Leptonlar…  nedir…? ( What Are Leptons…?)

elementary_particles

Parçacıkların  Standart  Modeli

(Kaynak: Wikipedia Commons/MissMJ/PBS NOVA/Fermilab/Particle Data Group/universetoday.com)

Matt Williams, universetoday.com’da  1  Aralık  2016  tarihinde  yayımlanan  yazısında  bu  soruyu   cevaplıyor…

“Parçacıkların  Standart  Modeli”ne  göre, evrendeki  tüm  madde formları “hadron”lardan  ve  “lepton”lardan  oluşmakta…

“Hadron”lar,    ‘Kuark’lar  ve  ‘Anti-Kuarklar’  gibi “elementer” parçacıklardan  (elementary  particles)  oluşmakta…  “Lepton”lar  ise  kendinden  ibaret  olan parçacıklar… Yani, daha  küçük alt parçacığının varlığı-henüz-ispatlanamamış  parçacıklar…!

“Lepton”  adı eski  Yunanca’dan  gelmekte… “Küçük”…anlamında…   İlk  olarak,  fizikçi  Leon Rosenfeld’in 1948  yılında  yayımladığı  kitabında, küçük  kütleli  parçacıklar (muon) için  kullanılmış…

“Muon”lar elektronlardan  200  defa  daha  büyük (protonun  dokuzda  biri)  bir  kütleye  sahip…

“Kuark”larla  birlikte,  “Lepton”lar  maddenin temel  yapı  taşları… “Elementer”  parçacık  olarak  adlandırılmaları bu  sebepten…!

Standart  Modele  göre Lepton’ların  altı  farklı  tipi  mevcut…  Bunlar, “Elektron”, “Muon”, “Tau”  parçacığı  ve  ilişkili  “Nötrino”lar…

Bunların  her  biri  negatif  şarja (yüke)   ve  belirli  bir kütleye  sahip…  Bunlardan  “Elektron”lar  en  küçük  kütleye  sahip… : 0.000511 gigaelectronvolts (GeV)… “Muon”ların  kütlesi   0.1066 GeV… “Tau”nun  ki  ise  1.777 GeV…

Bilim  insanları  elementer  parçacıkların  farklı  (davranış) özelliklerini “flavor”  sözcüğü  ile nitelemekte… Bu  üç  “Lepton”un diğer  parçacıkları farklı  ve  belirgin  bir  şekilde  iken, bu  özellikler  değişmez  (immutable) değil…!

Bir  nötrino (atmosferik, Güneş  kaynaklı  veya  Nükleer  Reaktör kaynaklı)  özelliğini (flavor)    (neutrino flavor oscillation)  adı  verilen  bir  süreçle  değiştirebilmekte… Gerçekleştirilen  “Nötrino”  gözlemlerinde, yaratıldığı hesaplanan  “Nötrino” sayıları  ile  gözlenen  “Nötrino”  sayıları  arasında  oluşan  fark, “Muon Bozunması” (Muon  Decay)  ile  açıklanabildi…  “Muon”lar  “Elektron  Nötrinolar”a  veya  “Tau  Nötrinolar”a  dönüşmek  için  “flavor” değişimine  uğramaktaydı…!

İlave  olarak, her  üç  “Lepton”  ve onların “Nötrino”larının “antiparçacık”ları  (antiparticle; antilepton)  da  mevcut…!  Her  bir  “antilepton”un kütlesi  birbirinin  eşidi  iken, tüm  diğer  özellikleri  ters…

Bu  parçacık  çiftleri   Elektron / Pozitron, Muon / Antimuon, Tau / Antitau, Elektron  Nötrino / Elektron  Antinötrine,Muon Nötrino / Muon Antinötrino, Tau Nötrino / Tau Antinötrino…

Standart  Modele  göre, “Lepton”ların  sadece  üçer  tip (generation)  ilişkili  nötrinoları  mevcut…

Tüm  “Lepton”lar  negatif  şarja  sahip… Her  birinin de  (eksenel) dönme  özelliği mevcut… Elektrik  yükü  sebebiyle  etrafında  bir  elektrik  alanı  oluşmakta…!

