Katalog

PARÇ ACI K F İ Z İ 6 I Üst kuark bulundu, şimdi sırada ne var? Maddenin aranan sonuncu parçacığı Üst Kuark'ın bulunuşu fizikçiler dünyasında büyük yankı yarattı. Deney doğrulanabilirse, fizik Nobeli'ne aday olabilir. Ş ikago'da bulunan Fermi Laboratuvarı çarpıştırıcılarında, maddenin en temel parçacıklarından biri olan kuarklar ailesinin son üyesi Üst Kuark'ın bulunması, fizikçiler dünyasında heyecan yarattı (Bkz.CBT, sayı 372). Halkahızlandıncı Tevatron'da büyük enerji kullanılarak yapılan çarpışmalardan çıkan sonuçları çok güçlü bilgisayarlarda inceleyen fizikçiler, kuramsal varlığı biiinen ve yıllardır aranan üst kuarkın varlığını saptamışlardı. Üst kuark (top quark) maddenin en küçük ve artık parçalanmaz denen parçacıklarının sonuncusuydu. Deneye katılan 5 ülkeden 440 parçacık fizikçisi grubunun sözcüsü William Carithers, olayı modern fizik için bir kilometre taşı olarak nitelendirdi. Teori fizik çisi üavid Schramm, "Nihayet puzzle oyunun oksik parçası tamamlandı" dedi. Çarpışmada sar.iyenin yüzmilyarda biri.nin trilyonda biri (10"23«j) süresi içinde ortaya çıkıp hemen başka parçacıklara dönüştüğü için, üst kuarkın varlığının gösterilmesi çok zordu. 1984 yılında Isviçre'nin CERN laboratuvarında üst kuarkın bulunduğu öne sürülmüş, sonra bunun doğru olmadığı görülmüştü. Eğer Üst kuark kanıtlanamasaydı, herkesin üzerinde birleştiği "Standart Model" terk edilecek, fizikçiler maddenin iç yapısı konusunda kendilerine yepyeni bir model inşa etmek zorunda kalacaklardı. Üst kuarkın bulunuşu, şimdi onları bu zahmetli işten ve sonu gelmez yeni tartışmalardan kurtarmışa benziyor. Standart model'i 196O'lı ve 70'li yıllarda kuruldu. Bu model, parçacıkları leptonlar ve kuarklar diye iki sınıfı ayırıyordu. Elektronların içinde bulunduğu 6 lepton (elektron, elektron nötrino, müon, müon nötrino, tau ve tau nötrino) bir tarafta; çekirdeğin temel taşları proton ve nötronları oluşturan 6 kuark (up, down, strange, charm, bottom ve top) diğer tarafta bulunuyordu. Her iki taraftaki toplam 12 parçacıktan 11'i bulunmuştu ve fizikçiler yıllardır üst kuark (top quark) avı ve izi üzerindeydiler. Şimdi bu da bulundu. Üst kuark, gerçi maddenin matematiksel yapısı ve standart model kuramı için vazgeçilmez bir parçacıktı. Ancak bu parçacığın, kozmostaki görünür maddenin oluşumunda ve inşasında artık hiçbir rolü olmadığı belirtiliyor. Protonlar ve nötronlar sadece "Up" ve "Down" isimli kuarklardan oluşuyordu. Fizikçiler üst kuarkın 15 milyar yıl kadar önce "öldüğünü" tahmin ediyorlar. Üst kuark, Büyük Patlama'dan hemen sonraki o müthiş "sıcak çorba"nın ilk saniyelerinde ortaya çıkmış. Kozmos bu patlamadan sonra soğumaya başlayınca, üst kuarklar daha hafif parçacıklara bozunarak ortadan kaybolmuştur. Bu dönüşümü de, üst kuarkın bunca yıl niçin kolay bulunamadığını göstermekteydi. Almanya'daki çarpıştırıcıda üst kuarkı yeniden ortaya çıkartacak yeterlikte büyük enerji kullanılamamıştı. Isviçre'deki protonanti proton çarpıştırıcısında ise enerji yeterli oimasına rağmen bir üst kuark adayı gözlenememişti. Dünyanın en güçlü "parçacık topu" olan Şikago'daki Tevatron'da iki çarpışan hüzmenin toplam enerjisi 1,8 trilyon elektronvolta ulaşabilıyordu. Burada 174 milyar elektronvolt kütle enerjisine karşı gelen üst kuark adayları gözlendi. Parçacıkların hepsi farklı ağırlıktadır. örneğin üst kuark, "kardeşi" altkuarkın (Bottom) 35 katı ağırlıkta. Fizikçiler parçacıklar arasındaki bu büyük farklılıkların nedenini henüz bilmiyor. Bir kurama göre, kozmosun doğum anında bütün temel parçacıklar ağırlıksız olarak doğdular. Sonra, Büyük Patlama'nm 10 saniyesinden sonra, Higgs adı verilen bozonlarla etkileşerek kütle kazandılar. California Üniversitesi fizikçisi Lawrence Hall, kütlesiz parçacıkların birer kütleye sahip olmalarını, Higgs parçasını düzenli bir şekilde "yemeleriyle" açıklıyor. Tabi, hepsinin iştahı farklıydı ve farklı miktarlarda UP (yukarı) elektrik yüku +2/3 Protonlarda 2UP, notronlarda 1UP vardır. DOWN (aşağı) elektrikyükü 1/3. Protonlarda 1 down, notronlarda 2 down var. STRANGE (tuhaf) Dovvn'a benzer, daha ağırdır. Elektrık yuku +2/3 CHARM (tılsım) UP kuarka benzer, daha ağırdır, elektrık yukü +2/3 TOP (ust) En agır kuark. Elektrık yükü +2/3 BOTTOM (alt), Strange kuarktan ağır. Elektrık yükü 1/3 Higgs parçası yediler. En çok Higgs'i ise üst kuark "yedi". Üst kuarkın bulunuşu, daha ağır olan Higgs parçasının üretilmesi için ne kadar enerji gerekeceği konusunda da bir fikir veriyor. Ancak dünyada var olan parçacık hızlandırıcı ve çarpıştırıcılarından hiç biri, Higgs parçacığını üretecek yeterli k enerjiye sahip olmayabilir. Daha dev bir çarpıştırıcı inşa etmek çok para gerektiriyor ve ülkeler bunu finanse etmek istemiyorlar. Amerikan Kongresi 87 km. uzunlukta olması planlanan ve inşasına başlanan 13 milyar dolarlık proton hızlandırıcısı SSC'nin yapımını geçen yıl durdurmuştu. Çarpıştırıcı 15. km'de kalmış ve 2000 bilim adamı da işinden olmuştu. CERN'in teori bölümü başkanı John Ellis bu durum karşısında şöyle diyor: "Eğer teorilerimizi deneysel olarak yapamazsak, parçacık fiziği bundan sonra felsefe tartışmalarına konu olabilir ancak. "Uzmanlar, üst kuarkın bulunuşunun kesinleşmesi halinde, deney sahiplerinin fizik Nobeli kazanabileceğine işaret ediyorlar. Ancak olayın yeni deneylerle doğrulanabilmesi için epey zamanın geçmesi gerekiyor. 3736