Sicim Kuramı
Doğada bilinen 4 temel kuvvet vardır. Bu dört temel kuvvet; kuvvetli etkileşme (nükleer füzyon), elektromanyetik etkileşme, zayıf etkileşme (radyoaktivite) ve gravitasyon (kütleçekimi)dur. Bununla birlikte gezegenler, yıldızlar ve galaksiler arasındaki dinamik etkileşmeleri, bu dört temel kuvvetten en zayıfı olan gravite kontrol etmektedir. Bildiğimiz tüm diğer kuvvetler bu dört temel kuvvetin; atom ölçeğindeki şiddetli işleyiş veya mücadelelerinin, bizler gibi büyük cisimlere yansıyan hafif kalıntılarından oluşuyor.
Peki nedir bu etkileÅŸim, kuvvet dediÄŸimiz ÅŸey?…
Kuvvet, iki parçacık arasındaki itme veya çekmenin varlığını ve güçlülük düzeyini betimliyor. Ancak genellikle, örneÄŸin dünyanın kütlesiyle ayı çektiÄŸini söylenir, fakat bunu nasıl becerdiÄŸinden pek söz edilmez. Onca mesafeyle ayrılmış bulunan bu iki kütlenin birbirini çekmesi, bir bakıma ‘uzaktan eylem’ niteliÄŸi taşır ve çoÄŸu zaman bir sır perdesinin ardında kalır. Keza, benzer elektrik yüklerinin birbirini uzaktan itmesinde veya zıt yüklerin çekmesinde de öyle… Halbuki arada bir, ‘etki taşıyıcı’ aracının olması gerekir.
Bu temel kuvvetler ilk keÅŸfedildiklerinde çok deÄŸiÅŸikmiÅŸ izlenimi uyandırmış ama 1970′lerin sonunda oluÅŸturulan “Standart Model”le, kütle çekimi dışındakiler birleÅŸtirilmiÅŸti, (bkz. standard model). Bu, birçok deneyle sınanmış çok baÅŸarılı bir model olsa da bazı önemli soruları cevapsız bırakmış durumda. ÖrneÄŸin, elektronun yükünün mutlak deÄŸerinin neden protonunkine eÅŸit olduÄŸu ya da protonun kütlesinin ne olması gerektiÄŸi modelde belli deÄŸil. Bu sayılar deneylerle bulunup denklemlere yerleÅŸtiriliyor. Ãœstelik standart modelin kütleçekimini içermemesi parçacık hızlandırıcılarda gözlediÄŸimiz olaylar için sorun olmasa da (çünkü bu olaylarda kütleçekimi, diÄŸerlerinin yanında önemsenmeyecek kadar küçük) evrenimizin nasıl oluÅŸtuÄŸunu ve karadelikleri daha iyi anlayabilmemiz için kütleçekimini de içeren bir kurama gereksinimimiz var. Standart modelle genel göreliliÄŸi birleÅŸtirmekse çok zor bir iÅŸ; çünkü, kuvvet tanımları birbirinden tümüyle farklı. Ä°lkinde kuvvet foton, gluon gibi bozonların deÄŸiÅŸ tokuÅŸu olarak, ikincisindeyse uzay-zamanın geometrisindeki çarpılmalarla açıklanıyor, (bkz. kütleçekim).
- Büyütme Seviyeleri: 1. Makroskopik seviye – Madde 2. Moleküler düzeyde 3. Atom seviyesi – Proton, nötron, elektron 4. Atomaltı seviyesi – Elektron 5. Atomaltı seviyesi – Quarks 6. String seviyesi
İşte Sicim/M-Kuramı, bu olanaksız görünen problemi çözerek büyük bir heyecan yarattı. Sicim kuramının ana varsayımı, maddenin yapıtaşlarının nokta parçacıklar değil, 1-boyutlu sicimler olduğu. Bu sicimler ayakkabı bağı gibi açık ya da bir halka şeklinde kapalı olabilirler. Sicimler olağanüstü kısa. Tipik uzunlukları 10-33 cm. Bu öylesine küçük bir sayı ki, gündelik hayatımızda ve hatta standart modelde bu uzunluğu ihmal edip sicimleri bir noktaymış gibi düşünebiliriz. Ancak kuramsal hesaplamalarda bu sayı birazdan anlatacağımız önemli farklara yol açmakta. Bir keman telinin değişik titreşimlerinin değişik sesler vermesi gibi, bir sicimin de farklı titreşim kipleri (modları) var. Her bir kip, farklı bir kütleye ve farklı kuantum özelliklerine sahip. Böylece, doğada gördüğümüz nötron, proton gibi parçacıkları tek bir sicimin değişik titreşimleri gibi düşünebiliriz. Bu, elbette son derece güzel, bütünleştirici bir resim. Bu kiplerin sayısının sonsuz olmasına karşın bu kadar çeşitli sayıda parçacık görmüyor olmamız, ilk bakışta öyle görünse bile bir çelişki değil. Çünkü bu kiplerin büyük bölümü, parçacık hızlandırıcılarında bile karşılaşmadığımız çok yüksek enerjilerde gözlenebilirler. Noktasal bir parçacık, uzay-zamanda hareket ettiğinde 1 boyutlu bir çizgi çizerken, bir sicim 2-boyutlu bir yüzeyi tarar. Bu durum kuantum alan kuramı hesaplarında rastlanılan bazı sonsuzluklardan kurtulmamızı sağlar.
