İçeriğe atla

Antimaddenin kütleçekimsel etkileşimi

Antimaddenin maddeyle ya da antimaddeyle olan kütleçekimsel etkileşimi kesin olarak gözlemlenmemiştir. Fizikçiler arasında antimaddenin maddeyi ve antimaddeyi, iki maddenin birbirini çekme oranıyla aynı oranda çekeceğinde fikirbirliği vardır ve bunu deneysel olarak doğrulamak için büyük bir arzu duymaktadırlar.

Antimaddenin enderliği ve maddeyi yok etme eğilimi yüzünden teknik olarak çalışılması oldukça zordur. Antimadde yaratmak için kullanılan birçok yöntem (özellikle antihidrojen), yüksek enerjili ve kütleçekim ile ilgili çalışma yapmaya uygun olmayan parçacıklar ve atomlar meydana getirir.Son yıllarda, önce ALPHA[1][2] ve sonra ATRAP[3] CERN'de sıkıştırılmış antihidrojen elde etti; 2012'de ALFA bu atomları kullanarak, kütleçekimsel etkileşim içindeki antimadde ve maddenin serbest düşüş gevşek bağlarını kurdu ve normal kütleçekimin ±7500%'ü gibi bir ölçüm yaptı.[4][kaynak belirtilmeli]Fakat bu ölçüm antimaddeye etki eden kütleçekimin işaretini açıklayabilmek için yeterli değil. Gelecek deneylerin daha yüksek tutarlılıkta olması ve sıkıştırılmış antihidrojenle (ALPHA) beraber antihidrojen ışınları (AEGIS ya da GBAR) içermesi gerekiyor.

Üç hipotez

Şimdiye kadar, antimaddenin normal maddeyle olan kütleçekim ilişkisiyle ilgili üç hipotez ortaya kondu:

  • Normal yerçekimi: Standart varsayıma göre  madde ve antimadde arasındaki kütleçekimsel etkileşimler aynı.
  • Anti-yerçekimi: Bazı yazarlar antimaddenin maddeyi onu çektiği şiddete eşdeğer bir şiddetle iteceğini iddia etmektedirler. (aşağıya bakınız).
  • Gravivektör ve graviskalar: Daha sonraları, kuantum kütleçekimi yaratmaktaki zorluklar antimaddenin biraz daha farklı bir şiddetle tepki vereceği fikrini akıllara getirdi.[5]

Deneyler

Süpernova 1987A

Normal kütleçekiminin deneysel kanıtlara faydasından biri de Süpernova 1987A'daki nötrinoların gözlemi oldu. 1987'de dünyanın çeşitli yerlerinden eş zamanlı olarak üç nötrino detektörü Büyük Macellan Bulutunun süpernovasından gelen nötrino akışını gözlemledi ve süpernova 164,000 ışık yılı uzaklıkta olmasına rağmen yine eş zamanlı antinötrino ve nötrino akışı sanal olarak tespit edildi. Eğer ikisi de gerçek anlamda gözlemlenebilmiş olsaydı, kütleçekimsel etkileşimdeki fark çok küçük olurdu. Nötrino detektörleri antinötrino ile nötrinoyu birbirinden iyi ayırt edemiyor ve aslında ikisi arasında bir fark olmayabilir. Bazı fizikçiler gözlemlenmiş nötirinoların devamlı (sıralı) nötrino olma olasılığının %10'dan az olduğunu iddia etmekte. Diğer bir tahmin ise %1den düşük olduğu yönünde [6] Ne yazık ki, bu değerlerin geliştirilmesi yakın zaman için pek mümkün değil. Süpernova 1987A'ya en yakın, bilinen son  süpernova (G1.9+0.3)1867'de gerçekleşmişti.[7]

Fairbank deneyleri

Fizikçi William Fairbank elektronların ve pozitronların kütleçekim ivmelerini doğrudan ölçmek için laboratuvar deneyleri yapma girişiminde bulundu. Fakat bu parçacıkların yük/kütle oranı çok büyük olduğu için elektromanyetik etki deneye engel oldu.

Parçacık seviyesindeki kütleçekim kuvvetlerini doğrudan gözlemlemek oldukça zor. Yüklü parçacıklarda, elektromanyetik kuvvet ondan çok daha zayıf olan kütleçekim etkileşimini baskılar. Nötral antimaddedeki antiparçacıkların bile -antihidrojen gibi- deney ekipmanındaki eşlerinden uzak tutulması gerekir ki bu da çok güçlü elektromanyetik alan gerektirir. Bu alan, örneğin atomik formdaki kapandaki, Dünyanın antiparçacığa ve yakınındaki test kütlesine uyguladığı kütleçekimini kolayca baskılayabilecek bir kuvvet üretir. Bütün antiparçacık üretim yöntemleri yüksek enerjili antimadde parçacıklarıyla sonuçlandığı için, kütleçekim etkilerini gözlemlemek için gereken soğutma sistemi detaylı deneysel teknikler ve dikkatli kontrol gerektirir.

