QUARK: MADDENİN EN KÜÇÜK YAPI TAŞI

Çekirdek, proton ve elektronlardan oluşan atomun her parçasını üçlü bir kuark grubu meydana getirir.

Fizigin en temel problemlerinden biri de maddenin en küçük yapi tasini bulmaktir. 1900'lerin basinda Fizikçiler atomun bu konuda en küçük parça olmadigini, atomun da içinde daha küçük parçalar oldugunu gördüler.
Atomu incelediklerinde bir çekirdek etrafinda serseri serseri dönüp duran elektronlari buldular. Bu noktada çekirdegin maddenin en küçük ve bölünemez yapisi oldugu kanisi hakim olmaya basladi.
(Ki aslinda bir elektron bir çekirdekten 100-200 kat daha küçüktür!..)

Sonra da çekirdegin de en küçük parçacik olmadigini aksine atomuna göre 100-200 parçacigin bir araya gelmesi ile olustugu ortaya çikti. Bunlar tabii ki protonlar ve nötronlardi. Proton ve nötron da bulunduktan sonra fizikçiler atom-altini halletmisler gibi bir havaya kapildilar...
Her sey bir tanesinin çikip da "yaw, böyle bos bos oturuyoz, gelin biraz eglenelim! bi parçacik hizlandirici yapalim ve elektronlari, nötronlari, protonlari hizli hizli birbirleri ile çarpistiralim!..
Ne eglenceli olacak ama!?!" demesi ile ortalik karisti!...
Ama tam anlamiyla karisti.
Öyle karisti ki hala da isin içinden çikilabilmis degil! Hos isler su anda biraz daha rayina oturmus gibi ama bu bizim parçacik hizlandiricilarimizin daha fazla hizlanamadigindan kaynaklaniyor yoksa is bir çözüme ulastigindan degil...

Bu parçacik hizlandiricilarda parçaciklari isik hizina yakin hizlara kadar hizlandirip büyük bir enerjiyle çekirdege çarptirdiklarinda, ortaya bir sürü yeni parçacik çikti!.. Beklenen su idi: Bir protonu veya nötronu çok hizli bir elektronla veya yine kendisi ile çarpistirsaniz, çarpisma sonucu eger varsa protonun veya nötronun içindeki daha küçük parçaciklar ortaya çikacaktir. Ama çarpismalardan sonra ortaya çikan parçaciklar o kadar çok çesitliydiler ve o kadar degisik özelliklere sahiptiler ki eminim bir çok fizikçi o dönemde parçacik hizlandiricilarin mucitlerinin atalarini rahmet yâd etmislerdir!! :))

Su ana kadar 300'ün üzerinde "temel parçacik" bulunmustur bu laboratuarlarda. Tabii bunlarin hepsine birden "temel" denilemez. Temel olabilmeleri için ülkemizin Karadeniz bölgesinde bulunmalari gerekirdi!! (hehüheh!! Tamam, tamam, biraz civik bir espriydi!..) Bunlarin hepsinin de yapilmis oldugu daha temel bir parçacik olmasi lazimdir.
Daha dogrusu bu 300 küsür parçacik bir-kaç gerçek temel parçacigin degisik kombinasyonlarindan olusuyor olmalari gerekir. Bunu bulabilmek için protonlari daha küçük parçaya ayirma çalismalari devam etti.
Yalniz bu noktada asilamaz bir sorun ortaya çikiyordu: Ne zaman bir protonu parçalamak için yüksek enerjili bir parçacik yollasaniz daha degisik parçaciklar ortaya çikmasi kaçinilmazdi. Ki bu çikan parçaciklarin çogu da protondan agir maddelerdi.
Bu deneyler ne kadar da basarisiz olsa bunlardan bazilarinda çok ilginç bir olay gözlemlendi. Bir protonu yüksek enerjili bir elektronla çarpistirdiklarinda elektronlar bazen (her zaman degil!) sanki müthis bir engelle karsilasmis gibi beklenmedik bir sekilde çarpismadan sonra sapiyorlardi. Bu sapmalar protonun içinde çok küçük de olsa bazi "kabuklarin" veya "küplerin" oldugunu ispatliyordu.