- Tek bir temel parçacık ikiye bölünse (solda), bu olay uzay zamanda kesin bir yerde meydana gelir. Bir sicimse ikiye bölündüğünde (sağda) gözlemcilere göre bunun ne zaman ve nerede gerçekleştiği tartışma konusu olabilir. Noktalı çizgiyi mutlak zamanın yüzeyi kabul eden gözlemci, bölünmenin uzay zanmandaki p noktasında gerçekleştiğini görür. Kesikli çizgiyi yüzey kabul eden gözlemciye göreyse bölünme q noktasında meydana gelmiştir.
Ä°lk ÅŸekilde ‘a’ noktası tekil bir nokta. Ä°ki parçacık belli bir konumda ve zamanda çarpışmakta. Ä°kinci ÅŸekildeyse, sicimlerin etkileÅŸtikleri an ve konum artık bir nokta deÄŸil, bir yüzey; yani belirsiz. Böylece, o tekil noktanın hesaplamalarda yarattığı sonsuzluk probleminden kurtulunmuÅŸ olunuyor. Bu sonsuzluklar, genellikle “renormalizasyon” denen bir yöntemle zararsız hale getirilebilir; ama standart modelle genel göreliliÄŸi birleÅŸtirmeye kalkıştığımızda bu yöntem iÅŸe yaramaz.
Temel parçacıklar, fermiyonlar ve bozonlar olarak ikiye ayrılırlar. Fermiyonlar (örneÄŸin elektron) maddeyi oluÅŸturan öğelerdir. Bozonlarsa kuvvetleri taşırlar. Wolfgang Pauli’nin keÅŸfettiÄŸi ilke’ye göre, aynı kuantum özelliklerini taşıyan iki fermiyon birarada bulunamazken, bozonlar için böyle bir kısıtlama söz konusu deÄŸil. Ä°ki katı cismin birbirinin içinden geçememesinin nedeni, bu prensip gereÄŸince fermiyonların birbirini itmesi. Yukarıda da belirtildiÄŸi gibi, bir sicimin her bir titreÅŸim kipi, deÄŸiÅŸik kuantum özelliklerine sahiptir. Yalnızca bozonik kipleri aldığımızda, sicim kuramının kuantum mekaniÄŸiyle tutarlı olabilmesi için uzay-zamanın 26 boyutlu (1 zaman, 25 uzay) olması gerekir. Burada, bir fizik kuramının uzay-zamanın boyut sayısını belirlediÄŸini görüyoruz. Gerçi 26, bizim algıladığımız 4 (3+1) boyuttan oldukça uzak bir sayı; ama birazdan bunun nasıl mümkün olabileceÄŸini göreceÄŸiz. Bir fizik kuramında her bozona (fermiyona) karşılık gelen, aynı kütleye sahip bir fermiyon (bozon) varsa bu simetriye “süpersimetri” denir. Ancak kütlelerin aynı olması çok yüksek enerjilerde bunlar arasındaki simetrinin kırılmamış olması durumunda geçerli. Oysa günümüz hızlandırıcılarında oluÅŸturulabilen enerji düzeylerinde, aradaki simetrinin kırılmış olduÄŸu düşünüldüğünden, bozon ve fermiyonların karşı gruptan eÅŸlerinin daha ağır olması gerekiyor. Bu nedenle, bu kuramsal parçacıkların adlarına “süper” takısı ekleniyor. ÖrneÄŸin, böyle bir kuramda kuarklarla beraber skuarklar; fotonlarla birlikte fotinolar olmalıdır. Bu, standart modeldeki parçacık sayısının 2 katına çıkması demektir ve henüz bu süpersimetrik çiftler gözlenmiÅŸ deÄŸildir. Bunun anlamı süpersimetrinin 
kırılmış olması. Ancak çok yüksek enerjilere çıktığımızda bu ek parçacıkları görebileceÄŸiz, (bkz. deneysel bölüm.) Yüksek enerjilerde kuram süpersimetrikken, düşük enerjilerde bunu gözlenmemesini suyun farklı fazlarına benzetebiliriz. Henüz gözlenmemesine karşın, kuramcıların çok büyük çoÄŸunluÄŸu matematiksel güzelliÄŸinden ötürü, süpersimetrinin varlığı konusunda ikna olmuÅŸ durumdalar. EÄŸer sicim kuramında süpersimetri varsayılırsa, o zaman kuantum mekaniÄŸiyle tutarlılık için bu sefer uzay-zamanın