Bu yazımda atom altı parçacıkları hakkında bilgiler vereceğim. Evrendeki görmüş olduğumuz cisimleri ve bu cisimler arası etkileşimi sağlayan parçacıkları kısaca bütün evreni fermion ve bozon adını verdiğimiz atom altı parçacık grupları oluşmaktadır. Şimdi biraz daha yakından tanıyalım bu parçacık ailesini.
Fermionlar nedir? Fermionlar, lepton ve kuarklardan oluşmaktadır. Lepton ve kuarklar şuanki bilgilerimize göre temel parçacıklar olarak kabul edilmekte. Proton, nötron gibi ağır atom altı parçacıkları kuarklar oluşturur. Spinleri 1/2 dir elektrik yükleri 2/3 ve -1/3 dür.
Kuark çeşitleri nelerdir? 6 çesit kuark var bunlar:
- Aşağı kuark (d), elektrik yükü:-1/3
- Yukarı kuark (u), elektrik yükü: 2/3
- Taban kuark (b), elektrik yükü:-1/3
- Tavan kuark (t), elektrik yükü:2/3
- Tuhaf kuark (s), elektrik yükü:-1/3
- Çekici kuark (c), elektrik yükü:2/3
Atom Altı Parçacıkları Nelerdir
Proton: 2 yukarı 1 aşağı (u+u+d) kuarkdan oluşur. Elektrik yüklerini toplarsak protonun elektrik yükü +1 olur. Spini ise 3 kuarktan ikisi zıt yönlerde eşleşerek birbirini götürdüklerinden spini 1/2 oluyor. Bu 3 kuark protonun kütlesinin %1.3 gibi küçük bir kısmını oluşturur geri kalan %98.7 ise kuarkların kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamı oluşturur yani kuarklar kütlesinin yaklaşık 76 katı enerji taşımaktadır.
Nötron: 2 Aşağı 1 yukarı (d+d+u) kuarkdan oluşmaktadır ve elektrik yüklerini toplarsak 0 oluyor. Spini 3 kuarkdan 2 si zıt yönlerde eşleşerek birbirini götürdüklerinen spini 1/2 oluyor. Bu 3 kuark nötronun kütlesinin %1.6 gibi küçük bir kısmını oluşturuyor. Nötronun kütlesinin geri kalan %98.4ünü Einstenin e=mc’2 ilkesine uygun olarak kuarkların kinetik ve potansiyel enerjisi oluşturmaktadır.
Baryonlar ve mezonlar nelerdir? Baryonlar ve mezonlar, hadronlar ailesini oluşturur oluşturur. Hadronlar ikili ve üçlü kuarkların bir araya gelmesiyle oluşan ağır parçacıklardır.
Mezonlar: İkili kuark sistemlerinden oluşuyor ve 140 çesit mezon vardır.Mezonlar bir kuark ile herhangi bir karşıt kuarkdan oluşuyor. Mezonlar bir kuark ile karşıt kuarkdan oluştuğu için çok kararsızdırlar.
Baryonlar: Baryonlar üçlü kuark sisteminden oluşur. 3 kuark yada 3 anti-kuarkın bir araya gelmesiyle oluşuyor. Baryonlardan mezonlardan daha kararlı olsalar da birçok kararsız baryon vardır.
Leptonlar: Leptonlar atomun olmazsa olmazıdır ve hafif parçacıklardır. Yükleri nedeniyle atomu dengeler yükünü nötr yaparlar. Leptonların en bilineni kimyanın neredeyse tamamını oluşturan elektrondur. 6 çesit lepton vardır.
Leptonların nötrinoları yüksüzdür ve hiçbir madde ile ilişkiye girmez ve algılanamazlar. Nötrinolar sadece çekirdek bozunmalarında oluşan momentum eksikliklerinde farkedilir ve kütleleri( 0.000003 MEV) teorik olarak vardır. Leptonların spin şeklinde dönmeleri olduğu için yüklü leptonlar manyetik alan oluşturur.
Bozonlar nelerdir? Bozonlar 4 temel kuvveti oluşturan kuvvet taşıyıcı atomu bir arada tutan aynı zamanda atom ve atom altı parçacıklar arası etkileşimi sağlayan güç taşıyıcı parçacıklardır.
Bozonlar Bose-Einstein yoğunlaşmasına uyan parçacıklardır. (Bose-Einstein yoğunlaşması bozonların mutlak sıcaklıkta(-271.15C) bir araya gelerek tekbir atom gibi davranmasıdır.)
Fermionlar 1/3 ,2/3 gibi kesirli spinlere sahipken bozonlar tam sayılı spinlere sahiptir.
Standart modele göre 5 çesit bozon vardır bunlar:
- +W,-W, Z-foton ve higgs bozonudur.
- W ve Z bozonları: Zayıf nükleer kuvvet ve Güçlü nükleer kuvveti oluşturuyor.
- Foton: Elektromanyetik kuvveti oluşturuyor.
- Higgs bozonu: Kütle çekim kuvvetini oluşturuyor.
İlginizi çekebilecek diğer yazımız rölativite teorisi nedir.