Parçacık Fiziği: Standart Model Nedir? Temel Parçacıklar Nelerdir?

Parçacık Fiziği: Standart Model Nedir? Temel Parçacıklar Nelerdir? YouTube
Çağrı Mert Bakırcı Editör Çağrı Mert Bakırcı
8 dakika
71,612 Okunma Sayısı
Notlarım
Reklamı Kapat
Evrim Ağacı Akademi: Fizik: Newton'dan Kuantuma Yazı Dizisi

Bu yazı, Fizik: Newton'dan Kuantuma yazı dizisinin 5. yazısıdır. Bu yazı dizisini okumaya, serinin 1. yazısı olan "Fizik Ne İşe Yarar: Sofra Tuzundan Atmosferin Yapısına..." başlıklı makalemizden başlamanızı öneririz.

Yazı dizisi içindeki ilerleyişinizi kaydetmek için veya kayıt olun.

EA Akademi Hakkında Bilgi Al

Boyutları olmadığı halde birbirleriyle etkileşimleri yoluyla çevremizdeki dünyayı oluşturan nesneleri ilk kez tanımlayanların Antik Yunanlılar olduğu iddia edilir. Mikroskopların artan gücü sayesinde, dünyayı çok küçük detaylarıyla gözlemleyebildiğimiz için bu nesnelerin neden yapıldığını merak etmemiz çok doğaldır. 

Bulduğumuz bu nesnelerin bazılarına "atom altı parçacıklar" ya da "temel parçacıklar" adı verilir. Bu nesnelerin boyutu olmadığı için, onları oluşturan alt yapılar da bulunmamaktadır. Yani atomun bölünemeyeceğini iddia etmemizin fiziksel bir nedeni yoktu; ancak atom altı parçacıkların nihai sınır olduğu hakkında en azından şu anda bildiğimiz fizik dahilinde tutarlı bir nedenimiz var. Şimdiki işimiz ise bu parçacıkların özelliklerini araştırmak ve evreni meydana getiren maddeleri bulmak için onlardan faydalanmaya çalışmak. 

İki tür temel parçacık vardır: madde parçacıkları ve kuvvet parçacıkları. Madde parçacıklarından bazıları etrafımızdaki dünyayı oluşturacak şekilde birleşirler. Kuvvet parçacıklarından biri olan foton ise elektromanyetik yayılımdan sorumludur. Bu temel parçacıklar, maddenin temel yapı taşlarının temel kuvvetler tarafından yönetilerek, birbirleri ile nasıl etkileştiklerini kuramlayan Parçacık Fiziği'nin Standart Modeli içinde sınıflandırılmıştır. Madde parçacıklarına fermiyon adı verilirken, kuvvet parçacıklarına bozon denir. 

Madde Parçacıkları: Kuarklar ve Leptonlar

Madde parçacıkları iki gruba ayrılır: kuarklar ve leptonlar. Bunlar 6 tanedir ve her birinin karşılığı olan eşleri vardır. Leptonlar 3 çifte ayrılır. Her çift, yüklü ve yüksüz temel bir parçacığa sahiptir. Yüksüz parçacık daha hafiftir ve tespit etmesi son derece zordur. Bu çiftlerin en hafifi, elektron ve elektron-nötrino çiftidir. 

Reklamı Kapat

Yüklü bir parçacık olan elektron, elektrik akımından sorumludur. Yüklü elektronun, elektron-nötrino olarak bilinen, yüksüz eşi, Güneş'in içinde bol miktarda üretilir ve çevrelerindeki maddeyle çok az etkileşim içinde olduklarından Dünya'nın içinden hiç bir engele takılmadan geçer. Bunların milyonlarcası, vücudumuzun her santimetre karesinden, her saniye, gündüz ve gece geçip gider! 

Süpernova patlamaları sırasında, elektron-nötrinolar hayal edilemeyecek kadar çok üretilir ve bu parçacıklar, evrene çekirdek tepkimeleri sonucu üretilen elementleri dağıtır. Bu elementler, bizleri oluşturan karbonu, soluduğumuz oksijeni ve Dünya üzerindeki neredeyse her şeyi içerir. Bu nedenle nötrinolar, diğer temel parçacıklarla etkileşme isteksizliklerine rağmen, varlığımız için son derece önemlidir. Diğer iki nötrino çifti (müon ve müon-nötrino, tau ve tau-nötrino) elektronun daha ağır örnekleri olarak bilinir.