boyut sayısının 10 (9+1) olması gerekir. Yani, yaÅŸadığımız 4 boyuta ek olarak 6 boyuta daha ihtiyacımız var. Peki bu mümkün mü? Bu soruyu yanıtlamak için biraz daha geriye, 1920′lere uzanalım. O yıllarda Theodor Kaluza ve Oskar Klein, kütleçekimi ve elektromanyetizmayı birleÅŸtirmek için dâhiyane bir yol buldular: bu, evrenin 3+1 deÄŸil 4+1 boyutlu olduÄŸunu varsaymaktı! Buna göre 5 boyutlu evrende yalnızca kütleçekimi vardır; ama 5. boyuttaki graviton (kütleçekimini taşı yan bozon) 4 boyuta indiÄŸimizde iki farklı parçacığa ayrılır. (Bu 3-boyutlu bir cismin 2-boyutlu bir yüzey üzerinde farklı gölgeler oluÅŸturabilmesine benzer.) Bunlardan biri 4 boyuttaki graviton, digeriyse 4 boyuttaki fotondur (elektromanyetizmayı taşıyan bozon). Ãœstelik bu parçacıkların saÄŸladıkları denklemler de, aynen olması gerektiÄŸi gibidir. Böylece Kaluza ve Klein, fazladan bir boyutun varsayılmasıyla, elektromanyetizma ve kütleçekiminin birleÅŸtirilebileceÄŸini göstermiÅŸ oldular. EÄŸer 5. boyutu yarıçapı çok küçük bir çember gibi düşünürsek, onu neden göremediÄŸimizi de açıklayabiliriz:
Bir bahçe hortumuna çok uzaktan bakarsak hortumun yüzeyini 2-boyutlu deÄŸil, 1-boyutluymuÅŸ gibi algılarız. Aynı ÅŸey 4′ten fazla boyut için de geçerli; eÄŸer bu ek boyutlar bir çember gibi kapalı ve yarıçapı küçük (örneÄŸin 10-33 cm) boyutlarsa, onları gündelik hayatımızda fark etmememiz normal. Tabii 3 boyuttan sonrasını kafamızda görsel olarak canlandırmak çok zor bir iÅŸ; ama matematiksel olarak bunları varsayıp buna göre iÅŸlem yapmakta bir güçlük yok. Kaluza-Klein kuramı, bu baÅŸarısının yanında ilk kez elektrik yükünün neden elektronun yükünün tamsayı katları ÅŸeklinde (±e, ±2e, ±3e, …) verildiÄŸini de açıklayabiliyordu. (Bu manyetik monopollerin (tek kutuplu mıknatıslar) varlığıyla da açıklanabilir; ama bu, baÅŸka bir yazının konusu.) Ne yazık ki, yayınlandıktan bir süre sonra Kaluza-Klein kuramının kuantum mekaniÄŸiyle birleÅŸmesinde sorunlar olduÄŸu fark edildi. Ayrıca, o dönemde birçok fizikçi kuantum dünyasının büyüsüne kapılmıştı ve ek boyut fikri fazla egzotik görünüyordu. Bu nedenlerle Kaluza-Klein kuramı gözden düştü; ta ki sicim kuramı bulunana kadar. Süpersimetrik sicim kuramı, biraz önce bahsettiÄŸimiz gibi ancak 10 boyutta tutarlılık kazanıyor. Kendi evrenimizi anlayabilmemiz için 10-boyutlu sicim kuramını 6 boyutlu bir uzay üzerinde büzüştürmemiz gerekir. (Tabii bu ek boyutlar görülemeyecek kadar küçük olmalıdırlar; ama sicim kuramında bu boyutların neden bu kadar küçük olduklarına iliÅŸkin bir açıklama henüz yok. Bu, olasılıkla evrenin ilk anlarında gerçekleÅŸen bir simetri kırılmasıyla ilgili.) Bu, örneÄŸin 6-boyutlu bir küre olabilir ama bunun dışında ÅŸekiller seçmek de mümkün. (ÖrneÄŸin Calabi-Yau uzayları). Ne yazık ki bu seçeneklerin sayısı yüzbinlere ulaşıyor ve her bir seçenek, deÄŸiÅŸik bir 4-boyutlu evren tanımlıyor. Bunlardan bazıları bizim evrenimize benzerken, büyük kısmının hiç benzerliÄŸi yok (yani standart modeli içermiyorlar). Evrenimizi verecek 6-boyutlu uzayın nasıl seçileceÄŸi, sicim kuramının en derin problemlerinden biri ve kuram daha iyi anlaşıldığında çözüm bulunacağı umuluyor.
