Standart Model ve Ötesi

Kabaca SM, maddeyi oluşturan temel parçacıklar ve bu parçacıkların rol aldığı etkileşimleri açıklayan kuvvetler üzerine kurulu diyebilirim. Daha önceki yazımda temel parçacıklardan söz etmiştim. Bu yazıda da bu parçacıkları ve birbirleriyle etkileşimlerini inceleyerek SM'ye giriş yapmış olalım.

¹

Yukarıda görmüş olduğunuz tablo SM'nin öngördüğü temel parçacıklardır. Model 6 kuark, 6 lepton ve 4 tane de bosondan oluşur. Kuarklar için 3 farklı renk kullanılması ise kuarkların kendi içinde çeşitlerinin olmasından kaynaklanır. Her bir kuarkın kırmızı,yeşil ve mavi cinsi vardır. Ancak renkleri günlük hayatta kullandığımız renklerle karıştırmayalım çünkü bu sadece bir isimlendirme ve ayırt etme metodudur. Dikkatinizi çekecek olan diğer bir adlandırma ise fermiyonlar ve bosonlardır. Leptonlar ve kuarklar fermiyon grubundadır. Spini(dönüsü) 1/2, 3/2, 5/2… gibi buçuklu olan parçacıklara fermiyon denir. 0, 1, 2... gibi tam sayı katlarında spine sahip olanlar da bosonlardır. Örneğin sıfır spine sahip Higgs bosonu gibi.

Fermiyonlar bir araya gelerek protonları, nötronları, mezonları(bir kuark ve anti kuark çeşidinden oluşan fermiyon) oluşturabilirler. Yani daha büyük bir parçacık olurlar. Tabi bu protonlar, nötronlar, mezonlar vs. başıboş dolaşmazlar. Onlar da bir araya gelip daha karmaşık yapılara katılırlar. Bosonlar ise yukarıda bahsettiğim temel kuvvet ve etkileşimlerden sorumludurlar.

Gelelim doğada var olan 4 temel kuvvete... Bu kuvvetler; zayıf kuvvet, güçlü kuvvet, elektromanyetik kuvvet ve yer çekimidir. Her bir kuvvetin işlevi ve kuvvetin iletilmesini sağlayan habercisi birbirinden farklıdır. Zayıf kuvveti daha çok radyoaktif bozunma ve yarılanmalardan tanırız. Zayıf kuvvetin aracıları Z ve W bosonlarıdır. Güçlü kuvvet çekirdeğin dağılmadan bir arada kalmasını sağlayan kuvvettir ve gluonu taşıyıcısı olarak kullanır. Elektromanyetik kuvvet yüklü parçacıkların hissettiği kuvvettir. Elektriksel kuvveti yüklerin birbirini itip çekmesinden, manyetik kuvveti de mıknatıslardan hatırlarsınız. Bu kuvvetlerin hissedilmesinde aracı, elektromanyetik dalga dediğimiz ışığın temel parçacığı olan fotondur. 4 Temmuz 2012'de keşfedilen Higgs bosonu ise etkileşime girdiği parçacığa kütle kazandırmaktan sorumludur. Peki ya yer çekimi? Newton’un başına o elma düşeli neredeyse 4 asır oldu. Fakat taşıyıcı parçacığı graviton olarak adlandırılan yer çekimi henüz tam olarak açıklanabilmiş değil. Teoride yer alan graviton şu ana kadar herhangi bir deneyde gözlenmedi.

Peki ya parçacık fiziğinin işi bitecek mi graviton bulunduğunda? Elbette hayır. Standart Modelin ötesinde yani SM'de yer almayan ama var olduğu düşünülen parçacıklar aranmaya devam edilecek. Hatta bu arayış için yakın zamanda LHC'den (Large Hadron Collider-Büyük Hadron Çarpıştırıcısı) çok daha fazla yüksek enerjide çalışacak olan FCC (Future Circular Collider-Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı) inşa edilecek. LHC şu an en fazla 14 TeV enerji düzeyine ulaşabiliyor, FCC'nin  ise uzun vadede 100 TeV enerji düzeyine ulaşması bekleniyor. Yüksek enerji düzeyine ulaşmanın amacı, keşfedilmemiş yeni parçacıkların izlerini bulabilmek. Bu sayede ilerleyen yıllarda parçacıklar ve evren hakkında bilgimizin daha da artacağını umut ediyoruz.

 

¹Gökhan Ünel'in hazırladığı Standart Model Parçacıkları Dizini