Proton ve Nötronu Bir Arada Tuttuğu Varsayılan Gizemli Atom Parçacığı: Mezon

Atomun yapı taşlarını neyin bir arada tuttuğu sorunsalı, uzun süredir bilim dünyasının merak konularından biri.
Proton ve Nötronu Bir Arada Tuttuğu Varsayılan Gizemli Atom Parçacığı: Mezon
iStock

Nedir, ne değildir?

standart modele göre prensip olarak iki karşıt kuarktan oluşan, hadron sınıfından gelen bileşik parçacıktır. hem nükleer hem de parçacık fiziğindeki önemi büyüktür. kuark ve antikuarkın renkyükleri birbirine zıt olduğu için mezon ailesindeki parçacıklar renkyüksüzdür. yine mezon içindeki iki kuarkın spinleri de zıt yönlü olduğundan dolayı parçacık içindeki toplam spin de sıfırdır. spinleri suni olarak paralel yapılabilir ama bunun için parçacık üzerine yüksek enerji uygulanması gerekir. bu şekilde de bir ro mezonu elde edilebilir.

türkçe wikipedia'da mezon, bir temel parçacık olarak tanımlanmış. yalandır o. mezonlar bileşik parçacıklar sınıfına dahildir.

Kuark: Bir tür temel parçacık ve maddenin temel bileşenlerinden biridir. Kuarklar, bir araya gelerek hadronlar olarak bilinen bileşik parçacıkları oluşturur. Bunların en kararlıları, atom çekirdeğinin bileşenleri proton ve nötrondur.
Mezon

Keşif hikayesi

"çekirdeği bir arada tutan nedir?" sorusuna cevap ararken bulunan parçacıktır mezon.

birbirine bu kadar yakın pozitif yüklerin bir arada durması için, elektriksel itme kuvvetinden daha kuvvetli bir kuvvetin olması gerekiyor. buna genel olarak güçlü kuvvet diyoruz. bu kadar güçlü bir kuvveti günlük hayatta gözlemlemeyip, atomik boyutta gözlemlememizin nedeni eriminin çok kısa olması.

yukava bu konuda çalışma yapanlar içinde en kayda değer fikirleri, kuramları ortaya atan adam (bu kuramı ortaya attığında 27 yaşında olduğunu söylemek gerekir). proton ve nötronun kuantumlanmış bir alan tarafından birbirine çekildiğini varsaydı. bu parçacığın değiş tokuşu güçlü kuvvetin özelliklerini taşımalıydı. yani eğer kısa erimliyse kütlesi büyük olmalıydı. yaptığı hesaplamalara göre elektrondan ağır (300 kat) ve protondan hafif (altıda bir) olmalıydı. kelime anlamı orta ağırlıklı olan mezon buradan geliyor işte. bu kuram deneyle gözlemlenemediği için yukava yanlış olduğunu düşündü.

Japon fizikçi Hideki Yukava (1907-1981).

lakin ki öyle değildir. birkaç yıl sonra başka bir grup tarafından yürütülen kozmik ışın deneyleri kuramın doğru olabileceğini gösterdi. fakat bu konu üzerinde ayrıntılı çalışmalar yapıldığında birkaç sorun ortaya çıktı. ilki yaşam süreleri öngörüldüğü gibi değildi. ikincisi kütleleri çok küçüktü. ileri yıllardaki daha kötü sonuçlar ortaya çıktı. farklı ölçümler farklı kütle sonuçlarını veriyordu ve kozmik ışın parçacıkları atom çekirdeği ile etkileşmeleri çok zayıftı. teorik ve deneysel verilerin tutmadığı düşünülse de 1947'de iki tane mezon olduğu keşfedildi.

Alan kavramıyla ilişkisi

iki parçacığın etkileşimi aralarında değiş tokuş yaptığı parçacıklarla olur. mesela elektromanyetik kuvvetin etkisindeki parçacıklar birbirleriyle foton alışverişi yaparlar. durgun, yüklü parçacık; elektrik alanı oluşturur, eğer hızlandırırsanız manyetik alan oluşturur, eğer daha fazla ivmelendirirseniz foton yayar.

aslında buradaki olay alan kavramıdır.

newton, kütle çekim denklemlerini yazdıktan sonra insanlar haliyle bu kuvvetleri görmek istedi. örneğin bir taşı kaldırıp atarsam bunu kolumdan kuvvet uygulayarak yaparım. haliyle iki gezegen kütle çekimini hangi etki ile yapmaktaydı? meleklerin gezegenleri ittirmesinden ne farkı vardı? newton bu soru karşısında denklemlerini biliyorum; ama bunun nasıl gerçekleştiğini bilemiyorum demiştir.

einstein, gelişen elektromanyetik teorileri sonucunda alan kavramanı kütleye uyguladı ve kütlenin uzay zamanı büktüğünü denklemleriyle gösterdi. fizikte o zaman alan kavramı önem kazandı.


dirac'ın, elektronlar için (daha doğru ifade ile spin 1/2 parçacıklar için) yazdığı göreli kuantum denkleminin sonucunda evrende anti parçacıkların var olduğu anlaşıldı.

Dirac: Paul Adrien Maurice Dirac, İngiliz fizikçi ve matematikçi. Kuantum mekaniğinin kurucularındandır.

yukava, "evrende başka parçacıklar varsa eğer, atom çekirdeği içerisinde (sonlu nükleer yapı) proton ve nötronları (ikisine nükleon denir) bir arada tutan nükleer kuvveti mezon denilen parçacıkların alanı ile açıklayabiliriz" diye bir düşünce ortaya attı.

tarih boyunca (1935 yılından günümüze kadar hala devam etmekte) bu mezonların ne olduğunu insanlar anlamaya çalışıyor.

kabaca atom çekirdeği içinde nükleonların değiş tokuş yaparak bir arada bulunmasını sağlayan parçacıklardır mezonlar. nükleer fizikte bir kol, bu mezon alanlarına bakarak atom çekirdeğini anlamaya çalışır.

gezegenlerin kütle çekim kuvveti (grativasyon kuvveti) gravitasyon parçacıkları ile oluşmakta. uzayda iki kütleli parçacık birbirleriyle gravitasyon denilen parçaklarla etkileşmektedir. yakın zamanda bu gravitasyon dalgaları gözlemlendi (kabaca elektromanyetik dalgaları şekil olarak değil mantık olarak benzemektedir). yakın zamanda gravitasyon parçacığı da elbet gözlenecektir. denklemler sayesinde bugün insanlar hangi özelliklere sahip bir parçacık olduğunu bilmektedir.

Atomlar da Sıradan Nesneler Gibi Eskiyebiliyor mu?