Bağlı bulunduğu konular/üniteler >> Modernfizik


Güncelleme / Ekleme :04/03/2011
İdeal olarak fizik, altında yatan basitliği ortaya çıkararak karmaşıklığı ortadan kaldı- rır. Örneğin, Maxwell denklemleri klasik elektrik ve manyetizmanın çok sayıda ve karışık olgularının tümünü dört basit kuralla açıklar. Bunlar, “güzel” denklemler. Hepsinin, sembollerin karmaşık dansları aracılığıyla birbirini yansıtan garip bir simetrisi var.Bir şair bir Shakespeare sonesi karşısında ne duyuyorsa, birlikte bu dört denklem bir fizikçiye de bir zerafet, bütünsellik ve tamlık duyguları veriyor. Parçacık Fiziğinin Standart Modeliyse, bitmemiş bir şiir.
Aslında parçaların büyük çoğunluğu yerli yerinde ve eksikliğine karşın herhalde fizik literatüründeki en parlak eser. Bilinen tüm maddeyi (kuarklar ve leptonlar gibi tüm atomaltı parçacıkları) ve bu parçacı kların birbiriyle etkileşmesine aracılık eden tüm kuvvetleri büyük bir duyarlılıkla açıklıyor.
Bu kuvvetlerin bir tanesi, elektrik yüklü cisimlerin birbirlerinin etkisini nasıl duydukları nı açıklayan elektromanyetizma. İkincisi, parçacıkların nasıl kimlik değiştirdiklerini açıklayan zayıf çekirdek kuvveti, ya da kısaca zayıf kuvvet. Üçüncüsüyse, kuarkların nasıl birbirlerine yapışıp protonları ve öteki bileşik parçacıkları oluşturduğunu açıklayan şiddetli çekirdek kuvveti ya da kısaca güçlü kuvvet.
Ancak, maddeyi tarifi ne kadar sevimli olursa olsun, standart model parçalardan oluşan bir mozaik görünümünde ve parçalardan bazıları –kütleçekimini açıklayanlar-- eksik. Ama yine de güzel bazı parçalar, modelin gerisinde daha da büyük bir şey olduğunu işaret ediyor. Tıpkı bir papirüs parçası üzerinde Sappho’nun şiirlerinden bir kaç mısra gibi. Standart Model’in güzelliği simetrisinde yatıyor.
Matematikçiler modelin simetrisini Lie grupları denen nesnelerle açıklıyorlar. Ve Standart Model’in Lie gruplarına şöyle gözünün ucuyla bakan birisi bile ortadaki parçalı manzarayı hemen fark eder: SU(3) x.SU(29 x U(1). Bu parçalardan her biri, bir tür simetriyi temsil eder; ama bütünün simetrisi kırılmış durumdadır.
Sayılan doğa kuvvetlerinin her biri az biraz farklı biçimde davranır ve dolayı- sıyla da her biri birbirinden biraz farklı simetrilerle betimlenir. Ama bu farklılıklar yüzeysel olabilir. Elektromanyetizma ve zayıf kuvvet hiç benzeşmezmiş gibi görünür; ancak, 1960’lı yıllarda fizikçiler yüksek sıcaklıklarda iki kuvvetin “birleştiklerini” (özdeşleştiklerini) gösterdiler. Tıpkı buz ve suyun aynı olduğunun birlikte ısıtıldıklarında ortaya çıkması gibi elektromanyetizma ve zayıf kuvvetin de aslında aynı şey oldukları anlaşılıyor. Bu ilişki, fizikçileri güçlü kuvvetin de öteki iki kuvvetle birleştirilebileceğ i ve SU(5) gibi tek bir simetriyle betimlenen daha geniş tek bir kurama varılabileceğ i umuduna götürdü.
Birleşik bir kuramın gözlenebilir sonuçları olması gerekir. Örneğin, güçlü kuvvet de gerçekten “elektrozayıf” kuvvetle aynıysa, o zaman protonların gerçekte kararlı olmamaları, ender görülse de, arada bir kendi kendilerine bozunmaları gerekir. Ama yapılan birçok taramaya karşın kimse bir proton bozunması gözlemleyebilmiş değil. Ayrıca süpersimetri gibisinden, Standart Model’in simetrisini geliştirme iddiasındaki çeşitlemelerinin öngördüğ ü parçacıklardan kerhangi biri de gözlenebilmiş değil. Daha da kötüsü, bir şekilde oluşturulabilse bile, bu birleşik kuram, kütleçekimini görmezden geldiği sürece yine de tam sayılamaz.
