Birleşik Alan Teorisi

1.Bölüm

St Poul “Ah ne perişan  bir adamım,beni bu ölümlü bedenden kim çekip kurtaracak ? Öyle ya zihnimle yaratıcının yasasına, fakat tenimle günahın yasasına hizmet ederim.” derken, Neils Bohr da “Basit bir doğrunun tersi yanlıştır. Örneğin iki kere ikinin dört ettiği doğru,beş ettiği yanlıştır. Buna karşılık, derin bir doğrunun tersi de derin bir anlamda doğru olabilir.”diyerek St Poul’ün vahye dayalı Din felsefesi yoluyla ulaştığı gerçeğe, Bohr kurucu babalarından biri olduğu Quantum Fiziğindeki atomaltı parçacıkların gözlemlenmedikleri zaman var olmama durumunun ,onların bağımsız nesneler olarak düşünülemeyeceği, daha temel düzeydeki bölünmez bir sistemin parçaları olmaları dolayısıyla ulaşmıştır.

Şimdi de parçacıklar ve kuvvet alanlarını irdeleyerek bu bölünmez sistemin ne olabileceğini görmeye çalışalım...


Doğada iki tür parçacık vardır: Fermionlar ve Bozonlar. Fermionlar maddeyi oluştururken,örneğin;proton, nötron,elektron. Bozonlar da oluşan maddeler arasındaki etkileşimi ileten parçacıklardır. Örneğin; Elektromanyetik etkileşime aracılık eden fotonlar, güçlü nükleer kuvveti taşıyan gulonlar gibi. Bunları daha detaylı incelediğimizde, karşımıza ilkin Spin kavramı çıkmaktadır.


Spin; parçacıkların uzayda doğrusal hareketleri dışında kendi iç dinamikleri ile ilgili hareketleri sonucu,noktasal değil de küçük kürecikler şeklinde var olup,bir eksen etrafında,kendi çevrelerinde dönme hareketidir. Ayrı bir deyişle bir açısal momentum türü olarak,bir parçacığın değişik yönlerden nasıl göründüğüdür. (Bu ve bunun gibi tanımlamalar fiziksel olaylardaki eksiklikleri açıklamak için ortaya konan teorik benzetmelerdir). Mesela (O) sıfır dönmeli parçacık noktaya benzer ve buna hangi yönlerden bakarsak bakalım aynı görünür.(1) dönmeli parçacıklar ise bir oka benzer ve değişik yönlerden farklı görünür. Ancak tam 360 derece döndürüldüğünde ilk görüntüsünü alır. 2 dönmeli parçacıklar da iki uçlu oka benzer ve 180 derece döndürüldüğünde aynı görüntüyü alır. Aynı şekilde daha yüksek dönmeli parçacıklar bir tam turun daha küçük kesirleri kadar döndürüldükleri zaman aynı görünürler.

Bunun yanında bazı parçacıklar da bir tam tur döndürüldüklerinde bile aynı görünmeyerek,iki tam tur döndürülmeleri gerekmektedir. Böyle parçacıklara da  (1/2) dönmeli parçacıklar denir. Böylece evrende var olan iki tür temel parçacıklardan Fermion sınıfı parçacıkları, kesirli spinlere,bozon sınıfına giren parçacıklar da,sıfır ve tam spinlere sahiptirler.


Parçacıkların bir başka özelliği de ;sipini (s) olan bir taneciğin spin durumunun sadece (2s+1) tane değişik değerler almasıdır. Örneğin (1/2) dönmeli parçacıkların uzaydaki hareketlerinin dışında iki değişik durumda bulunabilmeleri gibi, Spini (1) olan parçacıklar da üç değişik durumda bulunabilirler. Buna karşılık fotonlar ışık hızında hareket ettikleri için spinleri (1) olmalarına karşın sadece iki farklı spin durumunda bulunabilirler. Bununla birlikte bir elektron da sahip olduğu yük özelliğinden dolayı  yörüngedeki hareketi bir elektrik akımı gibi davranarak (akım geçen telde sağ el kuralı biçiminde) manyetik alan oluşmasına neden olur. Ve bu alanın  büyüklüğü elektronun kütlesinden dolayı meydana gelen açısal momentumun (vektörel) büyüklüğüne eşit ve zıt yönde olarak Dipol momenti ismini alır.

Aynı şekilde ,elektronlar ,atomun belli yörüngelerinde  (ki yörüngelerde çekirdeğe aynı açıda değil,farklı ve belli açılarda konuşlanmıştır.) dolandığı gibi,kendi eksenleri etrafında dönmeleri sonucunda da yani, spin hareketlerinden kaynaklanan bir dipol momentine de sahiptirler. Başka bir deyişle spini  olan bir çok parçacığın spinlerinin yönüne bağlı olarak, uzayda küçük bir mıknatıs gibi manyetik alan oluşturduklarını söyleyebiliriz. Eğer elektronlar bir manyetik alan içerisinden geçirilirlerse,kendi mıknatıslıklarının yönüne bağlı olarak iki değişik yöne sapmaları sonucu sadece iki farklı spin durumunda bulunabileceğini Stern ve Gerlach yaptıkları deneylerle göstererek quantum fiziğinin en güçlü kanıtlarından birini elde etmişlerdir.

Bununla birlikte evrende dört çeşit kuvvet ve bu kuvveti taşıyan parçacık (bozon)  türü mevcuttur. Bunlar sırasıyla gravitasyonel ,elektromanyetik, Zayıf nükleer, Güçlü nükleer kuvvetlerdir.

Şimdi sırasıyla bu kuvvetleri görelim ;
Gravitasyonel (Kütleçekim kuvveti): 1915 yılında Einstein tarafından ayrıntılı yapısı bulunarak ,bu yapının uzay-zaman dokusunun eğriliğine bağlı olduğu gösterilen çok temel kuvvettir. Doğadaki bütün cisimler bu kuvvetin etkisi altındadır. Evrendeki yıldızlar,güneşler,gezegenler,kuyruklu yıldızlar,uydular…vb) birbirlerine bu kuvvetle bağlıdırlar. Makrokozmozdan, mikroevrene kadar kütlesi olan her cisim birbirlerini bu kuvvetle çektiği gibi (her ne kadar mikroevrende geçerli olsa da, ihmal edilebilir büyüklüktedir.) evrenin kendisi de yine bu kuvvetle kendini bir arada tutar. Ve bu kuvvetin menzili sonsuz olup diğer üç kuvvette olduğu gibi çift yönlü değil, tek yönlü olarak hep çekici özelliğine sahiptir (itici olmazlar).Güçlü kuvvetten 10 üssü 45 defa daha güçsüz olarak dört kuvvetin içinde en zayıf olan bu kuvvet,Graviton denilen (ki teorik olarak ortaya atılan, fakat henüz gözlenemeyen) (2) dönmeli (yada spine )sahip kütlesiz ve yüksüz olan parçacıklar tarafından taşınmaktadır. Kütle çekimin bir özelliği de; bir kütlenin neden olduğu kütle çekim dalgasının yayımlanması sonucu uzay-zamanı elastik bir kumaşın dalgalanması gibi sallayarak cismin enerjisini ışık hızıyla uzaklara taşımasıdır. Ve bu dalgalar bir cismin içinden geçerken bir kütle çekim dalgası ,o cismin boyutlarını bir yönde uzatırken bu yöne dik açıdaki öteki yönde kısaltır ve sonucunda uzama ve kısalmalar dalganın ilerleme yönüne dik bir düzlemde meydana gelir. Bunu daha somut anlamak için,bir an kendimizi dünyaya çarpan kütle çekim dalgalarının kaynağında duruyormuş gibi düşünelim. Bulunduğumuz noktadan,kütle çekim dalgalarının çarptığı dünyamız, abartılı olarak göz önüne getirirsek,önce kutuplardan çekilip,ekvator düzleminden bastırılmış beyzbol topu gibi göründükten sonra ekvator düzleminden çekilerek kutuplardan bastırılmış gibi hareket etmeye başlar ve dalgaların sönümüne dek sırasıyla devam eder. Benzer şekilde ,sürüklenme etkisi olarak da adlandırılan dönen büyük kütleli bir cisim de çevresindeki uzay-zamanı fırtınalı bir denizdeki anaforlar gibi çalkalayarak etrafında sürüklenmesine neden olur.

Elektromanyetik kuvvet: Elektronları çekirdeğin çevresindeki yerlerinde tutarak atomları,atomları da bir arada tutarak moleküllerin oluşmasını, dolayısıyla da cisimlerin fiziksel yapılarını koruyarak,maddenin bir bütün halde durmasını sağlar. Bu kuvvet, elektriksel yüklerin bulunduğu yerlerde geçerli olup ,hem itici hem de çekici özelliğe sahiptir ve kütle çekimde olduğu gibi kütleye değil ,yükün büyüklüğüne doğru orantılı biçimde bağlıdır. Yüklü tüm parçacıklarla etkileşmesine karşın, kütleyle, başka bir deyişle gravitonlarla etkileşmezler. Menzili sonsuz olup (aynı zaman da ışığı oluşturan en küçük enerji paketçikleri olan) kütlesiz ve yüksüz olan (1) dönmeli parçacık (bozon) olan fotonlar tarafından taşınır.

Bu kuvvetin menzili sonsuz olmasına karşın,dünya,güneş gibi büyük cisimlerin sahip olduğu eşit sayıdaki (+) ve (-) yüklerden dolayı,tanecikler arasındaki çekici ve itici kuvvetler birbirlerini hemen hemen dengeleyerek geriye çok az miktarda Elektromanyetik alan oluşmasına yol açtığı için,güneş ve dünya arasındaki bu kuvvet ihmal edilir. Zayıf kuvvetten 10 üssü 4 defa büyük olan bu kuvvete örnek reaksiyon olarak;reaksiyon zamanı 10 üssü (-14) olan yüksüz pi mezonunun bir elektron,bir anti-elektron (pozitron) ve gamma ışınına bozunmasını verebiliriz.

 

Alıntı: Kenan Keskin

İstanbul - 01.02.2001
http://afyuksel.com

 

 

Hiçbir yazı/ resim  izinsiz olarak kullanılamaz!!  Telif hakları uyarınca bu bir suçtur..! Tüm hakları Çetin BAL' a aittir. Kaynak gösterilmek şartıyla  siteden alıntı yapılabilir.

© 1998 Cetin BAL - GSM: +90  05366063183 - Turkiye / Denizli