Kaç Sicim Kuramı var?
Bir sicimin en düşük enerjili titreÅŸimleri, içinde belli sayıda parçacık bulunan bir kuantum alan kuramıyla tanımlanabilir. Bozonik sicim kuramı 26-boyutludur ve düşük enerjide içerdiÄŸi parçacıklardan birinin kütlesinin karesi negatiftir. Böyle parçacıklara takyon denir. Takyonlar ışık hızından hızlı hareket ederler ve böyle bir kuramda boÅŸluk kararlı olamayacağından, takyonlar kuramda olması istenmeyen parçacıklar. Bozonik sicim kuramı, fermiyonları da kapsamadığından gerçekçi bir kuram deÄŸil. 10 boyutta 5 tane tutarlı sicim kuramı bulunur. Bunların hepsi süpersimetriktir ve graviton (dolayısıyla kütleçekimini) içerirler. Aralarındaki ilk fark, sicimin açık ya da kapalı olmasıdır. Sırf kapalı sicimle tutarlı bir kuram geliÅŸtirilebilirken, açık sicim kuramlarında kapalı sicimler de olur. Açık sicim içeren tek kuram, Tip I’dir. Bu 5 kuram, içerdikleri süpersi-metrik parçacık sayısı bakımından da ayrılıyorlar. Tip II kuramlarında, diÄŸerlerinden daha fazla parçacık bulunuyor. Tip IIA’yı IIB’den ayıran özellikse, saÄŸ-sol simetrisi. Tip IIB kuramında, kütlesi sıfır olan fermiyonlar yalnızca belli bir yönde dönerlerken, Tip IIA’da fermiyonlar her iki yönde de dönebilirler. Ä°ki melez sicim kuramını birbirinden ayıran ÅŸeyse simetri grupları. Ä°lk bakışta, bu 5 kuramdan bizim yaÅŸadığımız evreni tanımlamaya en uygunu, Melez E8xE8 modeli. E8 grubu, standart modelin simetri grubunu, yani SU(3)xSU(2)xU(l)’ı kapsar ve fazladan parçacıklar, kozmolojideki karanlık madde problemi için iÅŸe yarayabilir. Hem bu melez modelde de, tıpkı standart modeldeki gibi, saÄŸ-sol simetrisi bulunmuyor. Sicim kuramına iliÅŸkin çalışmalar 1984′te Michael Green ve John Schvvarz’ın, bu kuramın anomalilerden arınmış olduÄŸunu göstermeleriyle büyük bir ivme kazandı. Çünkü anomalisi olmayan modeller çok enderdir. Anomali kısaca, bir fizik kuramında klasik olarak var olan bir simetrinin, hesaplamalara kuantum mekaniÄŸinin girmesiyle bozulmasına deniyor. Kuramdaki yerel (yani ele alınan noktanın konumuna baÄŸlı) bir simetrininin anomali nedeniyle kırılması, tutarsızlıklara yol açar ve bu, istenmeyen bir durum. Özetlersek 1980′lerin sonuna gelindiÄŸinde genel kanı bu 5 kuramdan yalnızca birinin (bunun büyük olasılıkla melez E8xE8 olacağı tahmin ediliyordu) bizim evrenimizi anlamada iÅŸe yarayacağı, diÄŸerlerininse yalnızca hoÅŸ matematiksel modeller olduÄŸuydu. Bu yaklaşım, o zamanlar çok az kiÅŸi tarafından itiraf edilse de, doyurucu olmaktan uzak. Sicim kuramının amacı, bilinen 4 temel kuvveti birleÅŸtirmekti ve bunu baÅŸarabilen birden fazla model olması rahatsız edici bir durumdu. Pratik açıdan bir sorun yoktu belki, ama bir kuramsal fizikçi için bu kesinlikle güzel deÄŸildi; çünkü HerÅŸeyin Kuramı’nın kaçınılmaz, yani tek olması beklenir. Sicim kuramı bu zorlukla boÄŸuÅŸurken 1987′de Eric Begshoeff, Ergin Sezgin ve Paul Townsend, 11 boyutlu süper-zar kuramını geliÅŸtirdiler. Bu kuramın temel öğesi sicim deÄŸil, 2-boyutlu bir zar. Kuram, bir çember üzerinde 10-boyuta büzüştürüldüğün-de Tip IIA sicim kuramına ulaşılır. Burada zarı 11. boyut çevresinde sarar; çemberin yarıçapının da küçük olduÄŸunu varsayarsak, bu zar 10 boyutta bir sicim gibi görünecektir.
