İçinde yaşadığımız dünya, en kolay tarifiyle hayli karmaşık. İnsanlık olarak gördüğümüz şeyleri anlamlandırmaya çalışırken aslında gördüğümüzden çok daha büyük ve çok daha küçük şeyler olduğunu keşfettik; mesela cihan, mesela atom. Atomu yıllarca hususun en küçük yapı taşı olarak bildik fakat fark ettik ki atomaltı parçacıklar ismi verilen ve atomu oluşturan daha pek çok unsur var.
Atomu oluşturan kimi atomaltı parçacıkları biliyor ve yakından tanıyoruz. Fakat kimileri, işin uzmanı bilim insanları tarafından bile tam olarak keşfedilmiş durumda değil. Sonuçta bahsettiğimiz unsurlar gözle görülmediği üzere özel mikroskoplarla bile sıkıntı tespit edilen çeşitten. Gelin atomaltı parçacıklar nelerdir, çeşitleri nelerdir biraz daha yakından inceleyelim ve bu minnacık unsurları kimin keşfettiğini görelim.
Atomaltı parçacıklar nedir?
Atomdan çok daha küçük olan ve atomu oluşturan unsurlar, atomaltı parçacıklar olarak isimlendirilmişlerdir. Atomaltı parçacıklar kendi kendine yeten ve güç sahibi olabilen hususlardır. Hususun temel bileşenleri olan atomaltı parçacıklar, temel bileşenler olarak da isimlendirilir.
Atomaltı parçacık özellikleri ve çeşitleri:
- Atomaltı parçacıklar leptonlar ve kuarklar olmak üzere iki ayrılırlar.
- Başka unsurlardan oluşmamışlardır. Yani atomaltı hususların alt unsurları yoktur.
- Elektron bir leptondur.
- Lepton, Yunanca’da hafif parçacık manasına gelmektedir.
- Kuark ismini İrlandalı müellif James Joyce’dan almıştır.
- Bilinen altı kuark tipi vardır.
- Proton ve nötrondan oluşan nükleondan çekirdek meydana gelmiştir.
- Elektronun ve çekirdeğin içinde bulunan nükleon kararlıdır.
- Çekirdeğin içinde baryonlar ve mezonlar bulunmaktadır.
- Baryonlar ağır, mezonlar ise orta ağırdır.
- Baryonlara ve mezonlara hadronlar ismi verilir.
- Hadronlar, Yunanca’da kuvvetli parçacık manasına gelmektedir.
- Baryonlar üç kuarktan oluşur.
- Mezonlar bir kuark ve bir antikuarktan oluşur.
- Nötron da, proton da UDD kuarklarından meydana gelmiştir.
- Hadronlar kuarklardan meydana gelir.
- Mezon alışverişi yapan hadron kararlıdır.
- Kuvvet sayesinde çekirdek parçalanmaz.
- Hadronlar Hideki Yukova tarafından keşfedilmiştir.
- Nötrinolar leptondur.
- Nötrinolar yüksüzdür ya da çok hafiftir.
- Bozunma ve etkileşim sonucu nötrino ortaya çıkar.
- Evrende çok fazla nötrino vardır lakin öteki hususlarla çok az etkileşime girerler.
- Yapısı şimdi tam olarak keşfedilmemiş foton, bozon, mezon, fermiyon, baryon ve graviton üzere pek çok atomaltı parçacık vardır.
Atomaltı parçacıkları kim keşfetti?
Atomaltı parçacıkları fakat günümüzde yapılan deneyler sayesinde tam olarak keşfediyor olsak da bu küçük hususlardan bahseden birinci bireyler binlerce yıl evvel yaşamış Yunan filozoflar Leucippus ve öğrencisi Demokritos’tur. Hususun küçük ve ayrılamaz modüllerden oluştuğunu tez etmişlerdir.
Atom ve atomaltı parçacıklarla ilgili en kıymetli çalışmaları ise 19. yüzyılın başında İngiliz kimyager John Dalton yapmış ve atom teorisini ortaya atmıştır. 1896’da Fransız fizikçi Henri Becquerel radyoaktiviteyi keşfetmesi bu çalışmaları hızlandırmıştır. Sırf bir yıl sonra İngiliz fizikçi JJ Thomson elektronu keşfetmiştir.
İngiliz fizikçi Ernest Rutherford tarafından ortaya atılan atom modeli, atom hakkında yapılan çalışmaları bir adım ileri taşımıştır. Danimarkalı teorisyen Niels Bohr ise ortaya koyduğu atom modeli ile hem atom hem de atomaltı çalışmalar için yeni bir bölümün başlamış olduğunu herkese gösterdi.
Atomaltı parçacıkların ehemmiyeti:
Atomaltı parçacıklar o denli ortaya dolaşan minik unsurlardan çok daha fazlasıdır. İki temel misyonları vardır; evrenin temel yapı taşı olmak ve her şeyi birbirine bağlamak. Bu iki temel vazifesi yapan iki farklı atomaltı parçacık çeşidi olsa da elbet onları birbirinden kesin olarak ayırmak gerçek olmaz. Kimi benzerlikleri vardır.
İki atomaltı parçacık tipi uzunluk olarak neredeyse birebirdir. Kesin olmasa da bir atomun 10 üzeri eksi 10 metre olduğunu düşünürsek atomaltı parçacıkların ortalama uzunluğunu hayal etmek bile hayli sıkıntı olacaktır. Yani bu minnacık hususlar her yerde dolanıyor ve cihanı var etmekle kalmıyor, birebir vakitte her şeyin bir ortada kalmasını sağlıyorlar.
Kuantum mekaniği ve atomaltı parçacıklar:
Bilim insanları, 1920’li yıllarda atomu ve hareketlerini çok daha güzel anlamak için kuantum mekaniğini geliştirdiler. Birebir yıllarda atom yapısının kuantum mekaniği incelemesinde atomun açısal momentumu ile ilgili üç farklı kuantum sayısı ortaya çıkar. Bunun nedeni, elektron hareketlerini belirleyen üç bağımsız ve değişken parametre olmasıdır.
iki Hollandalı fizikçi olan Samuel Goudsmit ve George Uhlenbeck, birkaç yıl sonra çekirdeğin de ötesinde bir dış kıymetli elektrona sahip sodyum üzere bir unsur olmasını gerektiğini fark ettiler. Yani dördüncü bir kuantum sayısı olması gerekiyordu. Yapılan hesaplar sonucu bu unsurların dönen elektrik yükleri üzere hareket edeceği öngörüldü.
Elektrik yükü üzere hareket etmesi demek, manyetik alan demektir. Bu noktada spin bağlantılı kuantum sayısının iki mümkün pahası olacağı görüldü. Bugün artık biliyoruz ki spin kavramı, tüm atomaltı parçacıklar için eşsiz bir özelliktir. Spin, iki ana kümeye ayrılır ve biribirini etkileyen özellikler taşırlar.
Atomdan küçük olup atomu oluşturan hususlar yani atomaltı parçacıklar nedir, çeşitleri nelerdir, kim keşfetmiştir gibi merak edilen soruları yanıtladık ve husus hakkında bilmeniz gereken ayrıntılardan bahsettik. Bir şeyler biliyor bile olsak atomaltı parçacıklar büyük oranda gizemini koruyor.