Soğuk nötr antihidrojen deneyleri

2010 yılından bu yana soğuk antihidrojen üretimi CERN'deki ATHENA, ATRAP ve ALPHA deneyleriyle mümkün hale geldi. Elektriksel olarak nötr olan bir antihidrojenin, Dünyayla antimadde parçacığı arasındaki kütleçekim etkileşiminin doğrudan ölçümünü mümkün kılması gerekir. 2013'te antihidrojen deneylerinde ALPHA düzeneğinden salınan atomlar serbest düşüşle kabaca antimadde kütleçekimini sınırladılar.[8] Bu kabaca sınırlama göreceli olarak %±100 hassasiyette olduğu için yine kütleçekimin işaretini söyleyebilmek için yetersizdi. Gelecekte yapılacak deneylerde, AEGIS ve GBAR gibi antihidrojen ışınları veya ALPHA gibi sıkıştırılmış antihidrojenler hassasiyeti arttırıp antimadde üzerindeki kütleçekimle ilgili daha net sonuçlara varılmasını sağlayabilir.[9]

Madde ve antimadde arasındaki kütleçekim tepkisine karşıt argümanlar

1932'de antimadde ilk keşfedildiğinde, fizikçiler onun kütleçekime nasıl tepki vereceğini merak ettiler. Yaptıkları analizler de antimaddenin maddeyle aynı mı yoksa tam tersi bir tepki mi  vereceği üzerine  yoğunlaşmıştı. Ortaya atılan birkaç teori bazı fizikçileri antimaddenin maddeyle aynı tepkiyi vermesi gerektiği yönünde düşünmeye itmişti. Onlara göre maddeyle antimadde arasındaki kütleçekim tepkisi mantıksızdı çünkü bunun gerçekleşmesi kütlenin korunumu ve boşluğun kararlılığına ters düşüyordu. Ayrıca Eötvös'ün zayıf eşdeğerlik prensibiyle ilgili test sonuçlarına da uymuyordu. Bu erken teorik yorumların birçoğu sonradan çürütüldü.[10]

Denklik ilkesi

Eşdeğerlik İlkesine göre antimaddeye etki eden kütleçekim normal maddeye etki edenle aynı olmalıdır. Dolayısıyla madde ve antimadde arasında kütleçekimsel bir tepki oluşmaması gerekir. Ayrıca standart model çerçevesinde kendi kendinin antiparçacıkları olan fotonlar, yapılan deneylerde genel görelilik teorisinde tahmin edildiği gibi normal maddenin kütleçekim alanıyla etkileşime girdi. Bu da maddeyle antimaddenin birbirinini ittiğini açıklayacak başka bir teori gerektirdi.

CPT teoremi

CPT teoremine göre (burada C yük, P eşitlik T ise zamanın terse dönümünü temsil etmekte) maddeyle onun antimadde karşılığı arasındaki özellik farkları C-ters dönümü tarafından izah edilebilir. C-ters dönümü kütleyi etkilemediğinden bu teoreme göre maddeyle antimaddeye etki eden kütleçekimsel kütle aynı olmalı.[11] Bu durumda tepkisel kütleçekim bu teoremin dışında kalır çünkü tepkisel kütleçekim olması madde ve antimadde arasındaki gözlemlenebilen kütleçekimin farklı işaretlere sahip olmasını gerektirir.

Morrison savı

1958'de, Philip Morrison antikütleçekiminin enerjinin korunumuna aykırı olacağını iddia etti. Eğer madde ve antimadde zıt kütleçekimlere sahip olsaydı, parçacık-antiparçacık çiftinin boyunu değiştirmek hiç enerji gerektirmezdi. Fakat, ışık kütleçekim potansiyelinde ilerlerken, frekans ve enerjisi yer değiştiriyor. Morrison'a göre enerji madde ve antimaddenin tek yükseklikte üretilip sonra yükseltilmesiyle oluşuyor, çünkü foton üretiminde harcanan enerji onu yok etmek için gereken enerjiden daha azdı.[12] Ancak daha sonradan antikütleçekimin termodinamiğin ikinci yasasına aykırı olmadığı bulundu.[13]

Schiff savı

Daha sonra, 1958 yılında, Leonard l. Schiff antikütleçekimin Eötvös'ün deneyinin sonuçlarına ters düştüğünü göstermek için kuantum alan teorisini kullandı.[14] Ancak, Schiff'in kullandığı renormalizasyon tekniği çok ağır eleştirildi ve çalışması yetersiz görüldü.[10] 2014'te aynı iddia Cabbolet tarafından tekrar ortaya atıldı ama bu sadece standart modelle kütleçekimsel tepki arasındaki uyuşmazlığı göstermekle kaldı.[15]

Good savı

1961'de, Myron L. Good antikütleçekimin kaonların yenilenmesi sırasında kabul edilemez çoklukta CP(elektrik yükü ve eşitlik) bozunumu gözlemlenmesi sonucu ortaya çıkacağını iddia etti.[16] O zamanlar CP bozunumu henüz gözlemlenmemişti ama Good'un iddiasının büyük potansiyel taşıdığı düşünüldü. Gabriel Chardin bu iddianın göreceli potansiyel bakımından yeniden düzenlenmesiyle bu bozunumun bir miktar kaon yenilenmesi sonucu ortaya çıkabileceğini buldu.[17] Sonrasında kendi K mezon modelini temel alarak antikütleçekimin aslında CP bozunumunun potansiyel açıklaması olduğunu iddia etti. Vardığı sonuçlar 1992'ye kadar sadece iddia olarak kaldı fakat sonrasında B mezonlarındaki CP bozunumu üzerine yapılan çalışmalar bu açıklamaların doğru olmadığını gösterdi.

Gerard 't Hooft savı

Gerardus 't Hooft'a göre, her fizikçi kütleçekimsel tepki fikrindeki problemi fark eder: eğer bir topu geri düşmesi için yukarı atarsak, yaptığı hareket simetrik olur; ve bu yüzden, top zıt zaman boyutunda da aşağı düşer.[18] Madde parçacığı zıt zaman boyutunda antiparçacık olduğu için, Hooft'un iddiasına göre antimadde Dünyaya normal maddeymiş gibi düşer. Fakat, Cabbolet bunun hatalı olduğunu ve sadece antimaddenin antidünyaya düştüğünü kanıtladığını söyledi. [19]

Kütleçekim tepkisiyle ilgili teoriler

  • Madde-antimadde arasındaki kütleçekim tepkisiyle ilgili klasik fiziksel olmayan ilk ilkeler Cabbolet tarafından yayımlandı.[11][20] Yeni matematiksel biçimlerin, fiziksel konseptlerin olduğu, kuantum mekaniği ve genel görelilikle pek uyuşmayan fizik için yeni bir dil kullandığı Temel İşleyiş Teorisini tanıttı. Fikrinin temeli elektron, proton, nötron ve onların antimadde karşılıkları gibi kütlesi sıfır olmayan parçacıkların, parçacık ve dalga arasındaki geçiş adımını ortaya koymalarıdır. Kütleçekim dalga benzeri durumdadır ve teoriye göre protonun dalga benzeri durumuyla antiprotonunki Dünyanın kütleçekim alanına farklı tepki verebilir.
  • Ek olarak, Villata antimaddenin antikütleçekiminin CPT teoremi ile genişletilmiş Genel Göreliliğin habercisi olduğunu iddia etti.[21][22][23] Bu teorinin temeli C(yük), P(eşitlik) ve T(ters zaman) işleçlerinin, antimadde ve kütleçekim alanı içindeki normal maddenin davranışlarını açıklamayı sağlaması için yeni bir eşitlik bulmak adına genel görelilik eşitliklerinde kullanılabilir olması. Bu yeni eşitlik, madde ve antimaddenin tepkisini öngörebilir. Fakat, bu teorinin uygulama alanının yöntemsel ve ontolojik temelinin mikrokozmosu kapsayamayacağı düşünüldü.[24] Bu düşünceler hemen sonrasında Villata tarafından azledildi.[25]

Başka yazarlar[26][27][28] madde-antimadde arası kütleçekim tepkisini kozmolojik gözlemleri açıklamak için kullansalar da bunlar kütleçekim tepkisinin fiziksel ilkelerine uymamaktadır.

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ Andresen, G. B.; Ashkezari, M. D.; Baquero-Ruiz, M.; Bertsche, W.; Bowe, P. D.; Butler, E.; Cesar, C. L.; Chapman, S.; Charlton, M.; Deller, A.; Eriksson, S.; Fajans, J.; Friesen, T.; Fujiwara, M. C.; Gill, D. R.; Gutierrez, A.; Hangst, J. S.; Hardy, W. N.; Hayden, M. E.; Humphries, A. J.; Hydomako, R.; Jenkins, M. J.; Jonsell, S.; Jørgensen, L. V.; Kurchaninov, L.; Madsen, N.; Menary, S.; Nolan, P.; Olchanski, K.; Olin, A. (2010). "Trapped antihydrogen". Nature. 468 (7324). ss. 673-676. Bibcode:2010Natur.468..673A. doi:10.1038/nature09610. PMID 21085118. 
  2. ^ Andresen, G. B.; Ashkezari, M. D.; Baquero-Ruiz, M.; Bertsche, W.; Bowe, P. D.; Butler, E.; Cesar, C. L.; Charlton, M.; Deller, A.; Eriksson, S.; Fajans, J.; Friesen, T.; Fujiwara, M. C.; Gill, D. R.; Gutierrez, A.; Hangst, J. S.; Hardy, W. N.; Hayano, R. S.; Hayden, M. E.; Humphries, A. J.; Hydomako, R.; Jonsell, S.; Kemp, S. L.; Kurchaninov, L.; Madsen, N.; Menary, S.; Nolan, P.; Olchanski, K.; Olin, A.; Pusa, P. (2011). "Confinement of antihydrogen for 1,000 seconds". Nature Physics. 7 (7). s. 558. arXiv:1104.4982 $2. Bibcode:2011NatPh...7..558A. doi:10.1038/NPHYS2025. 
  3. ^ Gabrielse, G.; Kalra, R.; Kolthammer, W. S.; McConnell, R.; Richerme, P.; Grzonka, D.; Oelert, W.; Sefzick, T.; Zielinski, M.; Fitzakerley, D. W.; George, M. C.; Hessels, E. A.; Storry, C. H.; Weel, M.; Müllers, A.; Walz, J. (2012). "Trapped Antihydrogen in Its Ground State". Physical Review Letters. 108 (11). arXiv:1201.2717 $2. Bibcode:2012PhRvL.108k3002G. doi:10.1103/PhysRevLett.108.113002. 
  4. ^ Amole, C.; Ashkezari, M. D.; Baquero-Ruiz, M.; Bertsche, W.; Butler, E.; Capra, A.; Cesar, C. L.; Charlton, M.; Eriksson, S.; Fajans, J.; Friesen, T.; Fujiwara, M. C.; Gill, D. R.; Gutierrez, A.; Hangst, J. S.; Hardy, W. N.; Hayden, M. E.; Isaac, C. A.; Jonsell, S.; Kurchaninov, L.; Little, A.; Madsen, N.; McKenna, J. T. K.; Menary, S.; Napoli, S. C.; Nolan, P.; Olin, A.; Pusa, P.; Rasmussen, C. Ø; Robicheaux, F.; Sarid, E.; Silveira, D. M.; So, C.; Thompson, R. I.; van der Werf, D. P.; Wurtele, J. S.; Zhmoginov, A. I.; Charman, A. E. (2013). "Description and first application of a new technique to measure the gravitational mass of antihydrogen". Nature Communications. Cilt 4. s. 1785. Bibcode:2013NatCo...4E1785A. doi:10.1038/ncomms2787. PMC 3644108 $2. PMID 23653197. 
  5. ^ Goldman, Hughes and Nieto, "Gravity and antimatter", Scientific American, volume 258, March 1988, pages 48-56.
  6. ^ S. Pakvasa, W. A. Simmons, and T. J. Weiler, Test of equivalence principle for neutrinos and antineutrinos, Physical Review Letters D 39, (1989) pages 1761-1763.
  7. ^ The Youngest Galactic Supernova Remnant 23 Ekim 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Accessed February 24, 2009
  8. ^ Amole, C.; Charman, M. D.; Amole, M.; Ashkezari, W.; Baquero-Ruiz, E.; Bertsche, A.; Butler, C. L.; Capra, M.; Cesar, S.; Charlton, J.; Eriksson, T.; Fajans, M. C.; Friesen, D. R.; Fujiwara, A.; Gill, J. S.; Gutierrez, W. N.; Hangst, M. E.; Hardy, C. A.; Hayden, S.; Isaac, L.; Jonsell, A.; Kurchaninov, N.; Little, J. T. K.; Madsen, S.; McKenna, S. C.; Menary, P.; Napoli, A.; Nolan, P.; Olin, C. Ø.; Pusa, F. (2013). "Description and first application of a new technique to measure the gravitational mass of antihydrogen". Nature Communications. Cilt 4. ss. 1785-. Bibcode:2013NatCo...4E1785A. doi:10.1038/ncomms2787. PMC 3644108 $2. PMID 23653197. 
  9. ^ Amos, Jonathan (6 Haziran 2011). "BBC News - Antimatter atoms are corralled even longer". Bbc.co.uk. 13 Kasım 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 3 Eylül 2013. 
  10. ^ a b M.M. Nieto and T. Goldman, The arguments against "antigravity" and the gravitational acceleration of antimatter, Physics Reports 205 (1991) 221-281. -note: errata issued in 1992 in volume 216
  11. ^ a b M.J.T.F. Cabbolet Elementary Process Theory: a formal axiomatic system with a potential application as a foundational framework for physics underlying gravitational repulsion of matter and antimatter 3 Ağustos 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Annalen der Physik 522(10), 699-738 (2010)
  12. ^ P. Morrison, Approximate Nature of Physical Symmetries American Journal of Physics 26 (1958) 358-368.
  13. ^ G. Chardin, CP violation and antigravity (revisited), Nuclear Physics A 558 (1993) 477c.
  14. ^ L.I. Schiff, Proceedings of the National Academy of Sciences 45 (1959) 69; Sign of the Gravitational Mass of a Positron, Physical Review Letters 1 (1958) 254-255.
  15. ^ M.J.T.F. Cabbolet, Incompatibility of QED/QCD and repulsive gravity, and implications for some recent approaches to dark energy 11 Mart 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Astrophysics and Space Science 350(2),777-780 (2014)
  16. ^ Myron L. Good, K20 and the Equivalence Principle 27 Eylül 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Physical Review 121 (1961) 311-313.
  17. ^ G. Chardin and J.-M. Rax, CP violation.
  18. ^ G. 't Hooft, Spookrijders in de wetenschap (in Dutch) 17 Nisan 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., DUB (2014)
  19. ^ M.J.T.F. Cabbolet, 't Hooft slaat plank mis over spookrijders (in Dutch) 1 Mart 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., DUB (2014)
  20. ^ M.J.T.F. Cabbolet Addendum to the Elementary Process Theory 3 Ağustos 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Annalen der Physik 523(12),990-994 (2011)
  21. ^ M. Villata, CPT symmetry and antimatter gravity in general relativity 15 Ağustos 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., 2011, EPL (Europhysics Letters) 94, 20001
  22. ^ M. Villata, On the nature of dark energy: the lattice Universe 4 Mart 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., 2013, Astrophysics and Space Science 345, 1.
  23. ^ M. Villata, The matter-antimatter interpretation of Kerr spacetime 3 Mayıs 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., 2015, Annalen der Physik 527, 507.
  24. ^ M.J.T.F. Cabbolet, Comment to a paper of M. Villata on antigravity[] Astrophysics and Space Science 337(1), 5-7 (2012)
  25. ^ M. Villata, Reply to "comment to a paper of M. Villata on antigravity" 4 Haziran 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Astrophysics and Space Science 337(1), 15-17 (2012)
  26. ^ L. Blanchet, A. le Tiec, Model of dark matter and dark energy based on gravitational polarization 11 Aralık 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Physical Review D 78, 024031 (2008)
  27. ^ D.S. Hajdukovic, Is dark matter an illusion created by the gravitational polarization of the quantum vacuum? 4 Mart 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Astrophysics and Space Science 334(2), 215--218 (2011)
  28. ^ A. Benoit-Lévy and G. Chardin, Introducing the Dirac-Milne universe 18 Şubat 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Astronomy and Astrophysics 537, A78 (2012)

