Parçacıkların Standart Modeli
(Kaynak: Wikipedia Commons/MissMJ/PBS NOVA/Fermilab/Particle Data Group/universetoday.com)
Matt Williams, universetoday.com’da 1 Aralık 2016 tarihinde yayımlanan yazısında bu soruyu cevaplıyor…
“Parçacıkların Standart Modeli”ne göre, evrendeki tüm madde formları “hadron”lardan ve “lepton”lardan oluşmakta…
“Hadron”lar, ‘Kuark’lar ve ‘Anti-Kuarklar’ gibi “elementer” parçacıklardan (elementary particles) oluşmakta… “Lepton”lar ise kendinden ibaret olan parçacıklar… Yani, daha küçük alt parçacığının varlığı-henüz-ispatlanamamış parçacıklar…!
“Lepton” adı eski Yunanca’dan gelmekte… “Küçük”…anlamında… İlk olarak, fizikçi Leon Rosenfeld’in 1948 yılında yayımladığı kitabında, küçük kütleli parçacıklar (muon) için kullanılmış…
“Muon”lar elektronlardan 200 defa daha büyük (protonun dokuzda biri) bir kütleye sahip…
“Kuark”larla birlikte, “Lepton”lar maddenin temel yapı taşları… “Elementer” parçacık olarak adlandırılmaları bu sebepten…!
Standart Modele göre Lepton’ların altı farklı tipi mevcut… Bunlar, “Elektron”, “Muon”, “Tau” parçacığı ve ilişkili “Nötrino”lar…
Bunların her biri negatif şarja (yüke) ve belirli bir kütleye sahip… Bunlardan “Elektron”lar en küçük kütleye sahip… : 0.000511 gigaelectronvolts (GeV)… “Muon”ların kütlesi 0.1066 GeV… “Tau”nun ki ise 1.777 GeV…
Bilim insanları elementer parçacıkların farklı (davranış) özelliklerini “flavor” sözcüğü ile nitelemekte… Bu üç “Lepton”un diğer parçacıkları farklı ve belirgin bir şekilde iken, bu özellikler değişmez (immutable) değil…!
Bir nötrino (atmosferik, Güneş kaynaklı veya Nükleer Reaktör kaynaklı) özelliğini (flavor) (neutrino flavor oscillation) adı verilen bir süreçle değiştirebilmekte… Gerçekleştirilen “Nötrino” gözlemlerinde, yaratıldığı hesaplanan “Nötrino” sayıları ile gözlenen “Nötrino” sayıları arasında oluşan fark, “Muon Bozunması” (Muon Decay) ile açıklanabildi… “Muon”lar “Elektron Nötrinolar”a veya “Tau Nötrinolar”a dönüşmek için “flavor” değişimine uğramaktaydı…!
İlave olarak, her üç “Lepton” ve onların “Nötrino”larının “antiparçacık”ları (antiparticle; antilepton) da mevcut…! Her bir “antilepton”un kütlesi birbirinin eşidi iken, tüm diğer özellikleri ters…
Bu parçacık çiftleri Elektron / Pozitron, Muon / Antimuon, Tau / Antitau, Elektron Nötrino / Elektron Antinötrine,Muon Nötrino / Muon Antinötrino, Tau Nötrino / Tau Antinötrino…
Standart Modele göre, “Lepton”ların sadece üçer tip (generation) ilişkili nötrinoları mevcut…
Tüm “Lepton”lar negatif şarja sahip… Her birinin de (eksenel) dönme özelliği mevcut… Elektrik yükü sebebiyle etrafında bir elektrik alanı oluşmakta…!
Bunlar, diğer madde ile “zayıf elektromanyetik kuvvetler” (weak electromagnetic forces) aracılığıyla etkileşebilmekte…
Bunların elektrik ve manyetik alanlarla etkileşmeleri ve elektrik alanlarının kuvveti bu elektrik yüklerinin miktarı tarafından belirlemekte… Hiçbiri maddeyle, “Güçlü Kuvvet” (Strong Force) üzerinden etkileşememekte…!
Standard Modele göre, her bir “Lepton”, “doğal kütlesi olmadan” (no intrinsic mass) ortaya çıkmakta… Şarjlı “Lepton”lar “etkin kütle”sini (effective mass) Higgs Alanıyla (Higgs Field) etkileşimi sonunda kazanmakta…! Yine de, “Nötrino”lar kütlesiz kalmakta ya da, çok küçük bir kütleleri mevcut…
İlk “Lepton” olan Elektronlar İngiliz Fizikçi J.J. Thomson tarafından, 1897’de katot tüpü deneyleri esnasında belirlendi… Zayıf-olarak etkileşen , Elektron benzeri diğer parçacıkların keşfi 1930’larda gerçekleşti…
“Elektron Nötrino”nun varlığı, gözlenen “beta bozunmasında” Enerjinin Sakınımı (Korunumuı) Kanunu, Newton’un Hareket Kanunu ve Momentumun Korunumu kanunlarıyla çelişir görünen durumun açıklanabilmesi için, bu parçacığın var olması gerektiğini ileri süren, Avusturyalı-İsviçreli Fizikçi Wolfgang Pauli tarafından, 1930’da keşfedildi…
“Pozitron” ve “Muon”un keşfi, Carl D. Anders tarafından 1932 ve 1936’da gerçekleştirildi… Kütlesi sebebiyle, “Muon”, başlangıçta “Mezon” olarak algılanmıştı… Ancak, davranışının Elektrona benzemesi ve “Güçlü Kuvvetle” etkileşmemesi sebebiyle, “Muon” olarak yeniden sınıflandırıldı…
Böylece, Elektron ve Elektron Nötrino’yla birlikte “Lepton”lar sınıfı doğmuş oldu…!
Amerikalı fizikçilerden Leon M. Lederman, Melvin Schwartz, ve Jack Steinberger’in de içinde bulunduğu bir grup bilim insanı, 1962’de, “Muon Nötrino”nun etkileşimini belirleyerek, Nötrinoların birden fazla tipte olabildiğini gösterdiler…
Aynı zamanda, teorik fizikçiler “Nötrino”ların başka birçok “flavor”larının da mevcut olabileceğini ileri sürdüler… Bunlar daha sonra , deneysel olarak belirlenecekti…
Nobel-ödüllü fizikçi Martin Lewis Perl ve arkadaşları (SLAC National Accelerator Laboratory) , 1970 yılında, “Tau” parçacığının varlığını deneysel olarak gösterdi…!
Elektronun “beta bozunması” esnasında kaybolduğu gözlenen enerjinin sebebi parçacık “Tau”dan kaynaklanmaktaydı…!
“Tau”nun doğrudan gözlenebilmesi, 2000 yılında, Fermilab’da (ABD) mümkün oldu… Bu keşiften on iki yıl sonra, Higgs Bozonu, CERN’de, 2012 yılında keşfedildi…!
Bugün bazı fizikçiler, henüz keşfedilmemiş bazı yabancıl “Lepton”ların mevcut olabileceğini düşünüyor… Bunlar, eğer mevcutsa, madde ile çok daha farklı bir şekilde etkileşiyor olmalı…
Bunlar, Parçacıkların Standart Modeli’nin dışında kalan, kapsanmaları için, yeni bir parçacık modelinin geliştirilmesini gerektirecek parçacıklar olacak… !
Yararlanılan Kaynaklar:
http://www.universetoday.com/46935/leptons/
Yorum yazabilmek için oturum açmalısınız.