Maddenin Temel Parçacıkları | Tübitak

* 6 çeşit lepton,

* bunların ‘karşıt’ parçacıkları ile,

* foton, 8 çeşit gluon ve 3 çeşit ‘vektör bozon’dan oluşan ‘kuvvet taşıyıcı’ parçacıklar var.

Kuarklarla leptonlar, kuvvet taşıyıcı parçacıklar aracılığıyla etkileşime girerek, evrendeki görünür maddenin tümüne vücut veriyor. Kuark ve lepton çeşitlerine ‘çeşni’ (flavor) de deniyor. Dolayısıyla, kuarklarla leptonların 6’şar farklı ‘çeşni’si var. Hepsinin de, iç yapıları olmayan temel parçacıklar oldukları düşünülüyor.

Standart Model’in, kütleçekimini de kapsayacak şekilde geliştirilmiş halinde bir de, parçacıklarla etkileşime girerek onlara kütle kazandıran Higgs bozonu var.

Kuarklar

Kuarklar, kütle açısından hafiften ağıra doğru;

* yukarı ve aşağı,
* tılsım ve garip,
* üst ve alt

kuark ikililerinden oluşuyorlar. Bunların birer de karşıt (anti) kuarkları var. Parçacıklar İngilizce adlarının küçük başharfleriyle;

* yukarı ve aşağı; u ve d (‘up’ ve ‘down’),
* tılsım ve garip; c ve s (‘charm’ ve ‘strange’),
* üst ve alt; t ve b, (‘top’ ve ‘bottom’)

olarak gösteriliyor. Karşıt parçacıkları ise; ‘yukarı karşıt’ ve ‘aşağı karşıt’ kuark, ‘garip karşıt’ ve ‘tılsım karşıt’ kuark, ‘üst karşıt’ ve ‘alt karşıt’ kuark olarak isimlendiriliyor ve karşıtı oldukları kuarkların simgelerinin üzerine birer çizgi konularak gösteriliyor. Örneğin ‘yukarı karşıt kuark’ın simgesi ū oluyor. Parçacıklarda tabii; aşağı veya yukarı, alt ya da üst veya garip olan bir şey yok. İsimler kolay hatırlanabilmeleri için böyle kurgulanmış.

Leptonlar

Leptonlar;

·         elektron, muon ve tau parçacıklarıyla,

·         bunlardan her birinin ayrı nötrinolarından oluşuyor.
Bunların birer de karşıt leptonları var.

Parçacıklardan;

·         elektron, muon ve tau parçacıkları; Grekçe yazılışlarının küçük başharfleri olan e, μ ve τ ile,

·         bunların nötrinoları, keza Grekçe yazılışın küçük başharfi olan ν ile başlayıp; elektron nötrinosu için e, muon nötrinosu için μ, tau nötrinosu için τ alt indisi eklenerek; νe, νμ, ντ şeklinde gösteriliyor.

Leptonlardan ilk üçünün karşıt parçacıkları; ‘karşıt elektron’, ‘karşıt muon’ ve ‘karşıt tau.’ Fakat ‘karşıt elektron’a ‘pozitron’ da deniyor. Nötrinoların karşıtları ise; ‘elektron karşıt nötrinosu’, ‘muon karşıt nötrinosu’, ‘tau karşıt nötrinosu’ olarak isimlendiriliyor. Pozitron hariç olmak üzere, bu karşıt leptonlar; karşıtı oldukları leptonların simgelerinin üzerine birer çizgi konularak gösteriliyor. Örneğin ‘muon karşıt nötrinosu’nun simgesi  oluyor. Karşıt elektron veya pozitronun ise, özel bir simgesi var: e+.

İsimlendirmeler ve simgelere dalıp gitmiş gibiyiz. Nelerden söz ettiğimiz konusunda anlaşabilmek açısından bunlar da önemli tabii. Ama asıl önemli olan, bu parçacıkların taşıdıkları özellikler ve bu özellikler sayesinde yerine getirdikleri işlevler.

