Kuantum  Alanı…nedir…?   (What is a Quantum Field…?)

Kuantum,  bu  sitede  daha  önce  de  açıklandığı  üzere, “tanecik” (Quanta)  demek…  Kökü  eski  Yunanca’ya  kadar  giden  bir  sözcük…

“Kuantum  Alanları”  konusu,  You  Tube’deki (adresi  yazının  sonunda)   kısa  bir  videoda, “Science  Asylum”  tarafından  açıklanmış…

Işık  da  kuantum  dünyasının  bir  bireyi… Bazı  durumlarda   elektromanyetik  dalga modeli, bazı  durumlarda  da  foton (parçacık)  modeli  olarak  karşımıza  çıkmakta…  Aynı  şeyin  iki  farklı  görünümü…

“Kuantum  Alanını”  açıklamadan  önce  “alan  (field) nedir…?”  sorusunu  cevaplamak  gerek…

Alan, uzayın  her  bir noktasına  atanmış   miktar  veya  ölçüm  değeri…

Ölçüm   değerleri  voltaj  veya  elektrik  potansiyeli  gibi   yönsüz (scalar)   ve  tekil  numaralar  olabildiği  gibi,  elektrik  alanı  gibi, yönü  de  belirtilmiş  vektörel  miktarlar; uzayın  her  bir  noktasına  atanmış numaralar  ve  yön  vektörleri  de  olabilmekte…

Işığın elektromanyetik  dalga  olarak   adlandırılması, elektromanyetik  alanda bir  dalga  olarak  hareket  etmesinden…!

Alanlar  uzayda  her  zaman, denge  halinde  olarak,  mevcut…!  Bu, onların  sıfır  değerinde  kabul  edildiği  bir  durum…

Işık  bu  alanda  ilerlediğinde,   alan  etkilenir  ve uzaydaki noktaların  alan  değerleri  değişir…  Işık (tanesi/dalgası)  uzaklaştıktan  sonra, alan  önceki  kararlı  durumuna  döner…

Alanların  fiziki  varlığı  bilim  insanları  arasında  henüz  tartışılmakta  olan  bir  durum…

Elektromanyetik  alan  bir  “kuantum  alanı”…mı ?

Öncelikle, elektromanyetik  alan, adından  da  anlaşılacağı  üzere, elektrik  ve  manyetik  alanlarından  oluşmakta… Elektrik  ve  manyetik  vektör  alanları  elektrik  ve  manyetik  potansiyellerdeki  değişimler olarak  anlaşılabilir…

Kuantum  Alanı   kuantum  özelliklerinin etkili  olduğu  bir  alan…  Uzayın  her  bir  noktasına  kuantum  özelliklerinin atandığı  bir  alan…

Fizikçiler, kuantum  özelliklerinin  birbiriyle dalga  fonksiyonu  üzerinden  etkileştiğini  söylüyor… Kuantum  özellikleri doğal  alanlarının parçası  ise, bunların  parçacıklara  bağlı  olmamaları  gerekir…!

Bu,   kendine  özgü  özellikleri  olan, farklı   parçacıkların  sayısı onyediye, bunların  etkileşeceği  alanların  sayısı  da  yüzlere  ulaşmakta…  Bu  sebeple, spin (eksenel  dönme), elektrik  yükü, renk  yükü (color  charge) gibi  özellikleri  esas  alınarak, bunlar  gruplaştırıldı…

Bunlardan  “Gluon”ları “Foton”lardan  ayıran  temel  özellik  “renk  yüklerinin” (color  charge)  mevcut  olması… Gerçekte  bu  yüke “rekler  gibi”  demek  daha  doğru… Çünkü,  konunun  gerçek  “renk  teorisi”  ile  ilgisi  yok…!

Farklı  spin  ve  renk  yükü  özelliği  birbirinden  ayrı  alanlar  gerektirmekte… Mevcut  durumda   6  Lepton,  3  renk  seçeneği  ile 6  Kuark; 8 renk-yükü  kombinasyonuyla   Gluonlar…

İlave  olarak, 1  Foton, 3 Zayıf-Bozon  ve 1  Higgs  Bozonu…!

Kısaca, 37  parçacık  için  37  Alan…  Uzayın  (uzay-zamanın) her  tarafında  mevcut  olan  alanlar …! Yine  de,  durum  parçacıkların  her  yerde  mevcut  olmasını gerektirmiyor… Bir  parçacık,  ancak, kuantum  alanı  tetiklendiğinde  ortaya  çıkıyor…

Kuantum  alanının  “sıfır”  değerindeki  durumuna “Vakum  Durumu” (Vacuum  State)  adı  verilmekte…

Bir  elektron  ve  pozitron (+ yüklü  elektron)  çarpıştığında,  birbirini  yokederken (annihilation)  ortaya  çıkan  enerji foton  alanına  eklenir…Foton  alanında, enerjisi  sıfır  olmayan  iki  çıkıntı  gibi; iki  foton yaratılır…!

Elektron  ve  pozitron  ele  alındığında, bunların  da  elektron  alanında,  enerjisi  sıfırdan büyük  çıkıntılar  olduğunu  düşünmek  mümkün… Sahip  oldukları  enerji  foton  alanında  çıkıntılar  oluşturabilen  iki  çıkıntı…!

Bu  şekilde,  enerji  elektron  ve  foton  alanı   arasında transfer  edilebilir…ki, burası  Kuantum  Elektrodinamiğinin  araştırma   sahası  olmakta…  Kuantum  Alan  Teorisi (Quantum Field  Theory)  de   kuantum  alanlarının  etkileşimini incelemekte…

 

 

Yararlanılan  Kaynaklar:

https://www.youtube.com/watch?v=Y7Ac8zKTD-E