Yolda yürürken, uzaya roket fırlatırken, uçak yolculuğu yaparken ve buzdolabına mıknatıs yapıştırırken yani hayatın her alanında fiziksel kuvvetler etrafımıza etki eder. Her gün deneyimlediğimiz bu güçler sadece dört temel güçle açıklanabilir.
1- Yerçekimi.
2- Zayıf kuvvet.
3- Elektromanyetizma.
4- Güçlü kuvvet.
1. YERÇEKİMİ
Yerçekimi, başına elma düşen Newton'un araştırmaları sonucunda ortaya çıktığı görüşlerine dayanmaktadır. Ancak yerçekimi kuvveti üzerinde araştırmalar çok daha öncelere dayanmaktadır. M.Ö. 4. yy'da Aristo, ağır cisimlerin hafif cisimler göre daha hızlı yere düştüğünü fark etmiştir. Aristo'nun ardından Galileo havanın sürtünme kuvveti uyguladığını ve bu sürtünme olmadığında kütle fark etmeksizin tüm cisimlerin aynı hızda düştüğünü kanıtlamıştır. Yüzyıllar sonra, Albert Einstein, genel görelilik teorisi sayesinde, yerçekiminin bir çekim ya da güç olmadığını öne sürdü. Bu durumun uzay-zaman büken nesnelerin bir sonucu olduğunu öne sürmüştür.
Yerçekimi gezegenleri, yıldızları, güneş sistemlerini ve hatta galaksileri bir arada tutuyor olsa da, özellikle moleküler ve atomik ölçeklerde, temel kuvvetlerin en zayıfıdır. Bu durum şu şekilde daha net anlaşılabilir;
Bir topu yerden kaldırmak ne kadar zor? Ya da ayağını kaldırmak için? Ya da atlamak için? Bu eylemlerin tümü, tüm Dünya'nın yerçekimini önlüyor. Moleküler ve atomik seviyelerde, yerçekiminin diğer temel kuvvetlere göre neredeyse hiç etkisi yoktur.
2. ZAYIF KUVVET
Aynı zamanda zayıf nükleer etkileşim olarak da adlandırılan zayıf kuvvet, partikül zayıflamasından sorumludur. Bu bir tür atom altı taneciğin tamamıyla bir başkasına dönüşmesidir. Örneğin nötrona yakın kalan bir nötrino, elektron haline geçerken bu nötronu bir protona dönüştürebilir. Fizikçiler bu etkileşimi bozon denilen, kuvvet taşıyan parçacıkların değişimi yoluyla açıklarlar. Zayıf, elektromanyetik ve güçlü kuvvetten belirli türdeki bozonlar sorumludur.
Zayıf kuvvet içinde, bozonlara W ve Z bozonları adı verilen parçacıklar yüklenmiştir. Protonlar, nötronlar ve elektronlar gibi atom altı parçacıklar 10-18 metreye yani protonun çapının% 0.1'ine denk geldiğinde, parçacıklar bu bozonları değiştirebilirler. Sonuç olarak atom altı parçacıklar yeni parçacıklara dönüşür.
Zayıf kuvvet, güneşi besleyen ve dünyadaki birçok yaşam formu için ihtiyaç duyulan enerjiyi üreten nükleer füzyon reaksiyonları için oldukça kritiktir. Aynı zamanda arkeologların antik kemiği, ahşabı ve diğer eserleri tarihe ekleyebilmeleri için karbon-14 kullanabilmelerinin de nedenidir.
Karbon-14'ün altı protonu ve sekiz nötronu vardır. Bu nötronlardan biri, yedi proton ve yedi nötronu olan azot-14'ü oluşturmak için protona dönüşür. Bu parçalanma olayı, bilim insanlarının önemli eserlerin kaç yaşında olduklarını belirlemelerine olanak sağlar.
Dolayısıyla zayıf kuvvet, güneşi besleyen ve dünyadaki birçok yaşam şekli için ihtiyaç duyulan enerjiyi üreten nükleer füzyon reaksiyonları için kritik öneme sahiptir.
3. ELEKTROMANYETİK GÜÇ
Lorentz kuvveti olarak da adlandırılan elektromanyetik kuvvet, negatif yüklü elektronlar ve pozitif yüklü protonlar gibi yüklü parçacıklar arasında etki eder. Karşıt yükler birbirini çekerken, benzer yükler birbirini iterler. Yük arttıkça, kuvvet de artar. Böylece yerçekimine benzer şekilde, kuvvetin o mesafede çok küçük olmasına rağmen bu kuvvet sonsuz bir mesafeden dahi hissedilir.
Elektromanyetik kuvvet, elektrik kuvveti ve manyetik kuvvet olarak iki bölümden oluşur. İlk başta, fizikçiler bu kuvvetleri birbirlerinden ayrı olarak tanımladılar, ancak araştırmacılar daha sonra ikisinin aynı kuvvetin bileşenleri olduğuna kanaat getirdiler. Elektrikli bileşen, yüklü parçacıklar arasında hareketli veya sabit olmalarını sağlar. Böylece yüklerin birbirlerini etkileyebileceği bir alan oluşturur. Ancak bir kez harekete geçtikten sonra, bu yüklü parçacıklar ikinci bileşen olan, manyetik kuvveti göstermeye başlar. Parçacıklar hareket ettiklerinde etraflarında manyetik bir alan oluşturur. Örneğin, elektronlar bilgisayarınızı ya da telefonunuzu şarj etmek veya televizyonunuzu açmak için bir kabloyu yakınlaştırdığında kablo manyetik hale gelir.
