Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ile Işıktan Madde Yaratıldı!
CERN'de, Elektromanyetik Alanların Çarpışması Sonucu W Parçacıkları Oluştu! Bu Nasıl Oluyor?
Çeviri Nedir?
Bu yazı, Brookhaven National Laboratory isimli kaynaktan birebir çevrilmiştir. Çevirmen tarafından, metin içerisinde (varsa) açıkça belirtilen kısımlar haricinde, herhangi bir ekleme, çıkarma veya değişiklik yapılmamıştır. Bu içerik, diğer tüm içeriklerimiz gibi, İçerik Kullanım İzinleri'ne tabidir.
Bu haber 10 ay öncesine aittir. Haber güncelliğini yitirmiş olabilir; ancak arşivsel değeri ve bilimsel gelişme/ilerleme anlamındaki önemi dolayısıyla yayında tutulmaktadır. Ayrıca konuyla ilgili gelişmeler yaşandıkça bu içerik de güncellenebilir.
Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (BHÇ), Albert Einstein'ın meşhur E=mc2E=mc^2 denklemi ile oynayarak, maddeyi enerjiye ve sonrasında o enerjiyi de tekrardan farklı madde türlerine çeviriyor. Ama nadiren de olsa, ilk aşamayı atlayıp, saf enerjiyi elektromanyetik dalga formunda birbiriyle çarpıştırarak madde yaratabiliyor.
2019'da BHÇ'nin ATLAS deneyi, iki fotonun (yani ışık parçacığının) birbirinden sekerek iki yeni foton oluşturabildiğini gözlemişti.[1] 2020'de ise araştırmacılar, bu deneyi bir adım öteye götürerek, fotonların birbirine kaynaşmasını ve daha ilginç bir şeye dönüşmesini gözlediler: W bozonlarına, yani zayıf kuvveti taşıyan parçacıklara. Bu parçacıklar, nükleer bozunmayı yöneten parçacıklardır.
Araştırma, sadece BHÇ içindeki süreçleri yöneten merkezi konsepti, yani enerji ve maddenin aynı paranın iki yüzü olduğu gerçeğini aydınlatmakla kalmıyor; aynı zamanda, bizim gündelik yaşamlarımızda birbirinden ayrı gibi gözüken kuvvetlerin (örneğin elektromanyetizma ile zayıf kuvvetin) aslında birleşik olduğunu doğruluyor.
Kütlesizden, Kütleye...
Eğer foton çarpıştırma deneyini evinizde deneyecek olursanız, mesela iki lazer ışınını birbirine doğrultacak olursanız, yeni ve büyük kütleli herhangi bir parçacık yaratamayacaksınız. Bunun yerine göreceğiniz, iki lazer ışınının birbirinden geçtiği bölgede daha güçlü bir ışık ışını yaratmak olacaktır. ABD Enerji Bakanlığı'na bağlı Berkeley Ulusal Laboratuvarı araştırmacılarından Simone Pagan Griso şöyle diyor:
Eğer geri gidip, Maxwell'in klasik elektromanyetizma denklemlerine bakacak olursanız, birbiriyle çarpışan iki dalganın daha da büyük bir dalga yarattığını görürsünüz. ATLAS tarafından gözlenen bu iki fenomeni, yalnızca Maxwell'in denklemlerini özel görelilik ve kuantum mekaniği ile birleştirerek, kuantum elektrodinamik teorisi isimli bir teori altında değerlendirirsek görebiliyoruz.
CERN'ün hızlandırıcı kompeksi içerisinde protonlar, ışık hızına yakın hızlarda hareket ettiriliyorlar. Normalde küresel olan formları, hareketin olduğu yöne bağlı olarak yassılaşıyor, çünkü BHÇ içindeki deneylerde, klasik hareket yasalarının yerini görelilik teorisi alıyor. Birbirine doğru hareket eden protonlar, birbirlerini sıkıştırılmış pankekler gibi "görüyorlar" ve etraflarında eşit derecede sıkıştırılmış bir elektromanyetik alan olduğunu "görüyorlar" (protonlar yüklüdür ve tüm yüklü parçacıkların elektromanyetik bir alanı vardır). BHÇ'nın enerjisi, bu uzunluk sıkışması ile birleştirildiğinde, protonların elektromanyetik alanlarını 7500 kat kadar arttırıyor.
