Nedir Bu Tanrı Parçacığı? (Higgs Bozonu)

İlk olarak bu parçacığa neden Tanrı parçacığı dendiğini açıklayalım: higgs parçacığının varlığını Peter Higgs gençlik yıllarında öne sürmüştür ve oluşturduğu teori çok tutarlıdır ancak CERN gibi parçacık hızlandırıcılarda gözlemlenemez bu uzun yıllar boyunca böyle devam eder ve en sonunda nobel ödüllü bir fizikçi bu konu hakkında bir kitap yazmaya karar verir ve kitabın başlangıcında ”Goddamn Particle” diye atıfta bulunur tespit edilmesinin zorluğuna gerçekte türkçe karşılığı allahın belası’dır ancak bu günümüze god particle yani tanrı parçacığı olarak gelmiştir.

Şimdi bu parçacığın nasıl tespit edildiğini bir kenara bırakalım ve kuantum alan teorisine yönelelim tabii tespit edilme işlemini daha sonra açıklayacağız.

Kuantum alan teorisi bizlere doğada parçacıkların olmadığını hatta kuantum fiziğinin mihenk taşlarından biri olan dalga-parçacık ikililiğindeki dalgalarında gerçekte var olmadıklarını sadece evreni saran alanların gerçek olduğunu ve bu alanların uyarılmasına karşın ürettiğimiz enerjiye oranla bu alanları uyararak istediğimiz temel parçacığı yaratabileceğimizi söylüyor. Yani kısacası dalgalar yok, parçacıklar yok sadece bunların ait olduğu bütün evreni saran alanlar var. Enerjiyle alanların uyarılıp uyarılan alanlara istediğimiz parçacığı üretecek kadar enerji verirsek bu alanın o parçacığı üretebileceğini düşünebilirsiniz, bir nevi parçacıklar ve dalgalar gerekli alanların uyarılmış halidir ki bunu da aşağıdaki görselde görebilirsiniz.

Higgs parçacığının tespit edilmesi çok zaman aldı çünkü bu parçacığı yaratmak için 126 Gev luk bir enerjiyle higgs alanını uyarmamız gerekiyordu ve bu 2012 yılında CERN Large Hadron Collider’da ışık hızının %99.9 una yakın hızlarda giden iki protonun çarpıştırılmasıyla gerçekleştirildi. Üstteki görselde sabit duran kumaşımsı yüzeyi evreni saran higss alanına benzetebilirsiniz ve diğer küre şeklindeki kumaştan ayrılan nesneleri ise higgs parçacığına benzetebilirsiniz, eğer yeterli enerjiyi verirseniz daha fazla tanrı parçacığı üretebilirsiniz zaten bu deney 2012 yılında 7-8 tera elektron voltluk (TeV) bir enerjiyle gerçekleştirildi ve daha o zamanlardan fizikçiler 2015 yılında parçacık hızlandırıcısının enerji seviyesini 13 TeV’a çıkaracaklarını söylüyorlardı.

Şimdi gelelim Higgs alanına ve bunun bizim evrenimizdeki önemini açılamaya: higgs alanı bütün temel parçacıklara kütlelerini kazandıran mükemmel bir alandır, bu alan olmasaydı elektronlar, kuarklar vb. parçacıklar kütlesiz olacaklardı ki bu da gezegenlerin, galaksilerin hatta evrenin oluşması için bir engel oluşturur, şanslıyız ki evrenimizi tamamen saran görünmez alanlar var ve bunlardan birisi bize kütlemizi veriyor.

Peki higgs alanı bu parçacıklara kütlelerini nasıl veriyor? Bunu şöyle düşünebilirsiniz; çok ünlü birisi 100 kişinin bulunduğu bir salona giriyor ve ünlü olduğundan dolayı bütün dikkatler onda toplanıyor, etraftaki kalabalık ona yaklaşıp imza almak fotoğraf çektirmek falan istiyor ancak bu ünlü arkadaşımız salonun bir ucundan diğer ucuna ulaşmak ve salondan çıkmak istiyor. Etrafı tamamen insanlarla çevrildiği için salonun içinde zor hareket eder ve bu ona kendisini daha kütleli hissettirir. Bunu parçacıklarla tekrar canlandıralım, odaya bir tuhaf kuark girdi ve hareket etmek istiyor ama etrafı higgs alanıyla çevrili olduğu için bir dirençle karşılaşıyor ve bu etki onun daha yavaş hareket etmesini ve daha ağır olmasını sağlıyor fakat başka bir odaya bu sefer üst kuark girerse higgs alanı bu parçacıkla çok daha fazla etkileşime girip daha fazla kütlesi varmış gibi hissettirecek yani tuhaf kuarka bir odadaki sıradan bir dizi oyuncusu derseniz üst kuark Hollywood yıldızlarının en popüleri olur. Kısacası higgs alanı bu parçacıklara karşı bir direnç oluşturup kütlelerini bu yolla verir.

Peki neden Tanrı parçacığını keşfetmek bu kadar uzun bir süremizi aldı? Tabii ki onu keşfetmek için gereken enerji miktarından dolayı (yukarı kuarkı tespit etmek için 0.003 GeV/c*2 kadarlık bir enerjiye ihtiyacımız vardır veya elektronu oluşturmak için 0.000511 GeV/c*2 lik bir enerjiye ihtiyacımız vardır ancak higgs parçacığı-Tanrı parçacığı için higgs alanının 126 GeV/c*2 lik bir enerjiyle uyarılması gerekir ki bu da tespit edilmesini diğer parçacıklara göre olasılıksal olarak daha düşük yapar)

Şunu söylemeden de geçmeyelim temel anti parçacıklara da kütlelerini higgs alanı verir yani pozitronlar, antiprotonlar vb. hepsi higgs alanıyla etkileştiği için belirli bir kütleye sahiptir.

Hazırlayan: Eyüp Gürses

1 thought on “Nedir Bu Tanrı Parçacığı? (Higgs Bozonu)”

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir