BİLİM dünyası yüzyılı aşkın bir süredir atom-altı parçacıkların tuhaf dünyasını anlamaya çalışıyor. 1900’de Max Planck’ın enerjinin yayılımına ilişkin çarpıcı buluşuyla birlikte yüz yüze gelinen parçacıkların esrarlı ve garip davranış biçimleri, yüzyılın ilk çeyreğinde kuantum teorisi olarak formülleştirildi. Ancak gerçekliğin derinlerine inildikçe eldeki modellerin ve fiziksel yasaların, daha doğrusu insanın sahip olduğu teorik ve pratik imkanların yetersizliği anlaşıldı. Yine de maddeyi oluşturan en küçük yapıtaşlarına ulaşma çabası hep devam etti. Dünya gündemini bir süredir işgal eden CERN deneyleri de bu uzun soluklu yolculuğun önemli bir safhası olarak değerlendirilebilir.
En temel seviyede gerçekliği oluşturduğu varsayılan temel parçacıklar, 1967 yılında Amerika’da Chicago yakınlarında kurulmuş olan parçacık hızlandırıcısı FERMİLAB (1974 yılında ünlü fizikçi Fermi’nin adı verilen Fermi National Accelerator Laboratory) ve 1954 yılında Avrupa ülkelerinin ortaklaşa kurduğu en büyük parçacık hızlandırıcı laboratuvar olan CERN’de (European Organization for Nuclear Research) araştırılıyor. Kilometrelerce uzunlukta oval tüneller şeklinde inşa edilen devasa parçacık hızlandırıcılarında, proton veya elektron gibi parçacıklar milyonlarca elektron-voltluk devasa enerjiler kullanılarak yüksek hızlarda çarpıştırılmakta, ortaya çıkan sonuçlar özel bilgisayarlar aracılığı ile kaydedilmekte, oldukça maliyetli ve zorlu çabalar sonucu yeni parçacıklar keşfedilmektedir.
Atom-altı seviyede “karşılaşılan” ve her geçen gün sayıları artan alt parçacıklar, tıpkı 19. yüzyılda kimyasal elementlerin belli bir yönteme göre tasnif edilerek standart bir tablo oluşturulmasına benzer şekilde, yükleri, ömürleri, dönüş yönleri (spin) kararlılıkları gibi farklı özelliklerine göre tasnif edilmiş ve eksiklerine rağmen standart bir model elde edilmiştir. Standart Model, atomik ölçekten daha derine doğru giderek, elektron, atom çekirdeği, çekirdeği oluşturan nötron-proton gibi alt parçacıkları ve nihayet ulaşılabilen en temel birimler olan kuarkları kapsamaktadır.
Bilim adamları atomları, çapları birkaç angström (bir metrenin on milyarda biri) olan hemen hemen küresel cisimler olarak tahayyül ederler. Günümüzde yaygın olarak kabul edilen atom modeline göre, atomun tüm kütlesi çekirdek adı verilen ve merkezde yer alan son derece küçük bir zerrede toplanmıştır. Çekirdeğin etrafındaki yörüngede bir ya da daha çok elektron dolaşır; bunlar eksi elektrik yükü taşırlar ve elektriksel çekim kuvvetiyle yörüngede tutulurlar. Yüzden fazla atom çeşidi vardır ve her bir atom kendine özgü bir kuvvet uygular. Bu kuvvetler atomdan atoma, az ya da çok değişir. Yalnızca tek bir tür atomdan meydana gelmiş olan maddelere kimyasal element adı verilmektedir.
Atomlar elektronlarını karşılıklı ödünç vererek ya da ortaklaşa kullanarak daha büyük kümeler -moleküller- oluşturabilirler. Atomun çekirdeği ise, proton ve nötrondan oluşmuş birleşik bir sistemdir. Bütün maddeler atomlardan, atomlar da proton, nötron ve elektronlardan oluşur. Elektron, lepton adı verilen ve şimdilik kısmen bilinen bir parçacıklar ailesinin sadece bir üyesidir. Proton ve nötron ise, hadron olarak adlandırılan çok daha geniş bir parçacıklar ailesinin sadece iki üyesidir; bu ailenin daha yüzlercesi bilinmektedir. Elektron, proton ve nötronları, olağan maddenin her yerde ve her zaman bulunan asıl içerikleri haline getiren temel özellik, onların oldukça kararlı oluşlarıdır. Günümüzde proton, nötron ve diğer hadronların kuark denilen daha temel yapıtaşlarından yapılmış bileşimler olduklarına inanılmaktadır. Standart Model 1950-1970 yılları arasında birçok kuramcının ortaklaşa çalışmasıyla bugünkü yapısına kavuşturulmuş ve 70’li yıllar boyunca yapılan çok sayıdaki deneyle doğruluğu test edilmiştir.
Esas alınan özelliklerine göre farklı başlıklar ve tablolarla tasvir edilebilen temel parçacıklar, Standart Model’de beşli bir tasnifle incelenmektedir: leptonlar, kuarklar, vektör bozonlar ve graviton. Son olarak gizemli beşinci bir sınıf vardır ki, bu parçacıklar arasında etkileşimlerin, Standart Model’deki tüm parçacıkların kütlelerini üretmekten sorumlu olduklarına inanılmakta, fakat özellikleri hâlâ tam olarak bilinememektedir. Steven Weinberg, yıllardır tartışılan ve CERN deneyi nedeniyle bir kez daha gündeme gelen fakat bugüne kadar gözlemlenemeyen “Higgs bozonu”nun işte bu sınıfın üyesi olabileceğini ifade etmektedir. CERN’de çok yüksek maliyetlerle gerçekleştirilen parçacık çarpıştırma deneyinin asıl amaçlarından birisi de söz konusu Higgs parçacığının bulgulanmasıdır. Bilim dünyası, maddeye kütlesini kazandırdığı varsayılan ve adını İngiliz fizikçi Peter Higgs’ten alan Higgs parçacığının bulunması halinde evrenin geçmişe ve şimdiye ait yeni sırlarının çözülebileceğini umuyor. CERN deneyinde Higss bozonunun varlığının kanıtlanması, hem Standart Model’in eksik halkalarından birini daha tamamlayacak hem de henüz keşfedilmemiş diğer parçacıkların aranmasını hızlandıracak.
Parçacık hızlandırıcıların kapasiteleri ve gelişimine bağlı olarak her geçen gün sayıları artan ve artık bir Standart Model’le temsil edilebilen temel parçacıklar, matematiksel-fiziksel denklemlerle ifade edilen formel varlıkları ötesinde, ontolojik açıdan ne ifade etmektedir? Gary Zukav’ın ifadesiyle “Bugün parçacık hızlandırıcıları, kabarcık odaları ve bilgisayar çıktıları bambaşka bir dünya görüşünü doğurmaktadır. Yüzyılın başındaki dünya ile şimdiki arasındaki en büyük fark, bu yeni dünya görüşünde maddi tözün bulunmamasıdır.” Kuantum fiziğinin öncülerinden W. Heisenberg’e göre ise parçacık hızlandırıcıları temel parçacıklarla ilgili ne kadar ilginç detaylar ortaya çıkarırsa çıkarsın sonuçta haklı çıkacak olan Demokritos değil Platon olacaktır: “Gelecek yıllarda, yüksek enerji hızlandırıcıları elementer parçacıkların davranışlarına ilişkin birçok ileri noktayı aydınlatacak ilginç detaylar ortaya çıkaracaktır. Fakat sonuçta verilecek cevabın eski bir felsefi tartışmayı gündeme getireceğini düşünme taraftarıyım. Eğer böyle olursa, bu cevap Demokritos’u mu, Platon’u mu haklı çıkaracak? Benim görüşüme göre bu noktada modern fizik kesinlikle Platon’da karar kılmıştır. Maddenin en küçük birimi gerçekte kelimenin sıradan kullanımıyla fiziksel nesneler değildir; onlar formlar, yapılar (structure) ve -Platoncu anlamda- ancak matematiksel dille ifade edilebilen İdealar’dır.”
Paylaş
Tavsiye Et