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Genel görelilik</span> kütle-zaman ilişkisini tanımlayan teori

Genel görelilik teorisi, 1915'te Albert Einstein tarafından yayımlanan, kütleçekimin geometrik teorisidir ve modern fizikte kütle çekiminin güncel açıklamasıdır. Genel görelilik, özel göreliliği ve Newton'un evrensel çekim yasasını genelleştirerek, yerçekimin uzay ve zamanın veya dört boyutlu uzayzamanın geometrik bir özelliği olarak birleşik bir tanımını sağlar. Özellikle uzayzaman eğriliğine maruz kalmış maddenin ve radyasyonun, enerjisi ve momentumuyla doğrudan ilişkilidir. Bu ilişki, kısmi bir diferansiyel denklemler sistemi olan Einstein alan denklemleriyle belirlenir.

<span class="mw-page-title-main">Elektron</span> Temel elektrik yüküne sahip atomaltı parçacık

Elektron, eksi bir temel elektrik yüküne sahip bir atomaltı parçacıktır. Lepton parçacık ailesinin ilk nesline aittir ve bileşenleri ya da bilinen bir alt yapıları olmadığından genellikle temel parçacıklar olarak düşünülürler. Kütleleri, protonların yaklaşık olarak 1/1836'sı kadardır. Kuantum mekaniği özellikleri arasında, indirgenmiş Planck sabiti (ħ) biriminde ifade edilen, yarım tam sayı değerinde içsel bir açısal momentum (spin) vardır. Fermiyon olmasından ötürü, Pauli dışarlama ilkesi gereğince iki elektron aynı kuantum durumunda bulunamaz. Temel parçacıkların tamamı gibi hem parçacık hem dalga özelliklerini gösterir ve bu sayede diğer parçacıklarla çarpışabilir ya da kırınabilirler.

