Güçlü Etkileşim Kuramı Doğrulandı

Nötronun protondan birazcık daha büyük kütleli olması sayesinde atom çekirdekleri, dünyamızı oluşturup varlığımızı mümkün kılan özelliklere sahipler. Nötronun keşfinden seksen yıl sonra şimdi, bir süp..
Görsel Telif:

Nötronun protondan birazcık daha büyük kütleli olması sayesinde atom çekirdekleri, dünyamızı oluşturup varlığımızı mümkün kılan özelliklere sahipler. Nötronun keşfinden seksen yıl sonra şimdi, bir süper bilgisayar kullanarak Zoltán Fodor liderliğinde çalışan Fransa, Almanya ve Macaristan’dan fizikçilerin oluşturduğu takım, nötron-proton kütle farkını hesapladı. Net sonuçlar sağlayan simülasyon, dünyanın en güçlü bilgisayarlarından JUQUEEN ile gerçekleştirildi. Science‘ın son sayısında yayımlanan bulgular, pek çok fizikçi tarafından büyük bir adım olarak görüldü ve güçlü etkileşim kuramının onayı biçiminde yorumlandı.

[su_pullquote align=”right”]”Gelecekte temel parçacık fiziğinin standart modelini on kat daha yüksek duyarlılıkla sınayabileceğiz. Bu da standart modelin ötesindeki yeni fiziği açığa çıkarmamıza yardımcı olacak etkileri tanımlamamızı sağlayabilir.” -Prof. Szabó[/su_pullquote]Atomların varlığı ve kararlılığı, atomaltı taneciklerden nötronun protondan bir miktar daha yüksek kütleli olmasının sonucu. Deneysel olarak saptanan kütle farkı yaklaşık yüzde 0,14 civarında. Bundan biraz daha düşük ya da biraz daha yüksek bir kütle farkı, çok sayıda nötron bulunan, yeterince hidrojen olmayan ve çok az sayıda ağır elementin olduğu farklı bir evrene yol açardı. Bu küçük kütle farkı nedeniyle, serbest nötronlar yaklaşık on dakika içinde bozunurken, protonlar yani maddenin değişmez yapıtaşları neredeyse sonsuza dek kararlı kalır.

Chadwick‘in 1932’de nötronu keşfetmesinden yaklaşık 40 yıl sonra 1972’de, kuantum renk dinamiği (kromodinamiği) adı verilen ve nötron ile protonun oluşumunda rol oynayan tanecikler ile etkileşimleri açıklayan tutarlı bir kuram Harald Fritzsch (Almanya), Murray Gell-Mann (ABD) ve Heinrich Leutwyler (İsviçre) tarafından sunuldu. Bugün artık biliyoruz ki protonlar ve nötronların bileşenleri “yukarı kuarklar” ve “aşağı kuarklar“. Proton bir aşağı ile iki yukarı kuarktan oluşurken, nötron bir yukarı ile iki aşağı kuarktan oluşuyor. Geçtiğimiz yıllarda süper bilgisayarlar kullanılarak yapılan simülasyonlarda doğrulandığı üzere, proton ve nötronun kütlelerinin büyük bölümü, içerdikleri kuark bileşenlerinin taşıdığı enerjiden Einstein’ın E=mc^2 eşitliğine göre ortaya çıkıyor. Bununla beraber, çevrelerini saran elektromanyetik alanın ufak katkısı, elektriksel olarak yüklü olan protonun yüksüz nötrondan yüzde 0,1 kadar fazla kütleli olmasını sağlıyor. Fodor’un takımının yaptığı son derece karmaşık simülasyonlar sonucunda ise kütle farkının nihai nedeninin kuark kütleleri arasındaki fark olduğu görülüyor.

Kuantum elektrodinamiği ile kuantum kromodinamiği yasalarını bir araya getiren getiren yeni bir simülasyon tekniği geliştiren takım, elektromanyetik kuvvetin etkilerini kesin bir doğrulukla saptayabildi. Tüm hata kaynaklarını kontrol altında tutarak, doğadaki kuvvetlerin nasıl ince bir ayara sahip olduğunu gösterdiler. Fodor’un liderliğindeki takımın bu başarısı kuarkların, gluonların ve nükleer parçacıkların özelliklerinin belirlenmesinde kullanılacak yeni nesil simülasyon tekniklerine bir kapı açmış oldu. Prof. Szabó’ya göre, “Gelecekte temel parçacık fiziğinin standart modelini on kat daha yüksek duyarlılıkla sınayabileceğiz. Bu da standart modelin ötesindeki yeni fiziği açığa çıkarmamıza yardımcı olacak etkileri tanımlamamızı sağlayabilir.”


Makale Referansı:  Sz. Borsanyi, S. Durr, Z. Fodor, C. Hoelbling, S. D. Katz, S. Krieg, L. Lellouch, T. Lippert, A. Portelli, K. K. Szabo, B. C. Toth. Ab initio calculation of the neutron-proton mass difference. Science, 2015 DOI: 10.1126/science.1257050

Kaynak: Forschungszentrum Juelich. (2015, March 26). Theory of the strong interaction verified: Supercomputer calculates mass difference between neutron and proton.ScienceDaily. Retrieved March 27, 2015 from www.sciencedaily.com/releases/2015/03/150326151607.htm


 

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak istersen
Patreon üzerinden
aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsin.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv