Catalog

Tanrı Parçacığı ve 2013 Nobel Fizik Ödülü Prof. Dr. Cengiz Yalçın [email protected] G ecikmeli de olsa Peter Higgs nihayet hak ettiği Nobel ödülünü François Englert ile paylaşarak da olsa kazandı. 4 Temmuz, 2012 günü CERN büyük hadron çarpıştırcısı detektörlerinde Higgs parçacığının izine rastlandığı duyurduğunda, gözler hemen Nobel komitesine çevrilmişti. O güne kadar varlığı ateşli tartışmalara neden olan bu gizemli parçacığın gerçekten var olduğu nihayet kanıtlanmıştı. Kanıtlamanın ötesinde yeni bir fiziğin de kapılarını araladı. Şimdi artık yüksek enerji veya temel parçacık fiziği konularında doktora veya araştırma yapanaların büyük bir bölümü problemlere Higgs gözlükleri ile bakmaya başladılar. Evrende olup bitenleri açıklamanın yolu, maddeyi oluşturan temel parçacıkların neler olduğunu keşfetmekten, nasıl kütle kazandığını ve onları bir arada tutan kuvvetleri anlamaktan geçer. Modeller doğruluğu deneysel olarak kanıtlanması gereken bilimsel bir öngörülerdir. Standart Model de bu sorulara yanıt arayan bir modelldir.1970’li yıllarda formüle edilen,1980’li yıllarda geniş bir araştırıcı gurubuca benimsenen ve teorik eksiklikleri bu süre içinde giderilen STANDART MODEL, tüm canlı ve cansız varlıkların daha küçük parçalara bölünemeyen ELKTRON, KUARK, FOTON, GLUON ve HİGSS bozonundan meydana geldiğini söyler. Şekilde maddeyi oluşturan temel parçacıklar, Higss hariç, gösterilmiştir. cığı ortalatda yoktu. En sonunda CERN 1964 senesinden beri bir rüya olarak varlığını sürdüren Higgs parçacığının bir gerçek olduğunu 10 milyar avro harcanarak kanıtladı, tüm zamanların en pahalı deneyi. Yaradılışın bilimsel formatı olan büyük patlama anında kozmik tohumdan fırlayan Higgs alanının evreni oluşturduğunu ileri sürmek özgün bir düşüncedir. Evren bilimciler de oldukça garip özellikleri olan bir alan üretHiggs alanı Temel parçacıkların kütle kazanma mekanizması Temel parçacıkların kütle kazanma mekanizması Standart model oluşturan parçacıklar CBT 1391 14 /15 Kasım 2013 Peter Higgs maddeyi oluşturan temel parçacıkların kimlikleri belirlenmiş olsa bile, nasıl kütle kazandıklarını 1963 yılında kendi adı ile anılan Higgs parçacığına bağlı bir mekanizma ile açıklamıştır. O tarihlerde ortada Higgs parçacığı diye birşey yoktu, sadece Peter Higgs’in önerisi vardı. Standart modelde temel parçacıkların nasıl kütle kazandığına dair bir açıklama yoktur. Model bu önemli teorikeksikliğini öneriyi de dikkate alarak gidermiştir. Modeli oluşturan 18 parçacıktan 17’sinin varlığı deneysel olarak kanıtlanmasına rağmen temel paçacıklara kütle kazandıran Higgs yani tanrı parça mesine rağmen tanrı parçacığına dört elle sarıldılar. Elektromanyetik alan şiddetinin sıfır olduğu noktada enerjinin de sıfır olması gibi bir özelliği vardır. Şekil(a) da bu durum gösterilmiştir. Esasında sadece elektromanyetik alanda değil tüm klasik alanlarda alan şidetinin sıfır olduğu konumlarda enerjide sıfırdır. Higgs alanı klasik alanlardan farklıdır, şiddetinin sıfır olduğu konumda enerji sıfır değildir. Meksika şapkası benzeri şeklin ortasındaki tümsek alan şiddeti nin sıfır olduğu konumda enerjinin sıfır olmadığını göstermektedir, şekil(b). Şekil Higgs düşünce tarzına açıklamak içinçizilen bir benzetmedir. Kütle kazanacak temel parçacığı temsil eden bilye gösterildiği konumda bir enerji taşımaktadır. Parçacık herhangi bir nedenle alan enerjisinin sıfır olduğu düzleme inerse, tümseğin üst noktasında sahip olduğu enerji sıfır olur. Temel parçacığın tümseğin yüksekliği ile ölçülen potansiyel enerjiye benzetilen enerjisi Higgs mekanizmasında açıklandığı gibi kütleye dönüşür. Higgs mekanisması kısaca böyle açıklanabilir. Ancak burada çok ciddi bir sorun vardır. Temel parçacık, açıklamaya kolaylık sağlaması için şekilde bilyeye benzetilmiştir. Görüldüğü gibi bilye yani temel parçacık kararsız denge durumdadır. Higgs alanı şayet bu yapıda ise, tümsek üzerinde kütle kazanmaya hazır bir temel parçacık bulundurmaz. Peter Higgs bu güçlüğüde çok özgün bir düşünce ile çözüme kavuşturmuştur. Şimdi bu çözüm anlatılacaktır, önce bir az simetri ile ilgili açıklama. Evren büyük patlamanın hemen ardından Higgs okyonusu olduğu dönemde süpersimetrik bir fiziksel sistemdir. Yani bebek evrenin her noktası aynı özelliklere sahiptir. Zamanla titreşen enerji yoğunluklarının kütle kazanması ile diğer noktalardan farklı özelliklere sahip, yani kütle içeren noktaların meydana gelmesi, süpersimetriyi kırar. Bu aşamada evren süpersimetrik sistem olmaktan uzaklaşmaya başlar, diğer bir değişle evrimselleşerek içinde yaşadığımız evreni oluşturmaya başlar. Bu olaya simetrinin kendiliğinden bozunması denir (Spontaneous Symmetry Brea