Bunlar, diğer madde  ile “zayıf elektromanyetik  kuvvetler” (weak electromagnetic forces)  aracılığıyla  etkileşebilmekte…

Bunların   elektrik  ve  manyetik  alanlarla  etkileşmeleri  ve  elektrik  alanlarının   kuvveti  bu  elektrik yüklerinin miktarı  tarafından  belirlemekte…  Hiçbiri  maddeyle, “Güçlü  Kuvvet” (Strong  Force) üzerinden  etkileşememekte…!

Standard  Modele göre, her  bir  “Lepton”,  “doğal  kütlesi  olmadan” (no  intrinsic  mass) ortaya  çıkmakta… Şarjlı  “Lepton”lar  “etkin  kütle”sini  (effective  mass)  Higgs  Alanıyla (Higgs  Field) etkileşimi  sonunda  kazanmakta…!  Yine  de, “Nötrino”lar  kütlesiz  kalmakta  ya  da, çok  küçük  bir  kütleleri  mevcut…

İlk  “Lepton”  olan  Elektronlar    İngiliz  Fizikçi  J.J. Thomson  tarafından, 1897’de  katot  tüpü deneyleri  esnasında  belirlendi… Zayıf-olarak  etkileşen , Elektron  benzeri  diğer  parçacıkların  keşfi 1930’larda  gerçekleşti…

“Elektron Nötrino”nun  varlığı,  gözlenen  “beta  bozunmasında”  Enerjinin  Sakınımı (Korunumuı)  Kanunu, Newton’un Hareket  Kanunu  ve Momentumun Korunumu  kanunlarıyla çelişir  görünen  durumun  açıklanabilmesi  için,  bu  parçacığın  var olması  gerektiğini  ileri  süren,  Avusturyalı-İsviçreli  Fizikçi Wolfgang  Pauli  tarafından, 1930’da  keşfedildi…

“Pozitron”  ve  “Muon”un  keşfi, Carl D. Anders tarafından  1932  ve  1936’da  gerçekleştirildi…  Kütlesi  sebebiyle, “Muon”, başlangıçta   “Mezon”  olarak   algılanmıştı… Ancak,  davranışının  Elektrona  benzemesi  ve  “Güçlü  Kuvvetle”  etkileşmemesi  sebebiyle,  “Muon”  olarak  yeniden  sınıflandırıldı…

Böylece,  Elektron  ve  Elektron  Nötrino’yla  birlikte  “Lepton”lar  sınıfı doğmuş  oldu…!

Amerikalı  fizikçilerden  Leon M. Lederman, Melvin Schwartz, ve   Jack Steinberger’in  de  içinde  bulunduğu  bir  grup  bilim  insanı, 1962’de,  “Muon  Nötrino”nun etkileşimini  belirleyerek,  Nötrinoların  birden  fazla  tipte  olabildiğini  gösterdiler…

Aynı  zamanda, teorik  fizikçiler “Nötrino”ların başka  birçok  “flavor”larının  da  mevcut  olabileceğini ileri  sürdüler… Bunlar  daha  sonra ,  deneysel  olarak belirlenecekti…

Nobel-ödüllü  fizikçi  Martin Lewis Perl   ve  arkadaşları    (SLAC National Accelerator Laboratory) , 1970  yılında, “Tau”  parçacığının varlığını  deneysel olarak  gösterdi…!

Elektronun  “beta  bozunması”  esnasında   kaybolduğu  gözlenen  enerjinin  sebebi   parçacık “Tau”dan  kaynaklanmaktaydı…!

“Tau”nun  doğrudan  gözlenebilmesi, 2000  yılında, Fermilab’da (ABD) mümkün  oldu…  Bu  keşiften  on  iki  yıl  sonra, Higgs  Bozonu, CERN’de, 2012  yılında keşfedildi…!

Bugün bazı  fizikçiler, henüz keşfedilmemiş  bazı yabancıl  “Lepton”ların mevcut  olabileceğini düşünüyor… Bunlar, eğer  mevcutsa, madde  ile  çok  daha  farklı  bir şekilde etkileşiyor  olmalı…

Bunlar, Parçacıkların Standart  Modeli’nin  dışında  kalan, kapsanmaları  için, yeni  bir  parçacık  modelinin  geliştirilmesini  gerektirecek   parçacıklar  olacak… !

 

 

Yararlanılan  Kaynaklar:

http://www.universetoday.com/46935/leptons/

 

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s