11-boyutun önemli bir özelliği de bazı teknik varsayımlar altında, süper-simetrinin izin verdiği en yüksek boyut olması. Hem bu, hem de süper-zar kuramının varlığı, bazı fizikçileri (örneğin Michael Duff) 11 boyutun 10 boyuttan daha temel olduğu düşüncesine itti. Ama süperzar kuramının iki büyük problemi vardı: Birincisi; kimse bu kuramı kuantum mekaniğiyle birleştirmeyi bilmiyordu (yani klasik bir kuramdı). İkincisiyse; bu kuramda standart modelin aksine sağ-sol simetrisi vardı ve kimse bu simetrinin olduğu bir kuramdan, olmadığı bir tanesine Kaluza-Klein yöntemiyle nasıl ulaşılabileceğini bilmiyordu. Bu nedenlerle, 11 boyuttaki bu model, sicim kuramındaki ikinci devrime kadar bir çoklarınca göz ardı edildi.
Sadık Değer
Boğaziçi Üniversitesi Fizik Bölümü
Ara Notlar:
Tubitak
Kütleçekimi, evrendeki 4 temel kuvÂvetin en zayıfı olmasına karşın, evreniÂmizin büyük ölçekteki yapısını ve davranışını belirleyen kuvvet. ÅŸiddetli ve zayıf çekirdek kuvvetlerinin etki erimleÂri çok kısa (yaklaşık atom çekirdeÄŸinin çapı kadar, yani 10-13 cm). ElektromanÂyetik kuvvetse uzun erimli; ama evrenÂdeki artı ve eksi yüklerin dengeli dağılÂmış olmasından dolayı, makroskopik olaylarda etkisi yok. (Aynı yüklerin birÂbirine uyguladığı itme kuvveti, zıt yükÂlerin birbirini çekmesiyle dengelenir.) 17. yüzyılda Isaac Newton, kütleçekimini matematiksel olarak ifade etmeyi baÂÅŸardı. Buna göre iki cisim birbirlerini, aralarındaki uzaklığın karesiyle ters, kütlerinin çarpımıyla doÄŸru orantılı bir kuvvetle çeker. Newton’un kuramı günÂdelik olayları açıklamada çok baÅŸarılıÂdır. ÖrneÄŸin GüneÅŸ’ten uzak olan gezeÂgenlerin hareketleri çok isabetli bir ÅŸeÂkilde hesaplanabilir. Fakat bu kuramda iki cismin, birbirinin varlığından nasıl haberdar oldukları belli deÄŸil. Kurama göre, iki cisim arasındaki çekim kuvveÂti, birinin konumunda bir deÄŸiÅŸiklik yaÂpar yapmaz, anında, yani sonsuz bir hızla deÄŸiÅŸmeli. Albert Einstein’ın 1905′te yayımladığı özel görelilik kuraÂmına göreyse, ışık hızı evrende ulaşılaÂbilecek en yüksek hız. Dolayısıyla NewÂton’un kütleçekimi kuramıyla bir çeliÅŸÂki söz konusu. Einstein bu problemi 1915 yılında genel görelilik kuramıyla çözdü. Buna göre kütleçekimi aslında bir kuvvet deÄŸil, yalnızca maddenin uzay-zamanda yarattığı bükülme. BuÂnun nasıl olduÄŸunu anlamak için bir yatağın üzerine ağırlıklar koyduÄŸumuÂzu varsayalım. Bu ağırlıklar yatak yüzeÂyinde çukurluklar oluÅŸturacaktır. Ufak bir bilyeyi bu yatağın üzerinde yuvarÂlarsak, bilye düz bir çizgi ÅŸeklinde ilerÂlemeye çalışacak, ama yataktaki eÄŸim yüzünden rotası bükülecektir. Ä°ÅŸte geÂnel görelilik kuramında uzay-zaman bu örnekteki yataÄŸa, gezegen ve yıldızlar da yatağın üzerindeki ağırlıklara benzeÂtilebilir. Bilye, Einstein’a göre bir kuvÂvet tarafından çekildiÄŸi için deÄŸil, yatak yüzeyindeki bozukluk yüzünden yolunÂdan sapmaktadır.