Kuarklarla Leptonların Özellikleri

Parçacıklarda; spin, elektrik yükü ve kütle, en önemli özellikler arasında. Elektrik yükleri elektron yükünün büyüklüğü olan e, spinler ise ћ =h/2π cinsinden ölçülüyor.
Burada h Planck sabiti, ћ’ın değeri ise 1.055×10-34 J-s. Ayrıca kuarkların, leptonlarda bulunmayan bir başka çeşit yükü daha var. Sırasıyla bakalım…

1. Kuarklarla leptonların hepsinin spini aynı ve ћ cinsinden, 1/2.

2. Kuarklar elektrik yükü taşıyor. Ancak yükleri; elektron yükünün, alışık olduğumuz gibi tamsayı katları şeklinde olmayıp, e cinsinden; ±1/3 veya ±2/3 kesirleri şeklinde. Şöyle ki:
* Yukarı, tılsım ve üst kuarkların yükü +2/3,
* aşağı, garip ve alt kuarkların yükü -1/3,
* karşıt kuarkların yükleri de, karşıtlarının yükünün zıttı oluyor.

Leptonlardan;
* elektron, muon ve tau; aynı -e yüküne,
* bunların karşıt parçacıkları; yani karşıt elektron, karşıt muon ve karşıt tau; bunun zıttı olan +e yüküne,
* nötrinolar ve karşıt nötrinolar ise 0 yüke sahipler.

3. Kuarklarla leptonların, hepsinin kütleleleri var ve birbirinin karşıtı olan parçacıkların kütleleri aynı. Fakat parçacıklar arasında, kütle açısından siklet farkları bulunuyor. Şöyle ki, kuarklarda;
* yukarı kuark tılsım kuarktan, tılsım kuark da üst kuarktan,
* aşağı kuark garip kuarktan, garip kuark da alt kuarktan daha hafif. Yani kuarkları, kütle açısından üç sınıfa ayırmak mümkün.

Leptonlarda nötrinolar diğer üçünden çok çok daha hafifken;
* elektron, muondan; muon da taudan,
* elektron nötrinosu, muon nötrinosundan; muon nötrinosu da tau nötrinosundan, daha hafif veya daha az enerji taşıyor.

Yani leptonları da aralarında, kütle açısından üç sınıfa ayırmak mümkün. Gerçi ‘Lepton’ sözcüğü Grekçe’de, ‘küçük kütleli’ kastıyla ‘ince’ anlamına geliyor. Fakat bu biraz yanıltıcı. Çünkü örneğin tau leptonu, elektrondan 3,500 kat daha ağır. Nötrinolar ise yüksüz ve çok küçük kütlelere sahipler. O kadar ki; kütleleri, bugünkü kütle ölçüm tekniklerinin duyarlılık düzeyinin altında kalıyor. Dolayısıyla, teorik olarak kütlelerinin olmadığı dahi söylenebiliyor. Gözlenmeleri çok zor.

Parçacık Nesilleri

Toparlayacak olursak; kuarklarla leptonlar, kütleleri açısından aralarında üç sınıfa ayrılıyorlar ve herhangi birinin yükü; +2/3, -1/3, 0 veya -1 olabiliyor. Bu durumda; üç farklı ağırlık sınıfındaki parçacıklardan, olası dört farklı yüke sahip birer tanesini bir araya koyarak bir gruplandırma yapılabilir ve böylelikle dörder elemanlı, kütle dışında aynı özelliklere sahip üç grup elde edilebilir:

I. Yukarı kuark (+2/3), aşağı kuark (-1/3), elektron nötrinosu (0) ve elektron (-1).
II. Tılsım kuark (+2/3), garip kuark (-1/3), muon nötrinosu (0) ve muon (-1).
III. Üst kuark (+2/3), alt kuark (-1/3), tau nötrinosu (0) ve tau (-1).

kaynak: Tübitak