Kütleçekimi, sürekli sorun çıkaran bir kuvvet. Bu kuvveti betimleyen görelilik kuramı, uzay ve zamanın düzgün ve sürekli oldu- ğunu varsayarken, üzerine oturduğu kuantum mekaniği, yani atomaltı parçacıklar ve kuvvetleri yöneten fizik kesintili ve sıçramalı davranışlar betimler. Kütleçekim kuantum kuramıyla öylesine uyumsuzdur ki, hiç kimse tüm parçacıkları, güçlü ve elektrozayıf kuvvetlerle kütleçekimi hep bir arada büyük bir torba içine sokmayı başaran tek bir kuramı inandırıcı biçimde kurmayı başaramamıştır. Yine de fizikçiler ellerinde bazı ipuçları oldu- ğunu düşünüyorlar. Bunlardan en umut verici olanı süpersicim kuramı. Süpersimetri kuramı, her şeyi tek bir kuram altında tek bir simetriyle (örneğin kuramı n bir türüne göre SO(32)) toplamak için bir yol sunduğundan kalabalık bir yandaş topluluğ una sahip.
Ancak 10 ya da 11 boyutlu bir evren, henüz gözlenememiş sürüyle parçacık ve doğrulanması hiçbir zaman mümkün olamayacak ağır bir entelektüel yük gerektiriyor. Sonuçta tüm kuvvetleri birleştiren ve ancak bir tanesi doğru olabilecek onlarca kuram olabilir ve bilimcilerin bunların hangisinin doğru olduğunu belirlemeleri mümkün olmayabilir. Belki de tüm kuvvetleri ve parçacıkları birleştirme çabası yalnızca aptallara göre bir iş.
Bu arada fizikçiler bir yandan proton bozunmaları saptamaya çalışırken, bir yandan da yeraltı kapanları ve CERN’de 2007 yılında devreye girdiğinde de Büyük Hadron Çarpıştı rıcısı (Large Hadron Collider – LHC) adlı dev parçacık hızlandırıcısıyla süpersimetrik parçacıkları aramaya devam edecekler. Bilimciler, LHC’nin Higgs bozonu adlı kuramsal parçacığın varlığını da ortaya çıkaracağına inanıyorlar. Bu parçacık fiziği modelinde temel simetrilerle çok yakın ilişki içinde olan bir parçacık. Ve fizikçiler bir gün tamamlanmamı ş şiiri tamamlayabilmeyi ve o ürkütücü simetrisini resimleyebilmeyi umuyorlar.
Charles Seife,
“Can the Laws of Physics Be United” Science, 1 Temmuz 2005
Çeviri: Raşit Gürdilek
Bu yazı Bilim ve Teknik Dergisinin Eylül 2005 saysından derlenmiştir.
Araştırmacılar mükemmel bir optik mercek yapabilirler mi?
Bunu mikrodalgalarla yapabildiler; ama görünen ışıkla hiç başaramadılar.
Oda sıcaklığında çalışan manyetik yarıiletkenler yapmak mümkün mü?
Bu düzeneklerin düşük sıcaklıklarda çalışabildiğ i gösterildi. Ama spintronik uygulamalara izin verecek kadar sıcak ortamlarda henüz başarılamadı.
Yüksek sıcaklık süperiletkenliğinin gerisindeki eşleşme mekanizması ne?
Süperiletkenler içindeki elektronlar, çiftler halinde dolaşıyorlar. ‘0 yıllık yoğun araştırmalara rağmen bunları karmaşık, yüksek sıcaklıktaki materyaller içinde bir arada tutanın ne olduğunu kimse bilmiyor.
Çalkantılı akışkanlık ve granüllü malzemelerin dinamiği için genel bir teori geliştirebilir miyiz?
Şimdiye kadar, bunlar gibi “denge dışı sistemler” istatistiksel mekaniğin araçları karşısında direnebildi. Bu başarısızlık da fiziğin ortasında koca bir boşluk oluşturuyor.
Etiketler (kuantum
, fizik
, yasa
, teori
, lhc
, hadron
, parçacık
, kuark
, süper
, simetri
, elektrozayıf
, elektromanyetizma
, akışkanlık
, dinamik
, optik
, )
Tarafımızca yazılan yazıların hakları saklıdır.
Henüz yorum eklenmemiş..2052
Türkçemizi katletmeden harf ve imlâ yapımıza uyacağınızı düşünüyoruz.Uygunsuz içerikler savcılığa bildirilmek üzere kayıt altına alıyoruz.
03.12.2022, 02:24
Her hakkı saklıdır.Görüntüleme 5623