Bu kuram birçok gözlemle doÄŸrulanÂdı. Merkür’ün yörüngesinde görülen ufak bir sapmayı baÅŸarıyla açıkladı, uzak bir yıldızdan gelen ışığın güneÅŸin yakıÂnından geçerken büküleceÄŸini doÄŸru bir ÅŸekilde önceden bildirdi. (Bu, 1919′da Eddington tarafından gözlendi.) Kütleçekiminin etkisi küçük olduÂÄŸunda, Einstein’ın kuramından New-ton’unkine ulaÅŸmak mümkün. Ä°ki kuÂram arasındaki fark ancak çekim etkisiÂnin çok büyük olduÄŸu durumlarda açıÂÄŸa çıkar. Bu nedenle günümüzde bile hâlâ birçok problemin çözümünde daÂha kolay olduÄŸu için Newton’un kuraÂmı kullanılmakta. Ama iki kuramın düÂşünsel düzeyde çok farklı olduÄŸu unuÂtulmamalı. Einstein’ın kuramı, aynı zaÂmanda karadelikleri ve kütleçekimi ışıÂnımını da öngörüyor. Bu çalışmasından sonra Einstein, hayatının son 30 yılını genel görelilik kuramıyla elektromanÂyetik kuramını (o zamanlar yalnızca bu iki kuvvet biliniyordu) birleÅŸtirmek için harcadı ve ne yazık ki baÅŸaramadı. AsÂlında bugün biliyoruz ki bu biraz erken bir denemeydi; henüz ne standart moÂdel, ne de süpersimetri ve benzeri birÂçok matematiksel kuram bulunmuÅŸtu. Yine de birleÅŸik bir kuram arama fikriÂnin önemini vurgulaması açısından önemli bir çabaydı.
Standart Model, atomun yapıtaşları ile bunlar arasındaki etkileşimleri parçacıklar modeli ile açıklamaya çalışan bir fizik teorisidir. Atomlar parçacık hızlandırıcılarında hızlandırılıp çarpıştırılarak ne gibi daha küçük parçacıklara ayrıldıkları gözlenmekte, bu gözlemlerden yapıtaşlarına ilişkin matematiksel formüller üretilmekte, bu formüllerden çıkarım yolu ile daha başka alt parçacıklar olduğu tahminlenip daha da büyük ve güçlü hızlandırıcılar inşa edilmeye çalışılmaktadır. Araştırma sonuçlarına göre bugün 12 temel yapıtaşı ve 4 temel kuvvet taşıyıcı bilinmekte. Ne var ki bu 12 temel yapıtaşının yüzlerce alt yapıtaşı ve onların da binlerce daha alt yapıtaşı keşfedilmiş ve bunun nereye kadar gidebileceği hala tartışılmaktadır. Standard model birçok eksiklik ve yetersizliğe sahip olduğu halde bugun en iyi anlaşılabilen ve teorik olarak öne sürdüğü parçacıkların zamanla keşfedilmiş olması sayesinde önemini yitirmeyen bir modeldir.
Standard Model’de yapıtaÅŸları Lepton ve Quark’lar olarak iki ana gruba ayrılır. Quark’lar atomun çekirdeÄŸini (proton, nötron) oluÅŸturan yapıtaÅŸları, Lepton’lar ise atomun kabuÄŸunu (elektron) oluÅŸturan yapıtaÅŸlarıdır.
| Quark’ların 6 ana elemanı | Lepton’ların 6 ana elemanı | 4 kuvvet taşıyıcı |
|
|
|
Photon, elektro-manyetik denen enerjilerin taşıyıcısıdır. Günlük hayatta iç içe yaÅŸadığımız: Isı, Işık, Radyo-TV sinyalleri, Microdalga sinyalleri, X-ışınları, Gamma ışınları ve bunlara benzer enerji yayılımlarını taşımakla yükümlüdür. Gluon, atom çekirdeÄŸindeki Quark’ları bir ada tutan Kuvvetli Çekirdek EtkileÅŸimi adı verilen en guçlü ana kuvvetten sorumlu tutulmaktadır. Z ve W boson’lar ise Zayıf Çekirdek EtkileÅŸimi adı verilen ana kuvvetin taşınmasından sorumludur. Bunlar dışında Standard Modelin öngördüğü fakat bugüne dek bulunamamış parçacıklar vardır. Bunlardan biri Kütleçekim ana kuvvetinin taşıyıcısı varsayılan Graviton‘dur. Bir diÄŸeri de maddeye ve atomlara kütle verdiÄŸi düşünülen Higgs parçacığıdır. Bilimciler özellikle Higgs parçacığına takmış durumdalar ve Ä°sviçre CERN’de dünyanın en büyük ve güçlü parçacık hızlandırıcı-çarpıştırıcısını inÅŸa etmekteler. Ancak, Standart Model’in yanıtlayamadığı sorular da var. En önemlileri şöyle sıralanabilir:
- Kuarklarla leptonlar gerçekten temel parçacık mı, yoksa daha temel başka parçacıklardan mı oluşuyor?
