4 Yazı Prof. Dr. Osman Çakmak

Yazar Profili »

Madde Sonsuza Kadar Parçalanabilir mi?

Nisan 2018, 496 208 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

Madde Sonsuza Kadar Parçalanabilir mi?

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

Devamı »

Zihinleri Köleleştirme Vasıtası: Teste Dayalı Eğitim

Türk Maarrifi, John Dewey’in 1924 Yılında Hazırladığı “Türk Maarifi Hakkındaki Rapor”una göre şekillendiği genel bir kanaattır.  Bir asra yakındır uygulanan üç genel amaçtan söz edilir. Bu planın özellikle 1948 Marshal anlaşması ile ivme kazandığına dair kayıtlar bulunmaktadır.

Devamı »

Merak İlmin Hocasıdır

Keşfederek, uygulayarak, araştırarak ve hissederek yaptığımız öğrenme süreçleri daha etkilidir. Eğer öğrendiğimiz şeyler anlamlı ve faydalı şeylerse, öğrendiklerimizin hayattaki karşılığını görebiliyorsak, merak dürtüsü duygusal gücü artırmakta etkili öğrenme ortaya çıkmaktadır. Burada önemli olan duygusal boyutun öne çıkması ve daha çok alıcılarla olaya yaklaşımdır.

Devamı »

Beynimiz Nasıl Öğreniyor?

Beynin Nasıl Öğrendiğini Keşfeden Araştırmalar

Devamı »