James Childs

Normal madde bu parçacıkları içermediği için, bunların gereksiz yere kafa karışıklığına neden olduğunu düşünebilirsiniz. Ancak, büyük patlamayı takip eden ve Lepton Çağı adı verilen ilk on saniyelik sürede, içinde yaşadığımız evrenin yapısını oluşturmak için kritik bir role sahiptiler. 

Altı adet kuark da tuhaf adlarıyla üç çifte ayrılır: “yukarı’’ ile “aşağı’’, “sevimli’’ ile “tuhaf’’ ve “üst’’ ile “alt’’ (önceden “gerçek’’ ve “güzel’’ olarak anılıyorlardı, ne yazık ki bu isimlendirme değiştirildi). Aşağı ve yukarı kuarklar, her atomun kalbinde bulunan proton ve nötronları oluşturacak şekilde birleşirler. Sadece kuark çiftlerinin en hafifi olan aşağı ve yukarı kuarklar normal madde içinde bulunurlar. Sevimli/tuhaf ve üst/alt çiftlerinin şu andaki evrende oynadıkları bir rol yok gibi görülmektedir; ama ağırlığı daha fazla olan leptonlar gibi, evrenin ilk anlarında bizi meydana getiren evreni oluşturmada görev almışlardı. 

J. J. Thomson'ın 1897'de manyetik sarımlarla ürettiği katot ışın tübü: elektronların keşfinde kullanıldı!
J. J. Thomson'ın 1897'de manyetik sarımlarla ürettiği katot ışın tübü: elektronların keşfinde kullanıldı!
Science Museum London

Kuvvet Parçacıkları

Standart Model'de, madde parçacıkları arasındaki etkileşimi yaratan 6 tane kuvvet parçacığı vardır. Bunlar 4 temel kuvvete ayrılırlar: kütleçekimi, elektromanyetik, güçlü çekirdek kuvveti ve zayıf çekirdek kuvveti. Foton, bir ışık parçacığıdır ve yüklü bir nesneden diğerine geçen foton akışının oluşturduğu elektriksel ve manyetik alanlardan sorumludur. Gluon ise, kuarkları bir arada tutarak proton ve nötronu oluşturan ve sonraki aşamada bu proton ve nötronları da bir arada tutarak yapıca daha ağır çekirdeği oluşturan kuvveti üretir. Ara vektör bozonları olarak bilinen, "W pozitif", "W negatif" ve "Z sıfır" adlı üç parçacık radyoaktif bozunum ve Güneşin parlamasına neden olan süreçlerden sorumludur. Altıncı kuvvet parçacığı olan gravitonun kütle çekiminden sorumlu olduğuna inanılır ama henüz gözlemlenememiştir. 

Bilimkurgunun Gerçekliği: Anti-madde

Anti-maddenin varlığından haberdarız. Bilimkurgu yazarlarının çok sevdiği bir konu olmasına karşın anti-madde gerçekten de vardır ve sıklıkla gözlemlenmiştir. Örneğin pozitron (elektronun anti parçacığı), pozitron emisyon tomografisi (PET) ile iç organlarımızın görüntülenmesi için tıpta kullanılır. Bir parçacık, kendisinin anti parçacığı ile karşılaştığında birbirini yok eder ve bir enerji patlaması üretir. Bir PET tarama cihazı bu özelliği kullanarak görüntü üretir.

Her madde parçacığının aynı kütlede ama karşıt yükte bir eş parçacığı vardır. Bu yüzden, madde parçacıklarını iki katına çıkardığımızda, 24 sayısına ulaşırız (altı kuark ve altı lepton). Madde kuarklarına +1 sayı değerini ve anti-madde kuarklarına -1 sayı değerini veririz. Madde kuark sayısına anti-madde kuark sayısını eklersek, evrendeki net kuark sayısını elde ederiz. Bu sayı asla değişmez. Eğer yeteri kadar enerjiye sahipsek, bir anti-madde kuarkını üretebildiğimiz sürece aynı anda madde kuarklarından herhangi birini üretebiliriz. Evrenin ilk anlarında, bu parçacıklar aralıksız üretiliyordu; şimdiyse sadece, kozmik ışınların gezegen ve yıldızların atmosferleriyle çarpışması yoluyla oluşuyorlar.