- Madem görünür evren sadece birinci neslin iki kuark ve bir leptonundan oluşuyor, diğer iki nesil niye var?
- Parçacık kütleleri niye öngörülemiyor ve kütleçekimi bu modele, en uyumlu şekilde nasıl girmeli?
- Maddeyle karşıtmadde arasında bir simetri varsa eğer, evrene baktığımızda neden hep madde görüyoruz da, hemen hiç karşıtmadde göremiyoruz?
- Evren üzerindeki kütleçekimi etkisi açıkça görülen ‘karanlık madde’nin yapısı nedir ve neden gözlenemiyor?
- Dört ayrı etkileşimin çalışma biçimlerini anlamaya çalışmak yerine, bu dördü tek bir etkileşimin çatısı altında toplanamaz mı?Powered by Hackadelic Sliding Notes 1.6.5
Kütleçekimi, evrendeki 4 temel kuvvetin en zayıfı olmasına karşın, evrenimizin büyük ölçekteki yapısını ve davranışını belirleyen . şiddetli ve zayıf çekirdek kuvvetlerinin etki erimleri çok kısa (yaklaşık atom çekirdeğinin çapı kadar, yani 10-13 cm). Elektromanyetik kuvvetse uzun erimli; ama evrendeki artı ve eksi yüklerin dengeli dağılmış olmasından dolayı, makroskopik olaylarda etkisi yok. (Aynı yüklerin birbirine uyguladığı itme kuvveti, zıt yüklerin birbirini çekmesiyle dengelenir.) 17. yüzyılda Isaac Newton, kütleçekimini matematiksel olarak ifade etmeyi başardı.
Burada; M1 ve M2 cisimlerin kütleleri, R aralarındaki uzaklık, G ise 6,6710− 11Nm2kg− 2 deÄŸerinde olan evrensel yer çekimi sabitidir. Buna göre iki cisim birbirlerini, aralarındaki uzaklığın karesiyle ters, kütlerinin çarpımıyla doÄŸru orantılı bir kuvvetle çeker. Newton’un kuramı gündelik olayları açıklamada çok baÅŸarılıdır. ÖrneÄŸin GüneÅŸ’ten uzak olan gezegenlerin hareketleri çok isabetli bir ÅŸekilde hesaplanabilir. Fakat bu kuramda iki cismin, birbirinin varlığından nasıl haberdar oldukları belli deÄŸil. Kurama göre, iki cisim arasındaki çekim kuvveti, birinin konumunda bir deÄŸiÅŸiklik yapar yapmaz, anında, yani sonsuz bir hızla deÄŸiÅŸmeli. Albert Einstein’ın 1905′te yayımladığı özel görelilik kuramına göreyse, ışık hızı evrende ulaşılabilecek en yüksek hız. Dolayısıyla Newton’un kütleçekimi kuramıyla bir çeliÅŸki söz konusu. Einstein bu problemi 1915 yılında genel görelilik kuramıyla çözdü. Buna göre kütleçekimi aslında bir kuvvet deÄŸil, yalnızca maddenin uzay-zamanda yarattığı bükülme. Bunun nasıl olduÄŸunu anlamak için bir yatağın üzerine ağırlıklar koyduÄŸumuzu varsayalım. Bu ağırlıklar yatak yüzeyinde çukurluklar oluÅŸturacaktır. Ufak bir bilyeyi bu yatağın üzerinde yuvarlarsak, bilye düz bir çizgi ÅŸeklinde ilerlemeye çalışacak, ama yataktaki eÄŸim yüzünden rotası bükülecektir. Ä°ÅŸte genel görelilik 
kuramında uzay-zaman bu örnekteki yataÄŸa, gezegen ve yıldızlar da yatağın üzerindeki ağırlıklara benzetilebilir. Bilye, Einstein’a göre bir kuvvet tarafından çekildiÄŸi için deÄŸil, yatak yüzeyindeki bozukluk yüzünden yolundan sapmaktadır.