Elektromanyetik kuvvetler, yüklü parçacıklar arasında aynı zamanda ışığın parçacık bileşenleri olan fotonlar, kütlesiz ve kuvvet taşıyan bozonların değişimi yoluyla transfer edilir. Tennessee Üniversitesi, Knoxville'e göre teknik olarak gerçek ve tespit edilebilir versiyonla aynı parçacıklar olmasına rağmen, sanaldırlar ve saptanamazlar.
Elektromanyetik kuvvet, en sık karşılaşılan sürtünme, elastikiyet, normal kuvvet ve katıları belirli bir biçimde bir arada tutan kuvvet gibi bazı olaylardan sorumludur. Kuşların, uçakların ve hatta Süpermen'in uçarken yaşadığı hava direncinden bile sorumludur.
Bir kitabı masanın üstünde tutan kuvvet, elektromanyetik kuvvetin bir sonucudur. Masanın atomlarındaki elektronlar, kitabın atomlarındaki elektronları iter.
4. GÜÇLÜ NÜKLEER KUVVET
güçlü nükleer kuvvet, doğanın dört temel kuvvetinden en güçlü olanıdır. HyperPhysics'a göre, 6 bin trilyon-trilyon-trilyon kere yerçekimi kuvvetinden kat kat daha kuvvetlidir. Bunun nedeni, daha büyük parçacıklar oluşturmak için maddenin temel parçacıklarını birbirine bağlamasıdır. Protonları ve nötronları oluşturan kuarkları bir arada tutar ve güçlü kuvvetin bir kısmı da bir atomun çekirdeğinin protonlarını ve nötronlarını bir arada tutar.
Zayıf kuvvete benzer şekilde, güçlü kuvveti yalnızca atom altı parçacıklar birbirine çok yakın olduğunda çalışır. HyperPhysics'a göre, birbirlerinden 10-15 metre mesafede veya kabaca bir protonun çapı içinde olmalıdırlar. Güçlü kuvvet biraz tuhaftır çünkü diğer temel kuvvetlerin aksine, atom altı parçacıklar birbirine yaklaştıkça zayıflar. ABD'de bulunan Fermilab laboratuvarına göre parçacıklar birbirlerinden en uzaktayken aslında maksimum kuvvete ulaşıyor.
Menzile girdikten sonra, gluon adı verilen kütlesiz yüklü kozlar kuarklar arasındaki güçlü kuvveti iletir ve onları yapışkan gibi tutar. Kalıntı Güçlü Kuvvet denilen güçlü kuvvetin küçük bir kısmı protonlar ve nötronlar arasında etki eder.
Çekirdekteki protonlar benzer yükleri nedeniyle birbirlerini iterler, ancak kalıntı güçlü kuvvet bu itmeyi aşabilir, böylece parçacıklar bir atomun çekirdeğinde bağlı kalır.
BİRLEŞTİRİCİ DOĞANIN GÜCÜ
Dört temel kuvvetin en önemli sorusu, aslında evrenin sadece tek bir büyük gücünün tecellisi olup olmadığıdır. Eğer öyleyse, her biri diğerleriyle birleşebilmelidir ve zaten yapabileceklerine dair de kanıtlar vardır. 1979 yılında Harvard Üniversitesi'nden fizikçiler Sheldon Glashow ve Steven Weinberg, Imperial College London'dan Abdus Salam ile Elektromanyetik kuvvetle Zayıf kuvveti birleştirerek 'Elektrozayıf Kuvvet' oluşturdukları için Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı.
Büyük birleşim teorisi denilen teoriyi bulmak için çalışan fizikçiler, Elektrozayıf kuvvet ve Güçlü kuvveti birleştirerek 'Elektronükleer Kuvvet'i tanımlamayı amaçlamaktadırlar. Bulmacanın son parçası olarak da; Elektronükleer kuvvet ile Yerçekimini birleştirmek. Bununla birlikte fizikçiler mikroskobik dünyayı makroskobik dünya ile birleştirmeyi oldukça zor bulmuşlardır. Büyük ve özellikle astronomik ölçeklerde, yerçekimi hakimdir ve en iyi Einstein'ın genel görelilik teorisi tarafından tanımlanmaktadır. Ancak moleküler, atomik veya atom altı ölçeklerde, kuantum mekaniği doğal dünyayı en iyi şekilde tanımlamıştır. Ve şimdiye kadar, hiç kimse bu iki dünyayı birleştirmek için iyi bir yol bulamadı.
Bazı fizikçiler, dört gücün hepsinin birleşik bir alan teorisi olan evreni düzenleyen tek ve birleşik bir güç olarak birleştirilebileceğini düşünüyor.
Hikayeyi daha da karmaşık hale getiren ise, evrenin yaklaşık % 95'ini oluşturan karanlık madde ve karanlık enerjinin görünmeyen alanıdır. Karanlık madde ve enerjinin tek bir parçacıktan mı oluştuğu yoksa kendi kuvvetleri ve haberci bozonlarına sahip olan bütün bir parçacık grubundan olup olmadığı belirsizdir.
Eğer karanlık fotonlar mevcutsa, karanlık madde görünmez dünyasını tespit etmenin anahtarı olacak ve bu da beşinci temel gücün keşfedilmesine olanak sağlayabilir. Şimdiye kadar, karanlık fotonların var olduğuna dair bir kanıt yok ve bazı araştırmalar bu parçacıkların var olmadığına dair güçlü kanıtlar sunmuş.
Alıntı:kafetarya.org
|