Ünlü Higgs Bozonu: Sözde "Tanrı Parçacığı"

Parçacık fiziğinin standart modeli içinde şu ana kadar bahsettiğimiz listeye eklenecek son bir parçacık daha kaldı: Higgs Parçacığı, Tanrı Parçacığı ya da bilimsel adıyla Higgs Bozonu... 50 yıl önce Peter Higgs tarafından var olduğu tahmin edilen bu parçacığın 2012’de CERN’de keşfedilmesi Peter Higgs ve Francois Englert’a Nobel Ödülü kazandırmıştı. Bilim insanları yıllar yılı, olması gerektiğinden emin oldukları bu parçacığa "Tanrı'nın Laneti Parçacık" ya da "Lanet Olası Parçacık" (God Damned Particle) lakabını takmışlardı. Ancak makale editörleri bu isimlendirmeyi saldırgan bularak reddetmişti ve yumuşatılmasını istemişti. Bunun üzerine, İngilizcede bir nevi argo olarak görülen "damned" (lanet) sözcüğü tanımdan çıkarıldı ve parçacık, "God Particle" (Tanrı Parçacığı) olarak popülerleşti.

Reklamı Kapat

Büyük çarpıştırıcı
Büyük çarpıştırıcı
Image Editor

Higgs Bozonu tuhaf bir parçacıktır. Standart Model parçacıklarının ikinci en ağırıdır ve tarifi de hiç kolay değildir. Cisimlerin kütle sahibi olmasının nedeninin genelde Higgs Bozonu olduğu söylenir. Bu ifade hem doğru, hem de yanıltıcıdır. Higgs'in kuarklara kütle kazandırdığı doğrudur. Kuarklar da, proton ve nötronları meydana getirir. Ancak proton ve nötronun toplam kütlesinin sadece %2'si kuarklar tarafından sağlanır. Geri kalanı oluşturan, gluonların enerjisidir. 

Buraya kadar, Standart Model için gerekli olan tüm parçacıkları saydık: 6 adet kuvvet parçacığı, 24 adet madde parçacığı ve 1 adet Higgs parçacığı: toplamda 31 temel parçacık. Bunlar hakkında edindiğimiz bilgiye karşın, tam olarak ölçemediğimiz özelliklerinden dolayı, tüm bu parçacıkların çevremizde gördüğümüz evreni inşa etmek için gerekli olan her şey olduklarını henüz söyleyemiyoruz ve sorularımızın karşılıklarına henüz sahip değiliz. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndan elde edeceğimiz veriler, bu özelliklerin bazılarıyla ilgili ölçümlerimizi geliştirmemize izin verecek. Ama başka bir şey daha var...

Kuram Hala Yanlış!

Oldukça güzel ve işlevsel bir kuram olan Standart Model, 20 yıldan fazladır tekrar tekrar test edildi ve hala tahminlerimizle çelişen bir ölçümle karşılaşmadık. Ama Standart Model'in yanlış olması gerektiğini biliyoruz! 2 temel parçacığı çarpıştırdığımızda, bir dizi olası sonuç ortaya çıkar. Kuramımız herhangi bir sonucun oluşabileceğini şu anda hesaplamamıza izin veriyor; ancak, şimdiye kadar ulaşabildiğimiz enerji seviyelerinin ötesinde bazı sonuçların oluşma olasılığının %100'den büyük olduğunu öngörüyor. Ki bu, fark edebileceğiniz gibi, açık bir biçimde anlamsızdır!

Kuramsal fizikçiler, tüm enerji seviyelerinde anlamlı cevaplar veren bir kuram oluşturmak için çok fazla uğraştılar. Ama Standart Model test edildiği her durumda aynı cevapları verdi. Kuramdaki en genel değişiklik, henüz keşfedilmemiş çok ağır parçacıkların varlığına işaret ediyor. Ağır olmaları, onları üretmek için çok fazla enerjinin gerekli olacağı anlamına gelir. Oluşturulacak yeni kuramın tüm enerji seviyelerinde anlamlı cevaplar verdiğini garantilemek için bu ekstra parçacıkların özellikleri seçilebilir; ancak bunların Standart Model ile çok iyi uzlaşan ölçümler üzerinde pek de etkisi olmayacaktır. 

Reklamı Kapat

Keşfedilmemiş ve henüz gözlemlenmemiş parçacıkların sayısı, hangi kuramı doğru varsaydığınıza bağlıdır. Bu kuramların en popüler sınıfına Süpersimetri Kuramı denir. Tüm gördüğümüz parçacıkların, çok daha ağır birer eşleri olduğunu öngörür. Ancak bunlar çok ağır olursa, o zaman bu parçacıkları bulmak için üretmemiz gereken enerji seviyelerine ulaşmakta sorun yaşayacağız. Yine de Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın ulaşabildiği enerji seviyesi o kadar yüksek olacaktır ki, keşfi beklenen yeni parçacıkların ortaya çıkmaması tüm Süpersimetri Kuramları'na derin bir darbe vurabilir.

Bekleyip göreceğiz...

