7 Yazı Prof. Dr. Osman Çakmak

Yazar Profili »

Madde Sonsuza Kadar Parçalanabilir mi?

Nisan 2018, 496 488 Görüntülenme Eklenme Tarih: 01 Nisan 2018 03:36 Prof. Dr. Osman Çakmak

En temel soru şu değil mi? Maddeyi parçalaya parçalaya nereye kadar varabiliriz? Maddenin temelinde ne bulunuyor?..

Bu soruya cevap bulmak için insanoğlu ta ilk çağlardan beri arayış içindeydi. Ne var ki doğru cevaba daha 20. yüzyılda ulaştı. Hikayeyi özetleyeyim:

Serüven 1930’larda başladı. O tarihlerde insanlar maddenin ‘temel taşlarını’ bulduklarını sanıyorlardı. Çünkü bütün maddenin atomlardan oluştuğu ve bütün atomların da; proton, nötron ve elektronlardan meydana geldiği biliniyordu. “Temel parçacıklar” olarak adlandırılan bu varlıklar, maddenin bölünemez nihai öğeleri olarak görülmekteydi.

Derken modern fizik iki önemli gelişmeye tanık oldu. 1930’lu yıllarda kendini gösteren bu gelişmelerden biri tecrübî alanda, diğeri ise; fikrî ve teorik alanda ortaya çıktı. Tecrübî alanda yapılmış olan keşiflerle, deneylerde kullanılan araç ve teknikler olağanüstü bir biçimde geliştirildi. Yepyeni parçacıklar keşfediliyordu. Bu heyecan verici, yıllar süren ve yavaş yavaş ortaya çıkan keşiflere göre, artık elde edilen parçacıklara ‘temel parçacık’ denilemeyeceği, hattâ bunların ‘temel’ olma özelliğine bile sahip olmadıkları anlaşıldı. Bilinen parçacık sayısı 1935 yılında yalnızca 6 iken, bu sayı 1955’te 18’e yükseldi. Şimdi 200’ün üstünde ‘temel parçacığın’ varlığını biliyoruz.

 

Maddenin Temeli Enerji mi?

Klasik fizik alanında bir nesnenin kütlesi yok edilemeyen ve parçalanamayan bir öz ile ilişkilendiriliyordu. Buna göre bütün nesneler bir tür ‘temel malzemeden’ meydana gelmekteydi. Ancak, ‘İzafiyet Teorisi’, madde hakkındaki görüşlerimizi çok derinden sarsarak değiştirmişti. Bu teori, kütlenin ‘öz’ diye bir kavramla ilişkili olmadığını ve yalnızca enerjinin bir beliriş biçimi olduğunu gösteriyordu. Öte yandan enerji ise, aktivite, süreç ve hareketlilik ile ilişkili olan bir kemiyetin (çokluğun) ifadesiydi. Bir parçacık kütlesinin, belirli bir enerjiye eşdeğer olması, söz konusu parçacığın statik ve durağan bir nesne olarak algılanamayacağı sonucunu doğurmaktaydı. Buna göre bir parçacığın kütlesi, dinamik bir varlık olarak anlaşılmalıydı. Söz konusu enerji süreci kendisini ‘kütle’ biçiminde dışa vurmaktaydı.

İzafiyet teorisinin en ilginç etkisi hiç kuşkusuz saf enerjiden nasıl madde elde edilebileceğinin açıklanması ile ortaya çıkmıştı. Maddeyi oluşturan unsurlar ya parçalanamaz ve değiştirilemez birimler olarak, ya da kaynaklarına indirgenebilecek birleşik nesneler olarak düşünülüyordu.

 

Madde Sonsuza Kadar Parçalanabilir mi?

