Temel parçacık
Temel parçacıklar, bilinen hiçbir alt yapısı olmayan parçacıklardır. Bu parçacıklar evreni oluşturan maddelerin temel yapıtaşıdır. Standart Model'de kuarklar, leptonlar ve ayar bozonları temel taneciklerdir.[1][2]
Tarihsel olarak, hadronlar (proton ve nötron gibi baryonlar ve mezonlar) ve hatta bütün bir atom dahi temel tanecik olarak kabul ediliyordu. Temel tanecikler kuramındaki merkezi fikir, elektromanyetik radyasyonu ve onun beraberinde getirdiği kuantum mekaniğinin anlaşılmasında devrim yaratan kuanta'dır. Matematiksel anlamda temel tanecikler nokta parçacık olarak kabul edilir, buna rağmen sicim kuramı gibi bazı fizik kuramları fiziksel bir boyut önermektedir.
Genel bakış
Bütün temel tanecikler spinlerine bağlı olarak bozon veya fermiyondurlar. Spin istatistik kuramı fermiyonları bozonlardan ayıran kuantum istatistiklerini belirler. Bu metodolojiye göre: madde ile ilişkilendirilen parçacıklar fermiyondur. Bunlar yarım tamsayı spine sahiptirler ve on iki çeşniye ayrılırlar. Temel kuvvetlerle ilişkilendirilen parçacıklar bozondurlar ve bunlar tamsayı spine sahiptirler.[3]
- Ayar bozonları — gluon, W ve Z bozonları, foton
- Diğer bozonlar — Higgs bozonu, graviton
Standart Model
Parçacık fiziğinin Standart Modeli temel fermiyonların on iki çeşnisini, onlara karşılık gelen antiparçacıkları, kuvvetlere aracılık eden temel bozonları içerir. Ancak Standart Model kati bir kuramdan ziyade geniş çapta geçici bir kuram olarak nitelendirilir ve Einstein'ın genel göreliliği ile uyumlu olup olmadığı bilinmemektedir. Kütleçekim kuvvetinin taşıyıcı parçacığı olduğu düşünülen graviton, sparçacıklar ve sıradan parçacıkların süpersimetrik eşleri gibi Standart Model'de açıklanmayan bazı hipotetik parçacıkların varlığı muhtemeldir.
Temel fermiyonlar
12 temel fermiyonik çeşni, her birinde dört parçacık bulunan üç nesile ayrılır. Bu parçacıkların altısı kuarktır. Geriye kalan altı parçacık leptondur, bunların üçü nötrinodur ve geriye kalanlar da -1 elektrik yüküne sahiptir: elektron ve onun kuzenleri müon ve tau.
| Leptonlar | |||||
| Birinci nesil | İkinci nesil | Üçüncü nesil | |||
| Ad | Sembol | Ad | Sembol | Ad | Sembol |
| elektron | e⁻ | müon | μ⁻ | tau | τ⁻ |
| elektron nötrino | νe | müon nötrino | νμ | tau nötrino | ντ |
| Kuarklar | |||||
| Birinci nesil | İkinci nesil | Üçüncü nesil | |||
| yukarı kuark | u | tılsım kuark | c | üst kuark | t |
| aşağı kuark | d | acayip kuark | s | alt kuark | b |
Antiparçacıklar
Bu 12 parçacığa karşılık gelen 12 temel fermiyonik antiparçacık bulunur.
| Antileptonlar | |||||
| Birinci nesil | İkinci nesil | Üçüncü nesil | |||
| Ad | Sembol | Ad | Sembol | Ad | Sembol |
| antielektron (pozitron) | e+ | antimüon | μ+ | antitau | τ+ |
| elektron antinötrino | νe | müon antinötrino | νμ | tau antinötrino | ντ |
| Antikuarklar | |||||
| Birinci nesil | İkinci nesil | Üçüncü nesil | |||
| yukarı antikuark | u | tılsım antikuark | c | üst antikuark | t |
| aşağı antikuark | d | acayip antikuark | s | alt antikuark | b |
Kuarklar
Renkhapsi denilen bir olgu sebebiyle kuarklar ve antikuarklar hiçbir zaman izole bir şekilde algılanamaz. Her kuark güçlü etkileşimin üç renkyükünden birini taşır; antikuarklar da benzer şekilde antirenkyükü taşırlar. Yüklü parçacıkların foton değiş tokuşu yoluyla etkileşmesi gibi renkyüklü parçacıklar da gluon değişimi yoluyla etkileşirler. Yüklü parçacıkların birbirlerinden ayrılmasıyla etkisi azalan elektromanyetik etkileşimden farklı olarak, renkyüklü parçacıklar ayrıldıkça daha fazla kuvvet hissederler.