Protonlarin içinde daha küçük parçaciklarin oldugunun üstte anlatilan deneysel ispatindan önce dahi, fizikçiler bulunan bu 300 küsür parçacigi siniflandirmak için bir çok teori ürettiler. Bu teorilerin çogunda aralarindaki benzerlikleri açiklayabilmek için ise parçaciklarin daha temel küçük parçaciklarin bilesiminden olustuklari fikri belirtiliyordu. Bu teorilerden en basarilisi ise Gell-Mann ve Zweig'in (evet fizikte Einstein ve Newton'dan baska bilimadamlari da vardir!!:)) birlikte açikladiklari "quark" modeliydi!... Bu modelde Gell-Mann ve Zweig tüm maddelerin down(d), up(u) ve strange(s) adli üç degisik quarktan olustugunu ve bu üç degisik quarkin çesitli sekillerde birleserek tüm atom-alti parçaciklari olusturduklarini belirttiler.

Quark modeli temel parçaciklari çok iyi açiklayan bir model. Neredeyse temel parçaciklarin her türlü özelligini açiklayabiliyor. (Açiklayamadiginda ise açiklayabilecek yeni bir quark daha uyduruyorsun tamam! Mann ve Zweig'in modelinde 3 quark yeterli idi ama günümüzde quark sayisi 6! Parayla degil ya quarklar ne olacak?!! Uydur uydirabildigin kadar! :)) Quark modeli gerçekten atom alti parçaciklarin tüm özelliklerini açiklayip onlari belli bir hiyerarsiye ve düzene soktu. Yalniz bilimadamlari ne kadar da ugrassalar tek bir quarki dahi gözlemleyemediler. Bu konudaki tüm ugraslar ve deneyler basarisizlikla sonuçlandi. Laboratuar çalismalari yetmedi "seytan aldi götürdüü, satamadan getirdiii!" denip sadece laboratuarlarda degil, kozmik isinlarin atmosferimize girerken yaptiklari çarpismalar dahi gözlemlendi -ki bu çarpismalar bizim laburatuarlarda ulasabildigimiz enerjinin 10-100 kati arasi büyük çarpismalardir!-. Quarklari diger tüm parçaciklardan ayiran ilginç bir özellikleri vardir: Tüm parçaciklar tamsayi (±1, ±2, ±3 vb.) yüklere sahipken quarklar ±1/3 ve ±2/3 gibi rasyonel yüklere sahiptirler!.. Bilimadamlari da hep rasyonel yüke sahip bir parçacik aradilar ama nafile!...

Günümüzde fizikçiler quarklarin parçaciklarin içinde sonsuza dek hapsolduguna ve hiç bir sekilde bunlari tek olarak bulamayacagimiza ve gözlemleyemeyecegimize inaniyor. Quarklari parçaciklar içinde hapseden gücün ne oldugu konusunda detayli bir bilgiye sahip olmamamiza ragmen, görünen o ki tüm quarklar parçaciklar içinde degeri çok büyük bir kuvvetle tutuluyor. Bu kuvvete color yani quarkin rengi adi verilmis. Bu kuvvetin quarklari parçacik içinde hapsettigi ve ne zaman bir çarpisma sonucu quarklardan bir tanesi uzaklassa hemen geri yerine çektigi düsünülüyor. Daha dogrusu quarklar sanki bir yayla bagli gibiler parçaciklarin içinde. Siz yayi ne kadar gererseniz gerin sonuçta biraktiktan sonra tekrar eski halini aliyor. Iste bu yüzden quarklari bir basina gözlemleyemiyoruz.

Su ana kadar 5 ana quark bulunmus durumda. Teori 1 tane daha olmasi gerektigini söylüyor ama bu quarki destekleyen bir parçacik daha gözlemlenemedi. Bu alti quark 3 degisik renk kombinasyonu ile 18 degisik quark yapiyor. Bunlarin bir de anti-quarklarini isin içine katarsak toplam 36 quark ediyor toplam quark sayisi!... Bu da teorik olarak 1632 parçacigin olabilecegini ispatliyor bize!!... Biz bunlardan 300 küsürünü buldugumuza göre daha bu konuda alinacak çok yol var. Tabii arada baska quarklar da çikarsa bu toplam da geometrik olarak artacaktir!... :))

Kaynak: The Time Machine Project © 2005 Cetin BAL