Teşekkür: Bu yazıyı hazırlayan Gizem Görünmez'e, düzenleyen Hakan Ersöz'e teşekkür ederiz.

Okundu Olarak İşaretle
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Tebrikler! 22
  • Merak Uyandırıcı! 18
  • Bilim Budur! 17
  • Muhteşem! 14
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 9
  • Umut Verici! 8
  • İnanılmaz 6
  • Güldürdü 4
  • Üzücü! 1
  • Grrr... *@$# 1
  • İğrenç! 1
  • Korkutucu! 1
Kaynaklar ve İleri Okuma
  1. Türev İçerik Kaynağı: The Conversation | Arşiv Bağlantısı
Evrim Ağacı Akademi: Fizik: Newton'dan Kuantuma Yazı Dizisi

Bu yazı, Fizik: Newton'dan Kuantuma yazı dizisinin 5. yazısıdır. Bu yazı dizisini okumaya, serinin 1. yazısı olan "Fizik Ne İşe Yarar: Sofra Tuzundan Atmosferin Yapısına..." başlıklı makalemizden başlamanızı öneririz.

Yazı dizisi içindeki ilerleyişinizi kaydetmek için veya kayıt olun.

EA Akademi Hakkında Bilgi Al

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 02/08/2021 10:12:16 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/3733

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Reklamı Kapat
Size Özel
İçerikler
Instagram
Sağlık Personeli
Mutasyon
Uyku
Mikoloji
Boyut
Organ
Aminoasit
Teyit
Evrenin Genişlemesi
Normal Doğum
Kuşlar
Bilinç
Transkripsiyon
Salgın
Halk Sağlığı
Yaşlılık
Fosil
Eğilim
Parazit
Bakteriler
Bitkiler
Mikroevrim
Öğrenme
Aşılar
Hominidae
Daha Fazla İçerik Göster
Evrim Ağacı'na Destek Ol
Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katmak için hemen buraya tıklayın.
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
EA Akademi
Evrim Ağacı Akademi (ya da kısaca EA Akademi), 2010 yılından beri ürettiğimiz makalelerden oluşan ve kendi kendinizi bilimin çeşitli dallarında eğitebileceğiniz bir çevirim içi eğitim girişimi! Evrim Ağacı Akademi'yi buraya tıklayarak görebilirsiniz. Daha fazla bilgi için buraya tıklayın.
Etkinlik & İlan
Bilim ile ilgili bir etkinlik mi düzenliyorsunuz? Yoksa bilim insanlarını veya bilimseverleri ilgilendiren bir iş, staj, çalıştay, makale çağrısı vb. bir duyurunuz mu var? Etkinlik & İlan Platformumuzda paylaşın, milyonlarca bilimsevere ulaşsın.
Podcast
Evrim Ağacı'nın birçok içeriğinin profesyonel ses sanatçıları tarafından seslendirildiğini biliyor muydunuz? Bunların hepsini Podcast Platformumuzda dinleyebilirsiniz. Ayrıca Spotify, iTunes, Google Podcast ve YouTube bağlantılarını da bir arada bulabilirsiniz.
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
Geri Bildirim Gönder
Reklamsız Deneyim

Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, Evrim Ağacı'nda çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.

Kreosus

Kreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.

Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.

Patreon

Patreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.

Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.

YouTube

YouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.

Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.

Diğer Platformlar

Bu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.

Giriş yapmayı unutmayın!

Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.

Destek Ol
Sizi Takip Ediyor

Devamını Oku
Evrim Ağacı Uygulamasını
İndir
Chromium Tabanlı Mobil Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
İlk birkaç girişinizde zaten tarayıcınız size uygulamamızı indirmeyi önerecek. Önerideki tuşa tıklayarak uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu öneriyi, yukarıdaki videoda görebilirsiniz. Eğer bu öneri artık gözükmüyorsa, Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Chromium Tabanlı Masaüstü Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
Yeni uygulamamızı kurmak için tarayıcı çubuğundaki kurulum tuşuna tıklayın. "Yükle" (Install) tuşuna basarak kurulumu tamamlayın. Dilerseniz, Evrim Ağacı İleri Web Uygulaması'nı görev çubuğunuza sabitleyin. Uygulama logosuna sağ tıklayıp, "Görev Çubuğuna Sabitle" seçeneğine tıklayabilirsiniz. Eğer bu seçenek gözükmüyorsa, tarayıcının Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Safari Mobil Uygulama
Sırasıyla Paylaş -> Ana Ekrana Ekle -> Ekle tuşlarına basarak yeni mobil uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu basamakları görmek için yukarıdaki videoyu izleyebilirsiniz.

Daha fazla bilgi almak için tıklayın