Kuvvet Nedir Nasıl Tarif Edilir-Bertnard Russel’E Göre Kuvvet-Kuvvet Fizik Dersi Konu

Kuvvet nedir? Nasıl tarif edilir? Bertnard Russel’e göre kuvveti tarif etmenin en uygun yolu, “Onu; güneşin doğuşuna benzetmektirNasıl gerçek anlamda güneş yükselmiyorsa,bir kuvvet de aslında birşeyin oluşmasına etki etmiyorO nesnelerin davranış içinde bulunduğu bir ortamdır

Kuvantum fiziği aleminde kuvveti günlük konuşma dilimizdeki kelimelerle ifadede aciz kalırızÇünkü kuvantum fiziğinde sebep sonuç sıralaması yokturDolayısıyla kuvvet kavramı bu alemde çok farklı bir anlam kazanırAtom dünyasında kuvvet:“birbiriyle etkileşmeye çok yakın bir şey”diye tarif edilir

Kuvantum fiziğinden önce klasik fizikte kuvvet;alanlar yoluyla açıklanıyorduAlan tıpkı örümceğin ağı gibi parçacığı saran boşlukta bir takım gerilimdirAlana giren bir başka parçacık parçacığın etkisi altında kalırKuvantum mekaniğinde ise;“kuvvet alanları” da dahil,alanlar ve bunların enerjisi dahil herşey kuantize-paketçik olmuş enerji miktarı taşıyan ve ışık hızı ile bir yerden başka bir yere hareket eden,bir elektromanyetik alanın çok küçük parçacıklar topluluğudur

Hareketin maddenin ayrılmaz bir parçası olması hasebiyle,hareket görünüşte “sebep olan” kuvvet klasik fizikteki gibi maddenin dışında değildirNewton fiziğindeki güç-kuvvet,maddeyle birleşmiştirParçacık fiziğinde kuvvet,etkileştiği nesneler arasında bir enerji alışverişi mekanizmasıdırDaha küçük ara parçacıkların yayılması ve emilmesinden ibarettirÖrneğin;yüklü bir parçacık foton neşrederse,enerjisinin bir kısmını bu fotona verir ve dolayısıyla hareket durumu değişirİşte biz burada iki parçacık arasındaki karşılıklı hareket değiştirmeyi kuvvet olarak görüyoruzİşin aslı ise,kuvvet;foton alışverişlerinin toplam etkisinin makroskobik görüntüsünden başka bir şey değildir

Maddi parçacıklara fermion,dört temel kuvvetin etkileşmesini sağlayan taşıyıcılara ise;bozon dendiğini biliyoruzBozonlar (foton,bozon,graviton, gluon) zımmi,sezilgen,görülmeyen ama sadece etkisi ile tanınan parçacıklardır (fotonların bir kısmı ısı ve ışık şeklinde görülebilirler)

Fermionlar,Pauli Dışlama İlkesine uyarlarYani birden fazla tanecik boşlukta aynı yeri işgal edemezler,aynı momentuma sahip olamazlar Bozonlar-Kuvvet taşıyan tanecikler ise,Pauli Dışlama ilkesine uyarlarBu ise şu demektir:değiş-tokuş edilen kuvvet parçacıkları aynı yerde çok yoğun biçimde bulunabilirlerMesela;bir foton yumağı olan ışık kümesinin içine fermion-madde olan ayağınızı sokabilirsiniz ve yine bozonların bir yerde çok yoğun olarak bulunabilmeleri,onların çok büyük kuvvetler doğurabilecekleri anlamına gelir

Kuvvet taşıyan parçacıkların kütlelerinin büyük olması halinde,onları yayınlamak,uzun mesafeler boyunca değiş-tokuş etmek zorlaşırProtonun içinde kuarkları bir arada tutan gluonlar kısa menzillidir

0,1 ve 2 spinli kuvvet taşıyan bu parçacıkların bazısı özel şartlar altında fermionlar gibi var olup,doğrudan algılanabilirlerÖrneğin iki elektron arasındaki elektriksel itme hiçbir zaman algılanamayan,sezilgen fotonlardan dolayıdırAma elektronlardan biri diğerinin yakınlarından geçecek olursa;ışık dalgası biçiminde seyredebileceğimiz gerçek fotonlar olarak gözlemlenebilir