Fizikte, kütle, Newton'un ikinci yasasından yararlanılarak tanımlandığında cismin herhangi bir kuvvet tarafından ivmelenmeye karşı gösterdiği dirençtir. Doğal olarak kütlesi olan bir cisim eylemsizliğe sahiptir. Kütleçekim kuramına göre, kütle kütleçekim etkileşmesinin büyüklüğünü de belirleyen bir çarpandır (parametredir) ve eşdeğerlik ilkesinden yola çıkılarak bir cismin kütlesi kütleçekimden elde edilebilir. Ama kütle ve ağırlık birbirinden farklı kavramlardır. Ağırlık cismin hangi cisim tarafından kütleçekime maruz kaldığına göre ve konumuna göre değişebilir.

<span class="mw-page-title-main">Parçacık fiziği</span>

Parçacık fiziği, maddeyi ve ışınımı oluşturan parçacıkların doğasını araştıran bir fizik dalıdır. Parçacık kelimesi birçok küçük nesneyi andırsa da, parçacık fiziği genellikle gözlemlenebilen, indirgenemez en küçük parçacıkları ve onların davranışlarını anlamak için gerekli temel etkileşimleri araştırır. Şu anki anlayışımıza göre bu temel parçacıklar, onların etkileşimlerini de açıklayan kuantum alanlarının uyarımlarıdırlar. Günümüzde, bu temel parçacıkları ve alanları dinamikleriyle birlikte açıklayan en etkin teori Standart Model olarak adlandırılmaktadır. Bu yüzden günümüz parçacık fiziği genellikle Standart Modeli ve onun olası uzantılarını inceler.

<span class="mw-page-title-main">Karanlık madde</span> evrenin %23 kadarını oluşturan gizemli bir madde türü

Karanlık madde, astrofizikte, elektromanyetik dalgalarla etkileşime girmeyen, varlığı yalnız diğer maddeler üzerindeki kütleçekimsel etkisi ile belirlenebilen varsayımsal maddelere denir. Karanlık maddelerin varlığını belirlemek için gök adaların döngüsel hızlarından, gök adaların diğer gök adalar içerisindeki yörüngesel hızlarından, geri planda yer alan maddelere uyguladığı kütleçekimsel mercekleme özelliğinden ve gök adaların içerisindeki sıcak gazların sıcaklık dağılımından yararlanılır. İncelemeler, gök adalarda, gök ada gruplarında ve Evren'de, görülebilen maddelerden çok daha fazla karanlık madde olduğunu göstermektedir. Karanlık maddelerin bileşenleri tamamen bilinmemekle birlikte, WIMP'ler, aksiyonlar, sıradan ve ağır nötrinolar, gezegenler ve sönmüş yıldızlarla birlikte verilen isim MACHO'lar ile ışıma yapmayan gaz bulutlarından oluşur.

Parçacık fiziğinde şu anda bilinen ve kuramsal olan temel parçacıkları ve bu parçacıklarla oluşturulabilen bileşik parçacıkları içeren listedir.

W ve Z bozonları, zayıf etkileşime aracılık eden temel parçacıklardır. Bu bozonların keşfi parçacık fiziğinin Standart Modeli için büyük bir başarının müjdecisi oldu.

<span class="mw-page-title-main">Karanlık enerji</span> Evrenin yaklaşık 4/3 nü oluşturan ve evreni durmadan genişleten bir enerji türü

Karanlık enerji, fiziksel evrenbilimde, astronomide, astrofizikte ve gök mekaniğinde, evreni sürekli genişlettiği ve galaksileri birbirlerinden uzaklaştırdığı varsayılan bir enerji türüdür.

<span class="mw-page-title-main">Temel parçacık</span> Başka parçacıklardan oluştuğu bilinmeyen parçacıklar.

Temel parçacıklar, bilinen hiçbir alt yapısı olmayan parçacıklardır. Bu parçacıklar evreni oluşturan maddelerin temel yapıtaşıdır. Standart Model'de kuarklar, leptonlar ve ayar bozonları temel taneciklerdir.

<span class="mw-page-title-main">Kütleçekimsel dalga</span>

Kütleçekimsel dalga veya kütleçekim dalgası (KÇD), fizikte uzayzaman eğriliğinde oluşan kırışıklık olup kaynağından dışarıya doğru bir dalga olarak yayılır. Albert Einstein tarafından 1915'te varlığı öngörülen bu dalgalar, Genel Relativite Teorisi'ne dayanarak kütleçekimsel ışıma şeklinde enerji naklederler. Tespit edilebilir kütleçekimsel dalga kaynakları, beyaz cüce, nötron yıldızı veya kara delik içeren çift yıldız sistemleri olabilir. Kütleçekimsel dalgaların varlığı, kendisiyle fiziksel etkileşimlerin yayılma hızını sınırlama kavramını getiren ve genel relativite ile ilgili Lorentz değişmezliğinin muhtemel bir sonucudur. Bu dalgaların, etkileşim hızını sonsuz olarak kabul eden Newton'un Çekim Teorisi'nde varlığı mümkün değildir.

