Atomostan Kuarklara

[Paradigmax 0]

Parçacık fiziğinin sadık bir adanmışlıkla peşinden gittiği tek bir kutsal amacı vardır: Doğadaki en küçük temel öğeleri bulmak.En temel demekle kendinden küçük parçalara bölünemeyeni kast ediyoruz.Bu amaca hizmet için düşüncenin doruğunda yaratılan incelikli kuramlar ve üstün teknoloji ile inşa edilen anıtsal deneyler işbirliği etmişlerdir.

En küçüğü aramak.

Parçacık fizikçileri karmaşık kuramsal hesapların ya da veri yığınların aktığı bilgisayarların başında geçirdikleri sonsuz saatlerde hep bunu düşünürler ve şu soruları sorarlar; dünyamızı ve içinde bulunduğumuz evreni oluşturan nihai yapıtaşları nelerdir?

BU yapıtaşları bugün gözlemlediğimiz halleriyle bir arada tutan ve belli şekillerde devinmelerini sağlayan etkileşimler nelerdir?

Empedocles bu meseleyi çözmek için MÖ 400 lü yıllarda herşeyin toprak hava su ve ateşten oluştuğunu ve bu temel öğelerin kendi aralarında sevgi ve çatışma yolları ile etkileştiklerini vasrasayan mistik fikrini öne sürdüğünden bu yana bu arayışta pek çok yol katedildi.Bu destansı arayışın tarihsel gelişiminden, günümüzde ulaşılan sonuçlardan ve gelecekte çözmemiz gereken sorunlardan bahsedeceğiz.

Fakat herşeyin başında tüm bunları neden bilmek ve anlamak isteriz?Evrende işlerin nasıl yürüdüğüne ya da Einsten ın sözleri ile Tanrının kafasından geçenlere dair temel birkaç sırrı keşfetmek şüphesiz büyük bir düşünsel mutluluktur.Ama konu temel parçacık fiziği olunca işler bu kadarla da bitmiyor.Bir kere tabiattaki o taktire değer tutumluluk nedeniyle en küçüğün doğasını anlamak bize en büyüğün işleyişi hakkında somut fikirler verecektir.

Bunun en güzel örneği evrendeki tüm nesneler arasında ezelden beridir moda olan kendikendinin ve bir şeylerin etrafında dönme oyunudur.Elektronlar hem kendi etrafında hem de atom çekirdeğinin etrafında dönerler.Gezegenler hem kendi etrafında hem de yıldızların etrafında dönerler.Yıldızlar hem kendi çevrelerinde hem de galaksi merkezlerindeki dev kütlelerin(muhtemelen karadelik) etrafında dönerler.Ve bu tekrarlanabilirlik evrenin işleyişinde güvenli bir bütünlük sağlar.Farklı ölçeklerdeki sistemlerin herhangi birinin davranışlarına dair keşfedilen bir yenilik diğer sistemlerin davranışlarına da ışık tutacaktır.BU noktada parçacık fizğinin sorumluluğu büyüktür.Çünkü bilimin araştırma alanı zincirin en uç noktasındaki en küçük sistemlerdir ve bu sistemler küçüklüklerine bağışlanabilir belirgin tuhaf davranışlarıyla bizi daha büyük sistemlere bakmakla asla fark edememeyeceğimiz birçok ilginç keşfe götürürler.

Dahası da var.Temel parçacıkları yeterince iyi tanımak bizi ayrıca evrenin geçmişine doğru zamanda bir yolculuğa çıkaracaktır.Evren çok uzun zaman önce bir hiçlikten doğmuş, bir süre sonra içinde parçacıklar cisimlenip hayat bulmaya başlamıştı.Ancak everenimiz gençken farklıydı, yerinde duramıyor, köpürüyor kaynıyordu.Haşin zamanlardı ve müthiş görkemli bir manzaraydı.Ama herşeye rağmen genç evrenin davranışlarında harika bir basitlik vardı.Sonra ne olduysa oldu ve evren şimdiki vakur dinginliğine ulaştı.Başta sahip olduğu basitlik yerini eğlenceli bir karmaşaya bıraktı.Şimdi bizim bütün bunları anlamak için parçacıkların bilgisine ihtiyacımız var.Hayal etmeye çalışın...koskoca evrenin kendisi varoluşunun ilk anlarında bir parçacık kadar küçücüktü..

Maddenin kendinden küçük paraçalara bölünebileceği eski çağlarda bile aklın kavrayabileceği bir gerçekti.Kayaları ufalayabilir ya da ekmeği daha küçük parçalara kesebilirsiniz.Buradaki asıl mesele ilk düşünürlerin maddenin özünü anlamak için onun yapıtaşlarına baklmaları gerektiğini hemen fark edememeleri idi.Onlar maddenin özünü, maddeyi bölünce bulunan küçük parçalar ile ilişkilendirmeyi düşünmemişlerdi.Bunun yerine herşeyin temelinde nihai öğeyi ararken maddenin bir bütün olarak doğasını incelemişlerdi.

Böyle nihai öğe için ilk öneriyi Tales yaptı.Öne sürdüğü aday su idi çünkü Tales ezilen hemen hemen herşeyden su çıktığını ve sulanan ağaçların büyüdüğünü gözlemlemişti.Su, bilinen herşeye dönüşebilmeliydi.Fakat Anaksimandros adlı bir başkası bu düşüncede bir şeylerin eksik olduğunu hissetti ve zıtların birleşimi "apeiron" diye bir başka fikirle ortaya çıktı.Aperion, sınırları olmayan anlamına geliyordu ve birbirine tamamen zıt ateş ve su gibi birleşip birbirini tamamen yok etmesi ile oluşan nötr ve yapısız bir kavramdı.Bilinen tüm madde zıt öğeler olarak aperiondan ayrışıyordu.Kısaca boşlukumsu bir şeyden ateş ve su gibi zıt maddeler cisimleniyordu.Zıtların birleşimi adeta karşıtmadde ile aslının birleşiminin saf enerjiyi oluşturmasını tarif eder.Bu fikir o günlerde Aniksemenes e biraz tuhaf gelmişti.O bu fikri benimsemek yerine nihai öğe adayı olarak nispeten daha elle tutulur olan havayı önermişti.

Ne var ki hava da yeterince tatmin edici bir düşünce değildi.Maddenin temel öğesinde daha belirgin bir simetri anlayışı ile daha açık bir teklik ve bütünlük hissi gerekiyordu.Bununla yola çıkan Empedokles dört temel aday önerdi; toprak,su,ateş ve hava.Empedokles bununla da kalmayıp bu öğeler arasında ikide etkileşim önerdi.Sevgi ve çatışma.Su ve ateş çatışma güdüsüyle birbirini yok ederken toprak ve su sevgi ile bütünleşerek yaşamı meydana getiriyordu.Bu dörtlü hoş bir simetri meydana getirirken, gerçekte bu dörtlüyü bütünlemeye kalkışıldığında sadece sıcak ve kabarcıklı çamur elde ediliyordu.

Elbette temel öğeler sözkonusu olunca mutlaka daha temiz bir bütünlük tercih edilmeliydi.İşte tam bu noktada maddenin doğasına değil de doğrudan içine maddeyi oluşturan küçük yapıtaşlarına bakmak fikri ortaya çıktı.Evet, maddeyi olduğundan küçük parçalara kesebileceğimizin farkındayız.Ama şimdi devrim niteliğindeki sorgulamaya sıra geliyor:

Acaba maddeyi kesme işlemini nereye kadar sürdürebiliriz?

Maddeyi sonsuza kadar kesmek mümkün olabilir mi?

İlk Yunan bilginlerinin bu soruya cevapları evet olurdu, çünkü onlar maddeyi sürekli bir yapıtaşı olarak düşünmüşlerdi.Akla gelebilecek en küçük şeyleri bile sonsuza kadar bölüp daha küçüğünü elde edebilmeliydik.Fakat MÖ 400 e gelindiğinde birisi bu sonsuza kadar kesme işleminin veya sonsuz sürekliliğin gerçekçi olamayacağına kanaat getirdi.

Abderalı düşünür Demokritus a göre madde bir noktadan sonra daha fazla bölünemeyecek küçük temel parçacıkların birleşiminden oluşuyordu.Bir kaç değişik çeşitte ortaya çıkan bu küçük yapıtaşları rastlantısal olarak kümeleniyor ve maddeleri oluşturuyolardı.Demokritus bu yapıtaşlarını bölünemeyen anlamına gelen, atomos yani atom olarak adlandırdı.Ve sonra düşündü; madde eğer atomlardan oluşuyorsa, atomlardan nelerden oluşuyordu?Neyin içinde oluşuyorlardı?Demokritus a göre atomların dışında kalan her şey bosluktu.İşte bu iki basit fikirle ortaya çıkan Demokritus, temel parçacık fiziğinin başlatıcısı oldu.Demokritus un bölünemeyen nihai parçacıklar fikrini denemek ya da sınamak için kayda değer hiç bir girişimde bulunulmadı.Ve böylece aradan ikibin yıl geçti.

------

Bu yazı ODTÜ Toplum ve Bilim Merkezi tarafından sağlanan,

Parçacık Fiziği,En küçüğü Keşfetme Macerası - Sezen Sekmen,

adlı kitabın girişinden kısmen kotarılmıştır.

Kitap, sade ve bilime ilgi duyan sıradan bir insanın anlayabileceği şekilde yazılmış.

Ayrıca ucuz(5 TL) ve kitaptan elde edilecek gelir öğrenci burs fonuna aktarılıyor.

Her yönden tavsiye edebileceğim bir kitap...

[kirec 0]

gerçektente çok hoş anlatmış..