Protonlar birbirlerini yalayıp geçtiklerinde, sıkıştırılmış elektromanyetik alanları birbiriyle çakışıyor. Bu alanlar, düşük enerjilerde gördüğümüz "güçlendirici" etkiye sahip olmak yerine, kuantum elektrodinamiğince belirlenen kurallara uyuyor. Bu yeni yasalar ışığında, bu iki alan birleşerek, E=mc2E=mc^2 denklemindeki EE'yi oluşturuyorlar. ATLAS deneyinin ABD'deki başkanlığına ev sahipliği yapan ve Enerji Bakanlığı'nın Bilim Ofisi tarafından fonlanan Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'ndan araştırmacı Alessandro Tricoli şöyle diyor:
Eğer E=mc2E=mc^2 denklemini sağdan sola okuyacak olurasnız, küçük miktarda bir kütlenin devasa bir enerji üretebildiğini görürsünüz, çünkü c2c^2 sabiti, ışık hızının karesidir. Ama eğer denkleme öteki taraftan, yani soldan sağa bakacak olursanız, çok fazla miktarda enerjinin çok ufak bir kütle yaratabildiğini görürsünüz.
BHÇ, Dünya üzerinde enerjik fotonları üretip çarpıştırabilen birkaç araştırma laboratuvarından birisi ve bilim insanlarının, fotonların birleşip de W bozonları ürettiklerini gördükleri tek yer de burası.
Kuvvetlerin Birliği
Yüksek enerjili fotonlardan W bozonlarının oluşumu, Sheldon Glashıw, Abdus Salam ve Steven Weinberg'ün 1979 Nobel Fizik Ödülü'nü kazanmalarına neden olan keşiflerinin önemini vurguluyor: Yüksek enerjilerde, elektromanyetizma ile zayıf kuvvet, tek bir kuvvettir.
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.
Elektrik ve manyetizma genellikle ayrı kuvvetlermiş gibi düşünülür. Genellikle bir buzdolabı mıknatısına dokunduğumuzda çarpılmayı beklemeyiz. Işık saçan ampuller de genellikle buzdolabının kapağına yapışmazlar. Bu durumda neden elektrik istasyonlarında "yüksek manyetik alan" uyarıları yapılıyor? Tricoli şöyle açıklıyor:
Bir mıknatıs, elektromanyetizmanın alabileceği formlardan sadece birisidir. Elektrik de diğeridir. Ama her şeyi mümkün kılan, elektromanyetik dalgalardır. Bu birlikteliği, gündelik teknolojilerimizde de görürüz. Cep telefonlarımız, elektromanyetik dalgalar sayesinde iletişim kurarlar.
Aşırı yüksek enerjilerde, birleşik bir kuvvet olan elektromanyetizmaya bir diğer kuvvet katılır: zayıf kuvvet. Zayıf kuvvet, Güneş'imizin var olmasını sağlayan hidrojen-helyum dönüşümü ve radyoaktif atomların bozunması da dahil olmak üzere nükleer tepkimeleri yöneten kuvvettir.
Tıpkı fotonların elektromanyetik kuvvetleri taşıması gibi, W ve Z bozonları da zayıf kuvveti taşır. Fotonların BHÇ içinde çarpışması sonucu W bozonlarının oluşma nedeni, yüksek enerjilerde, bu kuvvetlerin birleşerek elektrozayıf kuvveti oluşturmasıdır. Griso, şöyle anlatıyor:
Hem fotonlar hem de W bozonları kuvvet taşıyıcılarıdır. Her ikisi de elektrozayıf kuvveti taşırlar. Bu olgunun yaşanıyor olmasının ana nedeni, doğanın kuantum mekaniksel bir yapıya sahip olmasıdır.
Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.
İlginizi Çekebilecek Sorular
- Çok yakınım olmayan kişilerin yanında heyecanlanıyorum ve geriliyorum bu durumu nasıl aşarım?
- Covıd-19 aşıları anormal kan pıhtılaşmasına (tromboz) neden olur mu?
- Turkovac aşısı güvenilir mi?
- 17
- 13
- 13
- 11
- 7
- 4
- 4
- 3
- 0
- 0
- 0
- 0
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 31/07/2021 03:32:07 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/9330
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.
- Bilim Ağacı> Doğal Bilimler> Fizik> Mekanik> Kuantum Mekaniği
- Bilim Ağacı> Beşeri Bilimler> İletişim> Gazetecilik (Habercilik)> Bilim Haberciliği
- Işık Yüksek Bilim Haber Lhc (Büyük Hadron Çarpıştırıcısı) Foton Habercilik Çarpışma Zayıf Kuvvet
This work is an exact translation of the article originally published in Brookhaven National Laboratory. Evrim Ağacı is a popular science organization which seeks to increase scientific awareness and knowledge in Turkey, and this translation is a part of those efforts. If you are the author/owner of this article and if you choose it to be taken down, please contact us and we will immediately remove your content. Thank you for your cooperation and understanding.