Renkyüklü parçacıklar bir araya gelerek, hadronlar olarak bilinen renkyüksüz kompozit parçacıkları oluştururlar. Bir kuark bir antikuark ile çift oluşturabilir: bu durumda kuark bir renkyükü ve antikuark da ona karşılık gelen bir antirenkyükü taşır. Kuark ve antikuark birbirlerini sıfırlayarak mezonlar olarak bilinen renkyüksüz parçacıkları oluştururlar. Bunun alternatifi olarak biri kırmızı, diğerleri mavi ve yeşil olmak üzere üç kuark bir arada bulunabilir. Bu üç renkyüklü kuark birlikte renkyüksüz baryonları oluştururlar. Simetrik olarak antikırmızı, antimavi ve antiyeşil renkyüklerine sahip üç antikuark bir araya gelerek antibaryon oluşturabilir.
Kuarklar ayrıca kesirli elektrik yüküne sahiptirler, ancak kuarklar tamsayı elektrik yüklü hadronlarda hapis olduklarından kesirli yükler hiçbir zaman izole edilemez. Kuarklar +2/3 ve −1/3 antikuarklar da bunun tersi -2/3 ve +1/3 elektrik yüküne sahiptirler.
Temel bozonlar
| Parçacık | Durgun enerji (GeV) |
spin | elektrik yükü |
etkileşim |
|---|---|---|---|---|
| Foton | 0 | 1 | 0 | elektromanyetik etkileşim |
| Z0-Boson | ca. 91 | 1 | 0 | zayıf etkileşim |
| W+-Boson | ca. 80 | 1 | 1 | |
| W−-Boson | −1 | |||
| Gluon | 0 | 1 | 0 | güçlü etkileşim |
| (Graviton) | 0 | 2 | 0 | kütleçekim |
Standart Model'de vektör (spin-1) bozonları (gluonlar, fotonlar ve W ve Z bozonları) kuvvet taşıyıcısıdırlar. Higgs bozonu (spin-0) ise parçacıkların içkin kütlelerinden sorumludur.
Gluonlar
Gluonlar güçlü etkileşimin aracasıdırlar ve hem renkyükü hem de antirenkyükü taşırlar.
Elektrozayıf bozonları
Üç zayıf ayar bozonu W+, W− ve Z0 zayıf etkileşime aracılık ederler. Kütlesiz foton elektromanyetik etkileşimin aracı parçacığıdır.
Higgs bozonu
Notlar
- ↑ Gribbin, John (2000). Q is for Quantum - An Encyclopedia of Particle Physics. Simon & Schuster. ISBN 0-684-85578-X.
- ↑ Clark, John, E.O. (2004). The Essential Dictionary of Science. Barnes & Noble. ISBN 0-7607-4616-8.
- ↑ Veltman, Martinus (2003). Facts and Mysteries in Elementary Particle Physics. World Scientific. ISBN 981-238-149-X.
Ek okumalar
Genel okuyucu kitlesi için
- Feynman, R.P. & Weinberg, S. (1987) Elementary Particles and the Laws of Physics: The 1986 Dirac Memorial Lectures. Cambridge Univ. Press.
- Ford, Kenneth W. (2005) The Quantum World. Harvard Univ. Press.
- Brian Greene (1999). The Elegant Universe. W.W.Norton & Company. ISBN 0-393-05858-1.
- John Gribbin (2000) Q is for Quantum - An Encyclopedia of Particle Physics. Simon & Schuster. ISBN 0-684-85578-X.
- Oerter, Robert (2006) The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics. Plume.
- Schumm, Bruce A. (2004) Deep Down Things: The Breathtaking Beauty of Particle Physics. Johns Hopkins Univ. Press. ISBN 0-8018-7971-X.
- Martinus Veltman (2003). Facts and Mysteries in Elementary Particle Physics. World Scientific. ISBN 981-238-149-X.
Ders kitapları
- Bettini, Alessandro (2008) Introduction to Elementary Particle Physics. Cambridge Univ. Press. ISBN 978-0-521-88021-3
- Coughlan, G. D., J. E. Dodd, and B. M. Gripaios (2006) The Ideas of Particle Physics: An Introduction for Scientists, 3rd ed. Cambridge Univ. Press. An undergraduate text for those not majoring in physics.
- Griffiths, David J. (1987) Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-60386-4.
- Kane, Gordon L. (1987). Modern Elementary Particle Physics. Perseus Books. ISBN 0-201-11749-5.
- Perkins, Donald H. (2000) Introduction to High Energy Physics, 4th ed. Cambridge Univ. Press.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||