Puan Ver
4
Puan Ver

Kütlesizlik durumunu açıklayabilir misiniz?

Örneğin fotonlara kütlesiz diyoruz. Varolan bir şeyin kütlesiz olabilirliğini anlamıyorum.

3
3 Cevap

Nedense Higgs alanıyla falan ilgili cevaplar gelmiş, oysa sorulan soru için kuantum fiziğine gerek yok.Klasik fizikte kalarak şöyle cevaplayayım: Bir cismin kütlesi, ona kuvvet uyguladığında hızının ne kadar değişeceğinin (yani ivmesinin) ölçeğidir. Yani kütle dediğin şey, bir cismin harekete direncidir. Bizim günlük hayatta kütleyi ölçmek için kullandığımız çoğu alet aslında ağırlığı ölçer, ağırlık ise Dünya'nın o cisme uyguladığı çekim kuvvetidir. Newton kanunlarınca ağırlık kütle ile doğru orantılı olduğu için ise biz günlük hayattaki ölçümlerimize kütle demeye devam ediyoruz.Bu açıklama şu açıdan çok önemli: Kütleyi günlük hayattan bildiğimiz şekilden değil de, bir cismin hareket etmeye direnci olarak anlarsak daha doğru olacaktır. Bu aslında günlük hayattaki tecrübelerimizle de uyumlu: Kütlesi çok olan bir arabayı itmek göreceli daha hafif olan bir sandalyeyi itmekten çok daha zordur, araba harekete daha fazla dirençli olduğu için daha fazla kütlelidir.

Kütlenin ne olduğu üzerine hemfikir olduğumuza göre önce Newton fiziği'ne, yani günlük hayattan bildiğimiz çoğu mühendisliğin kullandığı fiziğe, bir göz atalım. Newton fiziği çerçevesinde, kütlesiz bir cisim olmaması gerekir. Çünkü böyle bir cismin harekete hiçbir direnci olmayacağı için en küçük bir kuvvet bile onu anında sonsuz hıza çıkaracaktır. Bir başka deyişle, Newton'un 2. kanununa göre kütleyi sıfır alırsak, sıfırdan farklı bir kuvvet için matematiksel denklemin ancak sonsuz bir ivme ile çözülebildiğini görürüz, bu da Newton fiziğinde kütlesiz cisimler sonsuz hıza ulaşırlar demektir. Bu aslında sağduyularımızla da geçerli bir şey, harekete direnci olmayan bir cismin en küçük bir itmede bile sonsuza kadar hızlanmaması için hiçbir sebep yok.Einstein'ın İzafiyet teorisi'ne göre kütlesizliği anlamaya çalışırsak işler değişiyor. Bu durumu içgüdüsel anlamak daha zor, işin doğrusu matematiğine girmeden yazarak anlatmak da kolay değil. O yüzden detaya girmeden sadece şöyle bakabiliriz: Newton fiziğinde kütlesiz cisimler sonsuz hızda gidiyordu, Einstein fiziğinde en yüksek hız ışık hızı, o zaman Einstein fiziğinde kütlesiz cisimler ışık hızıyla gideceklerdir! Kullandığımız mantık aslında hatalı, fakat sonuç doğru ve içgüdüsel olarak bu durumu anlayabiliriz: Madem kütlesi olmayan bir cismin harekete bir direnci yok, o zaman o cisim de Einstein fiziğinde gidilebilecek en yüksek hızla gider, o da ışık hızı.Bir cismin kütleli kütlesiz olmasının özeti bu. Genel olarak şuradan sıkıntı çıkıyor: Günlük hayatta kütle'ye atfettiğimiz bir çok özellik aslında enerji ya da ağırlıktan dolayı kaynaklanıyor. Örneğin ağırlık kütle çekimi ile alakalı, ve kütlesiz cisimlerin de aslında kütleçekimi ile etkileşimi vardır. Yani bir fotonu teraziye koyabilseydin terazide sıfır değerini okumazdın. Yine fonunun kütlesi olmamasına rağmen momentumu var, kuvvet uygulayabiliyor. Bunun sebebi ise kuvvet uygulayabilme kütleden dolayı değil enerjiden dolayı ortaya çıkan bir şey, fotonun da enerjisi sıfır değil.Fotonun kütlesinin sıfır olup da enerjisinin sıfır olmaması garip gelebilir fakat matematiğine girmeden fazla açabilmem mümkün değil (Bu Einstein'ın E=mc^2 formülü ile çelişmiyor, bu formül aslında daha karışık, eklediğim kaynaktan bakabilirsin). 