<span class="mw-page-title-main">Kütleçekimsel çökme</span> Bir astronomik cismin kütleçekim etkisiyle büzülmesi

Kütleçekimsel çökme astronomik objelerin sahip olduğu kütleçekim etkisinden dolayı diğer objeleri kendi merkezine doğru çekmesidir. Herhangi bir stabil objede bu kütleçekim tam tersi yönünde etkileyen iç basınç ile karşılıklı olarak dengelenmektedir. Eğer kütleçekim dışarı yönde etkiyen iç basınçtan daha fazla olursa bu denge durumu bozulur ve madde içeri doğru çökmeye başlar. Bu çöküş iç basıncı artırıp maddeyi kütleçekim ile dengeleyecek noktaya gelene kadar devam eder. Bu durum böylece devam eder.

<span class="mw-page-title-main">Kütleçekimsel merceklenme</span> Işığın bükülmesi

Kütleçekimsel merceklenme, uzaktaki bir kaynak ile gözlemci arasındaki madde dağılımını ifade eder. Bu kaynaktan gelen ışığın, gözlemciye doğru yolculuk ederken, kütleçekimsel merceklenme olayı sayesinde bükülmesi yeteneğidir. Bu etki, Einstein'in genel görelilik teorisinin tahminlerinden biridir ve kütleçekimsel merceklenme olarak bilinir.

Anti-kütleçekimi, kütleçekim etkisinden bağımsız bir alan veya obje yaratma düşüncesidir. Bu, serbest düşme veya yörünge olduğu gibi kütleçekimi altında ağırlığın azalması ya da kütleçekim gücünü elektromanyetizma veya aerodinamik kaldırma gibi birtakım başka güçlerle dengeleme anlamına gelmez. Anti-kütleçekimi bilimkurguda da yinelenen bir kavramdır, özellikle de uzay aracı sevki bağalamında. Buna H.G. Wells’in Ay'da ilk insanlar kitabındaki kütleçekimini bloklayan cisim “Cavorite” örnek olarak verilebilir. Newton’un evrensel kütleçekim yasasına göre kütleçekimi, bilinmeyen birtakım yollarla iletilen bir dış kuvetti. 20. yüzyılda Newton'un kuramının yerini genel görelilik aldı. Genel göreliliğe göre göre kütleçekimi, bir güç değil; uzay zamanı geometrisinin sonucudur. Kurama göre, özellikle sağlanmış bazı koşullar haricinde Anti-kütleçekimi imkânsızdır.

F. Takayama and M. Yamaguchi, Phys. Lett. B 485 (2000)Genel görelilik ve Süpersimetri teorilerinin birleştirilmesi ile süper kütleçekimi oluşmuştur. Gravitino (G͂), graviton denilen varsayılmış parçacığın, süper simetrideki kalibretik Fermiyonudur. Bu parçacık, Kara madde için bir aday olarak önerilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Negatif kütle</span>

Negatif kütle, teorik fizikte normal kütlenin zıt işaretlisi olan varsayımsal madde kavramıdır, örneğin -2 kg. Bu durum bir ya da daha fazla enerji koşulunu ihlal eder ve negatif kütle için çekimin kuvvet olması gerektiği ve pozitif yönlü ivmeye sahip olması gerektiği anlaşmazlığından kaynaklanan bazı garip özellikler gösterir. Negatif kütle, solucan deliği inşa etme gibi bazı kuramsal teorilerde kullanılır. Egzotik maddeye benzeyen en yakın bilinen örnek Casimir etkisi tarafından üretilen sözde negatif basınç yoğunluğunun alanıdır. Genel izafiyet teorisinin kütleçekimini ve pozitif, negatif enerji yüklerinin hareket yasasını iyi tanımlamasına rağmen negatif kütle dolayısıyla başka temel kuvvetleri içermez. Diğer yandan, standart model, temel parçacıkları ve diğer temel kuvvetleri iyi tanımlamasına ve kütleçekimi kütle merkezini ve eylemsizliği derinlemesine içermesine rağmen kütleçekimini içermez. Negatif kütlenin kavramının daha iyi anlaşılabilmesi için kütleçekimini açık bir şekilde ifade eden modelle birlikte diğer temel kuvvetler de gerekebilir.

