İcinde yaşadığımız dunya, en basit tanımıyla epey karmaşık. İnsanlık olarak gorduğumuz şeyleri anlamlandırmaya calışırken aslında gorduğumuzden cok daha buyuk ve cok daha kucuk şeyler olduğunu keşfettik; mesela evren, mesela atom. Atomu yıllarca maddenin en kucuk yapı taşı olarak bildik ancak fark ettik ki atomaltı parcacıklar adı verilen ve atomu oluşturan daha pek cok madde var.
Atomu oluşturan bazı atomaltı parcacıkları biliyor ve yakından tanıyoruz. Ancak bazıları, işin uzmanı bilim insanları tarafından bile tam olarak keşfedilmiş durumda değil. Sonucta bahsettiğimiz maddeler gozle gorulmediği gibi ozel mikroskoplarla bile zor tespit edilen turden. Gelin atomaltı parcacıklar nelerdir, turleri nelerdir biraz daha yakından inceleyelim ve bu minnacık maddeleri kimin keşfettiğini gorelim.
Atomaltı parcacıklar nedir? Atomdan cok daha kucuk olan ve atomu oluşturan maddeler, atomaltı parcacıklar olarak adlandırılmışlardır. Atomaltı parcacıklar kendi kendine yeten ve enerji sahibi olabilen maddelerdir. Maddenin temel bileşenleri olan atomaltı parcacıklar, temel bileşenler olarak da adlandırılır.
Atomaltı parcacık ozellikleri ve turleri: Atomaltı parcacıklar leptonlar ve kuarklar olmak uzere iki ayrılırlar. Başka maddelerden oluşmamışlardır. Yani atomaltı maddelerin alt maddeleri yoktur. Elektron bir leptondur. Lepton, Yunanca ’da hafif parcacık anlamına gelmektedir. Kuark adını İrlandalı yazar James Joyce ’dan almıştır. Bilinen altı kuark turu vardır. Proton ve notrondan oluşan nukleondan cekirdek meydana gelmiştir. Elektronun ve cekirdeğin icinde bulunan nukleon kararlıdır. Cekirdeğin icinde baryonlar ve mezonlar bulunmaktadır. Baryonlar ağır, mezonlar ise orta ağırdır. Baryonlara ve mezonlara hadronlar adı verilir. Hadronlar, Yunanca ’da kuvvetli parcacık anlamına gelmektedir. Baryonlar uc kuarktan oluşur. Mezonlar bir kuark ve bir antikuarktan oluşur. Notron da, proton da UDD kuarklarından meydana gelmiştir. Hadronlar kuarklardan meydana gelir. Mezon alışverişi yapan hadron kararlıdır. Kuvvet sayesinde cekirdek parcalanmaz. Hadronlar Hideki Yukova tarafından keşfedilmiştir. Notrinolar leptondur. Notrinolar yuksuzdur ya da cok hafiftir. Bozunma ve etkileşim sonucu notrino ortaya cıkar. Evrende cok fazla notrino vardır ancak diğer maddelerle cok az etkileşime girerler. Yapısı henuz tam olarak keşfedilmemiş foton, bozon, mezon, fermiyon, baryon ve graviton gibi pek cok atomaltı parcacık vardır. Atomaltı parcacıkları kim keşfetti? Atomaltı parcacıkları ancak gunumuzde yapılan deneyler sayesinde tam olarak keşfediyor olsak da bu kucuk maddelerden bahseden ilk kişiler binlerce yıl once yaşamış Yunan filozoflar Leucippus ve oğrencisi Demokritos ’tur. Maddenin kucuk ve bolunmez parcalardan oluştuğunu iddia etmişlerdir.
Atom ve atomaltı parcacıklarla ilgili en onemli calışmaları ise 19. yuzyılın başında İngiliz kimyager John Dalton yapmış ve atom teorisini ortaya atmıştır. 1896'da Fransız fizikci Henri Becquerel radyoaktiviteyi keşfetmesi bu calışmaları hızlandırmıştır. Yalnızca bir yıl sonra İngiliz fizikci JJ Thomson elektronu keşfetmiştir.
İngiliz fizikci Ernest Rutherford tarafından ortaya atılan atom modeli, atom hakkında yapılan calışmaları bir adım ileri taşımıştır. Danimarkalı teorisyen Niels Bohr ise ortaya koyduğu atom modeli ile hem atom hem de atomaltı calışmalar icin yeni bir devrin başlamış olduğunu herkese gosterdi.
Atomaltı parcacıkların onemi: Atomaltı parcacıklar oyle ortaya dolaşan minik maddelerden cok daha fazlasıdır. İki temel gorevleri vardır; evrenin temel yapı taşı olmak ve her şeyi birbirine bağlamak. Bu iki temel gorevi yapan iki farklı atomaltı parcacık turu olsa da şuphesiz onları birbirinden kesin olarak ayırmak doğru olmaz. Bazı benzerlikleri vardır.
İki atomaltı parcacık turu boy olarak neredeyse aynıdır. Kesin olmasa da bir atomun 10 uzeri eksi 10 metre olduğunu duşunursek atomaltı parcacıkların ortalama boyunu hayal etmek bile epey zor olacaktır. Yani bu minnacık maddeler her yerde dolanıyor ve evreni var etmekle kalmıyor, aynı zamanda her şeyin bir arada kalmasını sağlıyorlar.
Kuantum mekaniği ve atomaltı parcacıklar:
Bilim insanları, 1920 ’li yıllarda atomu ve hareketlerini cok daha iyi anlamak icin kuantum mekaniğini geliştirdiler. Aynı yıllarda atom yapısının kuantum mekaniği incelemesinde atomun acısal momentumu ile ilgili uc farklı kuantum sayısı ortaya cıkar. Bunun nedeni, elektron hareketlerini belirleyen uc bağımsız ve değişken parametre olmasıdır.
iki Hollandalı fizikci olan Samuel Goudsmit ve George Uhlenbeck, birkac yıl sonra cekirdeğin de otesinde bir dış değerli elektrona sahip sodyum gibi bir madde olmasını gerektiğini fark ettiler. Yani dorduncu bir kuantum sayısı olması gerekiyordu. Yapılan hesaplar sonucu bu maddelerin donen elektrik yukleri gibi hareket edeceği ongoruldu.
Elektrik yuku gibi hareket etmesi demek, manyetik alan demektir. Bu noktada spin ilişkili kuantum sayısının iki olası değeri olacağı goruldu. Bugun artık biliyoruz ki spin kavramı, tum atomaltı parcacıklar icin eşsiz bir ozelliktir. Spin, iki ana gruba ayrılır ve biribirini etkileyen ozellikler taşırlar.
Atomdan kucuk olup atomu oluşturan maddeler yani atomaltı parcacıklar nedir, turleri nelerdir, kim keşfetmiştir gibi merak edilen soruları yanıtladık ve konu hakkında bilmeniz gereken detaylardan bahsettik. Bir şeyler biliyor bile olsak atomaltı parcacıklar buyuk oranda gizemini koruyor.