Kuvvet taşıyan parçacıkların yapay olarak dörde bölünmesi,kuvvetleri daha iyi anlamamıza yardım edebilir Bununla birlikte;bunun sun-i bir ayrım olduğunu düşünmek ve bununla bir tek kuvvetin dört ayrı görünümü olduğunu kabullenmek de anlamlıdır Çoğu fizikçiler,eninde sonunda bu dört kuvveti tek bir kuvvet olarak açıklayabileceğimizi umuyorlar

Büyük birleşik alan teorisine (süper GUT) açılan kapıyı ilk aralayan Abdüsselam ve Stewen Weinberg oldu Birbirinden habersiz Londra İmperial Kolejden Abdüsselam ve Harvard Unden SWeinberg de zayıf nükleer kuvvet ile elektromanyetik kuvveti birleştirdilerBugün buna “Elektro-zayıf Kuvvet” denmektedir Elektromanyetik kuvvet fotonlar sayesinde etkileşiyordunükleer zayıf kuvvet ise ne ile etkileşiyordu?İşte Abdüsselam ve Weiberg fotona ilave olarak zayıf kuvvetin de;”kütleli vektör bozonları” ile etkileştiğini hesapladılarBugün bütün kuvvet taşıyan bozonlara “vektör bozonları”denmektedir

Weinberg ve Abdüsselam birbirlerinden habersiz yaptıkları çalışmalarla elektromanyetik bozonuna ilave olarak; zayıf nükleer kuvvetin de üç değişik tür,”kütleli bozonuyla taşındığını teorik olarak ispatladılarBu üç tür bozonun spinleri foton gibi “1” olup,yalnız kütleleri yaklaşık 90 proton kütlesine eşdeğerdirTeori üç tür bozon öngörmektedirW+,W-,Z^Foton kütlesiz bozondurBozon da kütleli fotondur

Radyoaktif bozunumdan sorumlu olan bu “kuvvet taşıyan üç parçacıktır”Weinberg-Abdüsselam düşük ısılarda tamamen birbirinden farklı duran foton ve bozonların yüksek enerji düzeylerinde birbirlerinin benzeri özellikler göstereceklerini,fotonun yüksek enerji düzeyinde bozon olacağını,kütlesinin artacağını öngördüler

Avrupa nükleer araştırma merkezi-CERN’deki 120 kişilik ekibin yaptığı çalışmalar neticesinde deneysel olarak teori ispatlanmıştır

CERN’deki deneyler,neticede hem vektör bozonlarının ispatı,hem de birleşik alan terorisinin ilk deneysel ispatıdı100 GeV’luk enerji düzeyine çıkınca fotonlarla bozonlar arasında hiçbir fark kalmadığını,artık elektromanyetik kuvvet ile zayıf kuvvetin tek bir “elektro-zayıf kuvvet” olduğunu göstermiş oldu

Sözkonusu deney;zayıf nükleer kuvvet ile elektromanyetik kuvveti nasıl birleştirdiyse,zayıf nükleer kuvvet ile güçlü nükleer kuvveti niye birleştirmesindi?Niye elektro-zayıf kuvvet ile güçlü nükleer kuvvet birleşmesindi? İşte bu deney,fizikçileri daha ilerideki çalışmalar için ümitlendiren bir doping etkisi yaptı

Çekim kuvveti hariç diğer üç kuvveti birleştirmeye BBK(Büyük Birleşik Kuram) yada GUT denmektedirGUT diye bilinen çalışmalar esas itibariyle az önce değindiğimiz zayıf kuvvet ile elektromanyetik kuvvetin birleştirilmesinden sonra başladı

Sonuçta;ne çekim kuvvetini hesaba katmadıkları için bütün kuvvetler tamamen birleşikti,ne de;ortaya çıkan teori o kadar büyüktür

Kaynak:Saadettin Mendin Tufan Güler, Fizik III