanırım), çarpışmanın etkisi ile açığa çıkan enerji neticesinde oluşan veya protonlardan ayrılan kuarklar ile tekrar hadronlara dönüşüyor veya başka parçacıklara bozunuyor (dikkat bir etkileşim yaşandı ve kuantum alan özellikleri değişerek başka şeyler görmeye başladık). Buna neden olan şey kuarkın kuantum alan özellikleri. Çok detaya girmeden anlatmaya çalışayım: Biliyorsunuz temelde elektrik ve manyetik alan olarak iki temel yük var, fakat bu kuarklarda 3 adet, işte bu 3 farklı yük Standart Modelde var olan dört temel kuvvetten, güçlü nükleer kuvvete neden olur.
Güçlü Nükleer Kuvvet: kuarkları protonlara, nötronlara ve diğer hadron parçacıklarına hapseden temel bir etkileşimdir. Ayrıca nötronları ve protonları bağlayarak atom çekirdeklerini oluşturur. Bir proton veya nötronun kütlesinin çoğu güçlü etkileşim enerjisinin sonucudur. Normalde serbest bir kuark protonun kütlesinin %1'i bile değildir ve sadece 3 kuark var ise proton nasıl bu kadar yüksek kütle kazanabilir? İşin sırrı 3 kuark arasındaki güçlü enerjiden kaynaklanır (enerji ve kütlenin birbirlerinin tezahürü olduğunu hatırlayalım). Diğer kuvvetler ile kıyaslarsak; 10-15 metre mesafede elektromanyetizmanın yaklaşık 100 katı , zayıf etkileşimin 106 katı ve kütle çekiminin 1038 katı kadar güçlüdür. Dört temel kuvvet içinde bu denli güçlü olmasına neden olan şey; bahsettiğimiz 3 farklı kesirli yükten kaynaklanır. Bu yükler genelde farklı renk ile anlatılır (±kırmızı, ±yeşil ve ±mavi, eksi olanlar anti kuarklar için), gluonlar burada devreye girer ve her biri bir renk yükü taşıyarak kuarklar arası etkileşimi sağlar.
Şimdi bu karışık konuyu biraz daha somut hale getirelim: Yüklerin kesirli olmasından bahsetmiştik. Bir bütünün ortaya çıkması için kuarkların bu kesirli yükü tam pozitif veya tam negatif o da olmadı nötr yüke çevirmesi gerekir, ya bozunarak tam/nötr yüke dönecektir, ya da tekrardan bir hadron oluşturarak diğer kuarklar ile tam yüke dönecektir. Aksi halde var olması imkansızdır. Ya da farklı elektromanyetik uzay içeren başka bir evrende var olabilir.
Sonuç olarak: Kuarkları izole edemeyiz. Eğer izole edilebiliyor olsalar hadronlar, devamında atom çekirdekleri oluşamazdı. Yani bilinen madde ve evren bambaşka bir şey olurdu ve bu şeyi anlatabilmek benim hayal gücümün çok ötesinde.
