Maddenin yapıtaşları nedir ve bunları bir arada tutan nedir? Temel tanecik fiziğinde
ilgileneceğimiz bu soru, en temel seviyede yani en küçük ölçekte maddenin hangi parçacıklardan
oluştuğudur. Antik yunan filozofları ( Democrites, Plato, Aristotle MÖ 460–322) maddenin en
küçük bileşenini bölünemez anlamına gelen atom kelimesi ile ifade etmiştirler. Bununla beraber
19.yy’ ın sonunda J.J. Thomson’ ın elektronu keşfi ile başlayan ve atomun bölünebileceğini
ortaya koyan çalışmalar, Rutherford’ un çekirdeği varlığını ortaya koyan deneyi ve en hafif
atomun (hidrojen) çekirdeğini proton olarak isimlendirmesi ve sonrasında 1932 yılında
Chadwick’ in nötronu bulması ile maddenin e
–
, p ve n oluştuğu gösterilmiştir. Fizik biliminin bu
soruya verdiği ilk yanıt klasik dönem olarak isimlendirilmiştir ve herhalde bu soruya bu güne
kadar verilen en tatmin edici yanıt olmuştur. Fakat bu dönemde dahi Yukowa’ ını mezonu,
Dirac’ ın pozitronu ve Pauli’ nin nötrinosu gibi parçacık fiziğinin gelişimine önayak olacak yeni
fikirlerde mevcuttu.
Bu parçacıkların varlığını ortaya koyduğumuzda ise ikinci bir soru ile karşı karşıya kalırız. Bu
parçacıklar birbirleri ile nasıl etkileşirler? Eğer makraskopik boyutta bu soruya cevap arıyorsak
yapacağımız ilk iş, bu makroskopik cisimleri birbirlerine faklı mesafelerde duracak şekilde
asmak ve aralarındaki kuvveti ölçmektir. Bu yöntem Coulomb’ un iki yüklü top ile elektriksel
itme kuvvetini veya Cavendish’ in iki kuşun top kullanarak gravitasyonel çekim kuvvetini
belirlemesinde kullanılmıştır. Fakat bir protonu cımbızla tutmak veya bir elektronu bir ipin
ucuna asmak mümkün olmayacağından temel taneciklerin etkileşimlerini belirlemekte daha
dolaylı yöntemlerden faydalanırız. Bu yöntemler;
1. Saçılma olayları
(bir parçacığı bir diğerinin üzerine fırlatıp sapma açısını ölçmek gibi)
2. Bozunmalar – Nükleer reaksiyonlar β bozunumu
(bir parçacığın kendiliğinden bozunması sonucunda geriye kalanların ölçülmesi)
3. Bağlı Durumlar – H atom veya pozitronyum (e
+
e
–
)
(iki veya daha fazla parçacığın bir arada bulunduğu ve bizim bu birleşik parçacığın
özelliklerini incelediğimiz durum)
Bu dolaylı yöntemleri kullanarak etkileşmeyi ortaya koymak sıradan bir iş değildir. Uygulanan
yöntem bu etkileşme için bir tahminde bulunmak (model kurmak) ve teorik hesaplamalardan
elde edilen sonuçları deneysel veri ile kıyaslamaktır.
Günlük hayatımızdaki cisimlerle ilgilendiğimizde klasik mekanik kullanırız fakat bu cisimler
ışık hızıyla kıyaslanabilir hızlarda hareket ettiklerinde klasik kurallar özel rölativite ile
değiştirilir. Eğer ilgilendiğimiz cisimler kabaca bir atoma kıyasla çok küçük ise kuantum
mekaniğini kullanırız. Son olarak eğer ilgilendiğimiz cisimler (parçacıklar) çok küçük ve çok
hızlı ise rölativite ve kuantum prensiplerinin birleşimi olan Kuantum Alan Teorisinden
faydalanırız.
Küçük →
10
–10
10
–14
Hızlı↓
Klasik mekanik
(Newton)
Kuantum Mekaniği
(Schrödinger, Heisenberg)
Rölativistik Mekanik
(Einstein)
Kuantum Alan Teorisi
(Dirac, Pauli, Schwinger, Feyman)
1Burada dikkat edilmesi gereken nokta mekanik tipi ve belirli bir kuvvet kanunu arasındaki farkı
algılayabilmektir. Örneğin Newton’ un evrensel çekim kanunu özel bir etkileşmeyi (yer ç
not::::: vahlla bu çıktı aynısını yazdım