<span class="mw-page-title-main">Antimadde roketi</span>

Antimadde roketi, güç kaynağı olarak antimadde kullanması önerilen bir roket sınıfıdır. Bu hedefi gerçekleştirmeye kalkışan birçok tasarım vardır. Bu tür roketlerin yararı madde-antimadde karışımının değişmez kütlesinin büyük bir kısmının antimadde roketlerinin diğer önerilen roket sınıflarından çok daha fazla enerji yoğunluğunun ve özgül itici kuvvetinin olmasını sağlayan enerjiye dönüşebilmesidir.

Fizikte, ayna maddesi, gölge maddesi ya da Alice maddesi olarak da adlandırılır, sıradan maddeye varsayımsal bir karşılıktır. Modern fizik mekansal simetriyi üç temel tipte inceler: yansıma, dönme ve öteleme. Bilinen element parçacıkları dönme ve öteleme ile ilgilidir, ayna yansıma simetrisi ile değil . Dört temel etkileşimden –elektro manyetizm, güçlü etkileşim, zayıf etkileşim ve yerçekimi- sadece zayıf etkileşim eşitliği bozabilir (parity). Zayıf etkileşimler içinde parite ihlali ilk kez 1956 yılında τ-θ bulmaca için bir çözüm olarak Tsung Dao Lee ve Chen Ning Yang tarafından kabul edildi. Zayıf etkileşimine eşitlik(parity) durumunda değişip değişmediğini test etmeye yönelik bir dizi deney önerdiler. Bilinen parçacıkların zayıf etkileşim eşitliğini ihlal ettiği bu deneyler yarım yıl sonra yapıldı ve onaylandı.Fakat parçacık içeriği büyütülür ise parite simetri doğanın temel bir simetrisi olarak restore edilebilir, bu nedenle her parçacığın bir ayna ortağı vardır. Temel fikirler daha geriye dayansa da bu teorinin modern formu 1991 de açıklanmıştır. Ayna parçacıkları kendi aralarında sıradan parçacıklarla aynı şekilde etkileşime geçerler. Ama sırdan parçacıklar solak etkileşim gösterirken aya parçacıkları sağlak gösterir. Bu nedenle, her sıradan parçacık için bir ayna parçacığının olması şartıyla, ayna yansıma simetrisi doğanın tam bir simetrisi olarak kabul edilebilir. Eşitlik te kendiliğinden Higgs potansiyeline bağlı olarak bozulabilir. Bozulmamış eşit simetri durumda parçacık kütleleri ayna partnerleriyle aynı olur, bozulmuş eşit simetri durumda ise ayna partnerleri daha hafif ya da ağır olur. Ayna maddesi,eğer varsa, sıradan madde ile zayıf etkileşime girmesi gerekir. Çünkü ayna parçacıkları arasındaki etkileşim ayna bozonları aracılığıyla oluşur. Graviton istinasıyla,bilinen bozonlardan hiçbiri, onların ayna partneriyle özdeş olamaz. Ayna maddesi ve sıradan maddeler birbirini sadece kuvvetler vasıtasıyla etkilerken; yerçekimi, ayna bozonları ve sıradan bozonların karrışımlarının kinetic kuvvetidir ya da Holdom parçacıklarının değşim kuvvetidir. Bu karşılıklı etkileşimler sadece çok zayıf olabilir. Ayna parçacıkları, bu yüzden evrendeki karanlık maddenin sonuçları olduğu varsayılır.

Nötrino salınımları, üretilen ve belirli bir lepton türü olan bir nötrinonun daha sonradan farklı bir tür olarak ölçülebilmesine denen bir kuantum mekaniği fenomenidir. Uzaya yayılan nötrinoların türleri periyodik olarak değişir.

Parçacık fiziğinde, Yük-Parite (YP) ihlali, kabul edilen YP-simetrisinin bir ihlalidir: Y-simetrisinin ve P-simetrisinin birleşimi. YP-simetrisi, bir parçacık antiparçacığı ile değiş-tokuş edildiğinde ve uzaysal koordinatları ters çevrildiğinde fizik kurallarının aynı kalacağını belirtir. YP ihlalinin nötr kaonların bozunumuyla yapılan keşfi, bulucuları James Cronin ve Val Fitch için 1964 yılında Nobel Fizik Ödülü ile sonuçlanmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Antihidrojen</span>

Antihidrojen, hidrojenin antimadde karşılığıdır. Hidrojen atomu bir elektron ve protondan oluşurken, antihidrojen atomu bir pozitron ve antiprotondan oluşur. Bilim insanları antihidrojeni inceleyerek, baryon asimetrisi sorunu olarak bilinen gözlemlenebilir evrende neden antimaddeden daha fazla maddenin olduğu sorusuna ışık tutabileceğini ummaktadır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.