DİP NOT: Yukarıda özellikle klasik fizik içerisinde kütle kavramını anlattım: Bir cismin kütlesiz olabilmesinin kuantum fiziği ile hiçbir alakası yok! Fakat kuantum fiziğinde de gayet olan bir olgu, yukarıdaki anlattıklarım özünde kuantum fiziğinde de geçerli yani, sadece biraz daha karışıklar. Ben anlaması kolay olsun diye klasik fizikte anlattım.

1

Kaynaklar

  1. Wikipedia İzafiyet teorisinde enerji kütle ilişkisi

Peter Higgs bu problemin cevabı için 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:

Belirli ölçeklerde bir odamız olsun ve içerisinde birbirleriyle sohbet eden insanlar. Sonra kapıdan biri önemli bir kişinin geldiğini söylesin ‘Einstein geliyor!! Birazdan burada olacak!!’ bunu duyan insanlar 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. İşte bu alana ‘Higgs alanı’ denilmiştir

Higgs alanı sayesinde kütle var oluyor ama her parçacık higgs alanı ile etkileşime girmiyor. Ayrıca bir parçacık higgs alanı ile ne kadar etkileşime girerse kütlesi de o oranda artıyor fotonların kütlesiz olmasının sebebi bu alanla etkileşime girmemesidir. Böylece önlerinde onları yavaşlatıcak bir engel kalmaz ama evrenin yasaları gereği önünde hiçbir engel yokken ışık hızında ilerler.Ayrıca kütle hızlanmaya karşı bir dirençtir ve böylelikle bir cisme kuvvet uyguladığında kütlesinden dolayı bir ivme kazanır ama fotonlar kütlesiz olduğundan el fenerini açtığınız anda ışık onu oluşturan fotonların kütlesi olmadığından dolayı ivmesiz ve sabit bir hızla ilerlemeye başlar ve bu ışık hızıdır. 

0

Kaynaklar

  1. Kozmik Anafor
Puan Ver
0
Puan Ver

Aslında bu evren için fotonun kütlesizliğinden bahsetmek daha doğru olur.Evrenin içindeki her şeyin higgs alanı içinde olduğu kabul edildiğinden ve bu alanda en hızlı hareket eden şey foton olduğundan fotona kütlesiz demek aslında bu alanda(higgs) en hızlı gidebilecek şeyin foton olduğunu gösterir. Bu da ışık hızıdır. Başka evrenler için başka sabitler de düşünülebilir tabi ki.

0

Kaynaklar

  1. Evrim Ağacı
Cevap Ver
Bu soruya cevap vermek için lütfen
Evrim Ağacı Soru & Cevap Platformu, Türkiye'deki bilimseverler tarafından kolektif ve öz denetime dayalı bir şekilde sürdürülen, özgür bir ortamdır. Evrim Ağacı tarafından yayınlanan makalelerin aksine, bu platforma girilen soru ve cevapların içeriği veya gerçek/doğru olup olmadıkları Evrim Ağacı yönetimi tarafından denetlenmemektedir. Evrim Ağacı, bu platformda yayınlanan cevapları herhangi bir şekilde desteklememekte veya doğruluğunu garanti etmemektedir. Doğru olmadığını düşündüğünüz cevapları, size sunulan denetim araçlarıyla işaretleyebilir, daha doğru olan cevapları kaynaklarıyla girebilir ve oylama araçlarıyla platformun daha güvenilir bir ortama evrimleşmesine katkı sağlayabilirsiniz.
Türkiye'deki bilimseverlerin buluşma noktasına hoşgeldiniz!

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
“Daha iyi ve daha çok bilime ihtiyacımız var. Teknoloji, eğlence, sağlık veya uzun ömür için değil! Var oluş mücadelemizde bize kattığı bilgelik umudu için.”
Lewis Thomas
Geri Bildirim Gönder