Bu cümleden olmak üzere en temel soru, maddenin sonsuza kadar parçalanabileceği mi, yoksa sonunda en küçük ve parçalanamaz bir birime mi varacağı hususu idi. Ancak teorik fizikçi Dirac’in (1902-1984) buluşlarından sonra, maddenin bölünebilirliği sorusu, birdenbire yepyeni bir görünüme kavuşmuştu. Çünkü eğer herhangi iki parçacık yüksek hızlarla çarpışırsa, genelde ikisi de parçalanırlar, ama bu ‘artık’ parçalar, orijinal parçalardan daha küçük değildirler. Yani çarpışma ‘artıkları’ hareket enerjisinden (kinetik enerjiden) yararlanarak yeniden, aynı cinsten parçacıklar şeklinde oluşmaktadır. Böylece bölünebilirlik sorusu, hiç beklenmedik şekilde çözüme ulaştı.

Atomaltı parçacıkları parçalamanın yolu, onları yüksek enerjiler eşliğinde birbirleriyle çarpıştırmaktır. Böylece maddeyi sürekli bir biçimde parçalayabilmekteyiz. Ancak hiçbir zaman orijinallerinden daha küçük parçacıklar elde edemeyiz. Çarpışma işlemi için gerekli olan enerjiden faydalanılarak yeni yeni parçacıklar oluşturulabilir.

Bir çarpışma sırasında, çarpışan iki parçacığın enerjisi, yeni maddeleri teşkil edecek bir biçimde parçacıklar arasında yeniden dağıtılır. Eğer orada yeterince kinetik enerji var ise; çarpışma öncesine göre daha fazla sayıda parçacık ortaya çıkar. Böylece atomaltı parçacıkların aynı anda hem parçalanabilir ve hem de parçalanamaz olduklarını söyleyebiliriz.

Atomaltı parçacıkların çok yüksek enerjilerle çarpıştırılmaları metodu, fizikçilerin bu parçacıkların temel özelliklerini araştırmak yönünde kullandıkları en önemli metotlardan biridir. Bu nedenle parçacık fiziğine günümüzde ‘yüksek enerji fiziği’ denmektedir. 

Çarpışma deneylerini yapabilmek için gerekli olan kinetik enerji ise, çok büyük parçacık hızlandırıcıları kullanılmak suretiyle elde edilir. Bu makineler birkaç mil çapında, içinde protonların ışık hızına yakın bir hıza ivmelendirildiği ve daha sonra başka bir proton ya da bir nötronla çarpıştırıldıkları büyük deney tüpleridir. Bu kadar büyük makinelerin görülemeyecek küçüklükteki nesneleri incelemek üzere kullanılmaları çok ilginçtir. Onlara, rahatlıkla günümüzün ‘süper mikroskopları’ da diyebiliriz.

Gelecek yazımızda konuya devam edecek ve kuvveti ele alacağız inşaallah.



YAZARIN DİĞER YAZILARI

Duygular DNA’nın Yapısını Nasıl Etkiliyor?

Bildiğimiz gibi, insan tabiatı kötü sözler karşısında ve hakaret gördüğünde rahatsız oluyor. Takdir ve minnettarlık duyguları ise insanı memnun ediyor. Bu duyguların etkileri fizik bedenin planının yazılı olduğu DNA moleküllerinde de gözleniyor...

Devamı »

İbadet Mutlu Ediyor

Araştırmalarla beynin maneviyat yönü.

Devamı »

Kuantum Alanı ve Esir Maddesi

Son yıllarda modern fizikte baş gösteren gelişmeler, madde ve parçacık anlayışını değiştirdiği gibi ‘boşluk’ kavramına da yeni boyutlar getirdi. Günümüz fizik bilimi, ‘boşluk’ kavramını yepyeni bir kimliğe büründürdü. Boşluk, hikmet kaynağından özüne yüklenmiş mânâ ile adeta canlandı; evrenin “yaşama ortamı, hayat nefesi ya da enerjisi” şeklinde tanımlamalar aldı.

Devamı »

Madde Sonsuza Kadar Parçalanabilir mi?

Maddeyi parçalaya parçalaya nereye kadar varabiliriz? Maddenin temelinde ne bulunuyor?..

Devamı »