Bu kuram birçok gözlemle doÄŸrulandı. Merkür’ün yörüngesinde görülen ufak bir sapmayı baÅŸarıyla açıkladı, uzak bir yıldızdan gelen ışığın güneÅŸin yakınından geçerken büküleceÄŸini doÄŸru bir ÅŸekilde önceden bildirdi. (Bu, 1919′da Eddington tarafından gözlendi.) Kütleçekiminin etkisi küçük olduÄŸunda, Einstein’ın kuramından Newton’unkine ulaÅŸmak mümkün. Ä°ki kuram arasındaki fark ancak çekim etkisinin çok büyük olduÄŸu durumlarda açığa çıkar. Bu nedenle günümüzde bile hâlâ birçok problemin çözümünde daha kolay olduÄŸu için Newton’un kuramı kullanılmakta. Ama iki kuramın düşünsel düzeyde çok farklı olduÄŸu unutulmamalı. Einstein’ın kuramı, aynı zamanda karadelikleri ve kütleçekimi ışınımını da öngörüyor. Bu çalışmasından sonra Einstein, hayatının son 30 yılını genel görelilik kuramıyla elektromanyetik kuramını (o zamanlar yalnızca bu iki kuvvet biliniyordu) birleÅŸtirmek için harcadı ve ne yazık ki baÅŸaramadı. Aslında bugün biliyoruz ki bu biraz erken bir denemeydi; henüz ne standart model, ne de süpersimetri ve benzeri birçok matematiksel kuram bulunmuÅŸtu. Yine de birleÅŸik bir kuram arama fikrinin önemini vurgulaması açısından önemli bir çabaydı.
Powered by Hackadelic Sliding Notes 1.6.5İlişkili Yazılar
Leave a Reply
Elgi Uz
Olguların mantıksal tasarımı, düşüncedir. "Bir olgu bağlamının düşünebilir olması" şu demektir: Biz onun bir tasarımını kurabiliriz. Doğru düşüncenin toplamı, dünyanın bir tasarımıdır. Düşünce, düşündüğü olgu durumunun olanağını içerir. Düşünülebilir olan, olanaklıdır da. Mantıksal olan hiçbir şeyi düşünemeyiz, çünkü o zaman mantıksız düşünmemiz gerekirdi. (Wittgenstein)
Yazarlar
KISA KISA
Pasaj
Seçkisiz
Seçkisiz
selamlar sayın sadık değer. Uzun bir süredir kütleçekimiyle elektromanyetizmayı birleştiren ve neticete tüm fizik kuvvetlerini tek bir çatı altında tıopalayan 5-Boyutlu bir GUT üzerinde çalışmaktayım. Teorimin altyapısını bitirdim. Çok ilginç sonuçlar çıktı. Örneğin, bu teori doğada varlığından kuşku duyulan Manyetik Monopollerin varlığını öngörüyor ve birleştirme mekanizmasını bir karadelik tekilliğinde dönmekte olan planck ölçeğindeki bu manyetik monopol mekanizması üzerinden 5. boyutta harika bir şekilde gerçekleştiriyor. Bulduğum denklemlerin sonuçlarına göre, Kütleçekimi asslında kapanan boyuttaki elektromanyetizmadan başka bir kuvvet değil ve aynı zamanda kütleçekim alanı bu tekillik noktasında elektrik alanla manyetik alanın vektörel toplamına, yani G=E+B şeklinde eşit oluyor. Ayrıca buna göre, Maxwell denklemleri aslında 4 tane değil ben iki denklem daha ekledim ve bu 6 maxwell denklemi kütleçekimini de içerecek şekilde doğadaki tüm huvvetlerin birleşimini matematiksel olarak basit bir şekilde öngörüyor. Yani aslında, bizim ayrı ayrtıymış gibi, zannettiğimiz temel kuvvetler evrenin ilk anında bu denklem takımına göre tek bir alan kaynağını 6 değişik görüntüsü ve parçası olarak aksediyor. Ben, bu teorimi kitaplaştırdım ve 800 sayfalık bir çalışma oluşturdum. İlgilenen arkadaşla aşağıdaki linkten indirebilir ve faydalanabilir. Ayrıca bana teorimi akademik ortamda kanıtlamam için yardımcı olabilecek bir arkadaş oloursa ve bu konuda görüşebilirsek çok memnun olurum ve aynı zamnda fikir alış-verişinde buluınabiliriz:
BİRLEŞİK ALAN TEORİSİ:
http://rapidshare.com/files/394892935/Bae_RLE__ae_K_ALAN_TEORae_Sae_.pdf
Â
Â