MADDENİN TEMEL YAPI TAŞLARINI ARADIĞIMIZ LABORATUVARLAR
HIZLANDIRICILAR
Bir maddenin içinde ne olduğunu görmek için en ilkel çağlardan
beri kullandığımız bir yöntem, o maddeyi küçük parçalarına ayırmaktır
Önce mekanik yollarla, kırmak istediğimiz cismi bir başka cisme
çarptırmak suretiyle onu küçük parçalara ayırırız Daha çok miktarda
ve daha küçük parçalara ayırmak istersek, yapmamız gereken bu
cisimleri birbirine daha hızlı çarptırmaktır Hızlandırıcılarda
yapılan da tam anlamıyla budur Değişik türleri olmakla beraber
(dairesel veya doğrusal hızlandırıcılar, lepton veya hadron
çarpıştırıcıları, vs) bütün hızlandırıcılarda yüklü parçacıklar
elektrik ve manyetik alanlar kullanılarak hızlandırılarak, hassas
dedektörlerin içinde birbirleri ile çarpıştırılırlar ve dedektörler
aracılığıyla da çıkan parçacıklar incelenir
Hızlandırıcılar geliştirildikçe ve enerjileri arttıkça, bilim
insanları bir sürprizle karşılaştı
İki elektron çarpıştığında, eğer
elektronların enerjileri yeterince fazlaysa, ortaya çıkan parçacıklar
arasında, ağırlığı elektronun ağırlının yaklaşık 2000 katı olan proton
da dahil olmak üzere, pek çok parçacık ortaya çıkıyordu
Ne olmuştu?
Elektorunun içinde, proton mu vardı ki ortaya çıkmıştı, yoksa başka
bir süreç mi gerçekleşmişti? Gerçekte olan, Einstein'in görelilik
kuramında ortaya koyduğu enerji madde eşitliğine göre (E=mc") enerji
maddeye dönüşmüştü
İlk elektronların birbirlerine çarparken sahip
oldukları hareket enerjilerinin bir kısmı, proton ve diğer parçacıklar
olarak kütleye dönüşmüştü
Hızlandırıcılarda, sadece proton, nötron ve elektronlar
gözlemlenmez Kuvvetli etkileşim dediğimiz etkileşimlerden etkilenen
proton ve nötron gibi pek çok "ağır" parçacık gözlemlenir Bunların
hepsine "baryon" adı verilir
Baryon, Yunanca "ağır" anlamında barus kelimesinden gelir
Gözlemlenen bir başka kuvvetli etkileşen parçacık grubuysa "orta
ağırlıkta" olan mezonlardır Bu parçacıkların ismi ise yine Yunanca'da
"orta" anlamına gelen mesos kelimesinden gelmiştir Kuvvette etkileşen
hadron ve mezonlar dışında, kuvvetle etkileşmeyen ve kütlesi dışında
elektronun kopyaları olan muon ve leptonlarıyla, elektronun
nötrinosunun neredeyse kopyası olan muon nötrinosu ve tau nötrinosudur
ve bu iki sınıfın dışında da kütleleri protonun kütlesinin yaklaşık 80
katı olan W ve Z bozonları ile, kütlesiz fotonlardır
Her ne kadar günümüzde bazı baryonlardan daha ağır mezonlar,
veya leptonlar yaratabiliyor isek de, isimleri konduğunda, bu
parçacıkları birbirinden ayıran en önemli özelliğin kütleleri olduğu
sanılıyordur
Bugünkü bilgilerimiz dahilinde leptonlar (elektron,
muon, tau ve bunların nötrinoları) ile W ve Z bozonları ve fotonun bir
iç yapısı olmadığına, yani bunların temel parçacık olduğuna
inanılmakta
Mezonların ve baryonlarınsa onlardan daha temel
kuarklardan oluştuğu biliniyor
Bildiğimiz bütün baryonlar ya üç
kuark, ya da üç anti-kuarktan oluşur, bütün mezonlarsa bir kuark ve
bir anti-kuarktan oluşur
Anti-kuarklar, kütle, spin gibi özellikleriyle kuarklarla özdeş
olmakla beraber, elektrik, zayıf, vb yükleri kuarkın tam tersidir
Sadece kuarkların değil, bütün parçacıkların anti (karşıt)
parçacıkları vardır Foton herhangi bir yükün olmadığı için anti
parçacığı da kendisine eşittir Madde ve anti madde bir araya
gelirlerse, büyük miktarda enerji açığa çıkararak birbirlerini yok
ederler