Partikül Fiziği Standart Model (standard model)

1960-70'lerde formüle edilen standart model (SM), temel partüikülleri ve etkileşimlerini açıklar. Temel partiküller iki tipir; fermiyonlar ve bozonlar. Leptonlar ve kuarklar fermiyonları oluşturur: bunlar üç jenerasyon (nesil) altında düzenlenir. Fermiyonlar Fermi-Dirac statistiklerine uyan, 1/2 spinli temel partiküllerdir. Temel partiküller, dört temel kuvvet olan, güçlü kuvvet, elektromagnetik kuvvet, zayıf kuvvet ve yerçekimi kuvveti altında birbirleriyle etkileşime girer. Yerçekimi kuvveti en zayıf olanıdır ve etkisinin, temel partiküllerin etkileşimlerinde önemsiz olduğu kabul edilir.

Elementer Partiküllerin Standart Modeli + Gravite bilgi grafiği; elementer partiküller, kütleleri, yükleri ve spinler gösterilmiştir

Standart Modelin temel partikülleri ve etkileşimleri

Herhangi bir atomaltı partikül, 3-boyutlu uzayda kuantum mekaniğine uyan bir partikül gibi, ya bir bozondur (tam spin) veya bir fermiyondur (kuarklar, leptonlar; yarım sipin). Partikül fiziği Standart Modeli bilinen atomaltı partiküllerin sınıflandırıldığı bir sistem olması yanında, elektromagnetik kuvvet, zayıf ve kuvvetli çekirdek etkileşimlerini de gösterir. Çok sayıdaki deneysel sonuçları başarıyla açıklaması nedeniyle bu modele bazen ‘hemen hemen her şeyin teorisi’ de denir.

Standart modelin teorik olarak kendi içinde tutarlı olduğu ve deneysel tahminlere geniş olanaklar sağladığının kabul edilmesine rağmen, bazı fenomenlerin açıklanmasında ve temel etkileşim teorisinde yetersiz kaldığı görülür. Genel relativitede tanımlanan yer çekimi teorisi, karanlık enerji olarak tarif edilen evrenin artan genişlemesini tam olarak açıklayamaz. Modelde, gözlemsel kozmoloji herhangi bir geçerli kara madde içermez. Keza, nötrino osilasyonları ve sıfır olmayan kütleleri de modelde bulunmaz.

Fermiyonlar, kuvvet taşıyıcıları olarak hareket eden ve geyç (ayar) bozonları olarak adlandırılan aracılar yoluyla etkileşime girer. Kuvvet taşıyıcıları Bose-Einstein statistiklerine uyan tamsayı spinli partiküllerdir. Evrendeki kararlı madde, ilk jenerasyon elektronlar, yukarı ve aşağı kuarklardan oluşur. Diğer iki jenerasyondaki partiküller, birinci nesildekilerle ile aynı kuantum sayılarına sahiptir, ancak kütleleri yönünden farklılıklar gösterir.

Her partikül, kuantum sayılarıyla belirlenen etkileşimlere maruz kalır. Kuarklar hadronların temel bileşenleridir ve bunlar kütlesiz 1 spinli gluonların (g) aracılık ettiği güçlü kuvvet ile etkileşimlerini belirleyen renk yükü adı verilen benzersiz bir özelliğe sahiptirler. Renk yükü üç farklı türde oluşur: kırmızı, mavi ve yeşil. Gluon, sekiz farklı durumda bulunur ve renk ile renk-karşıtı (anti-renk) yükün kombinasyonunu taşır.

Yukarı-tip kuarklar (yukarı (u), tılsım (c), üst (t)) +2/3 e elektrik yükü taşır. Aşağı tip kuarklar ise (aşağı (d), acaip (s), alt (b)) -1/3 e elektrik yükü taşır. Yüklü leptonların (elektron (e), müon (µ), tau (τ )) elektrik yükü tam sayıdır (−1 e). Elektrik yüklü partiküller, kütlesiz nötral 1 spinli fotonların (g) aracılık ettiği elektromagnetik kuvvet yoluyla etkileşime girer. Her yüklü lepton nötral bir leptonla (elektron nötrino, müon nötrino, tau-nötrino (ne, nµ, nτ)) ilişkilidir.

Bahsedilen tüm partiküller, elektrik yüklü W+, W-  veya nötral Z vektör bozonlarının aracılık ettiği zayıf kuvvetle etkileşime girer. W+, W-  ve Z bozonlarının kayda değer bir kütleleri vardır ve spini 1’dir.



Standart Model
Fermiyonlar (yarım spinler)
Kuarklar
Leptonlar
Bozonlar (tam spin)
Bose-Einstein Kondensat
Sınıflandırma
Standart Model’in Açıklayamadığı Sorular


Yararlanılan Kaynaklar

http://www.wright.edu/~guy.vandegrift/openstaxphysics/chaps/33%20Particle%20physics.pdf
https://encyclopedia-tiielmaar.fandom.com/wiki/Fundamental_forces
https://visual.ly/community/infographic/science/standard-model-fundamental-particles-and-interactions
https://www.symmetrymagazine.org/article/five-mysteries-the-standard-model-cant-explain
https://www.tes.com/lessons/FiFtShLpDYKb4w/states-of-matter          

9 Eylül 2019


GERİ (astrofizik)