International Physics Masterclasses

Standart Model

Yüksek Enerji Parçacık Fiziği maddeyi oluşturan temel parçacıkları ve onların birbirleriyle olan etkileşimlerini inceleyen alandır. Bu alanla ilgili bildiklerimizi zarafetle özetleyen Standart Model, üç gruba ayrılmış maddenin temel yapıtaşlarının (kuarklar, leptonlar ve onların karşıt parçacıkları aşağıda görülebileceği gibi) birbirleriyle olan etkileşimlerini açıklar.

Elektromanyetik, zayıf ve güçlü kuvvetler değişim bozonları tarafından iletilirler ve korunum yasalarıyla ilintili bazı temel simetriler tarafından teoride ortaya çıkarlar. Sonsuz menzilli elektromanyetik kuvvet kütlesiz foton tarafından taşınır ve elektrik yükü korunur. Kısa menzilli güçlü kuvvet ise kütlesiz gluonlar tarafından taşınırken, bu kuvvetin olduğu etkileşimlerde renk yükü korunur.

Yüksek enerjilerde elektromanyetik kuvvet ile zayıf kuvvet, birleştirilmiş elektrozayıf kuvvet olarak tanımlanabilir. Kütleli W ve Z bozonları zayıf kuvvetin kısa menzilli yapısıyla uyumludur. Bizden gizlenmiş olan zayıf yük ise elektrik yükünden farklı olarak korunmaz.

Parçacıkların kütlelerinin çok küçük olması durumu, kütle çekimini diğer bu üç kuvvetin yanında ihmal edilebilir kılar.

Leptonlar serbest parçacıklardır. Yüklü olmaları durumunda (e-, μ-, τ-) hem elektromanyetik hem de zayıf kuvvetler vasıtasıyla etkileşiler. Nötr olurlarsa (nötrinolar: νe, νμ, ντ) sadece zayıf kuvvet yardımıyla etkileşiler. Kuarklar ise var olan bütün etkileşimlere duyarlıdır. Doğada serbest kuark gözlemlemek imkansızdır: Sadece, kuarkların bileşiminden oluşan ve en iyi bilinenleri proton ve nötron olan hadronları gözlemleyebiliyoruz.

Parçacıkların kütleli olmaları elektrozayıf simetriyi kıracaktır ve eldeki teoriyi öngörülemez kılmaktadır. Bunu durumu önlemek için, Higgs mekanizması boşluğu sadece zayıf yük taşıyan bir alanla doldurarak simetriyi anlık olarak kırar. Zayıf yüke sahip parçacıklar (W ve Z bozonları, kuarklar and leptonlar ve Higgs bozonu, H) Higgs alanıyla etkileşmelerinden dolayı yavaşlarlar ve bu etkileşimden kütle kazanırlar. Higgs bozonunun kütlesi, mH, Higgs mekanizması tarafından öngörülememektedir.

Uzun zamandır beklenen Higgs bozonunun keşfedilmesi Temmuz 2012'de ATLAS ve CMS deneylerinin işbirliği ile açıklanmıştır. Higgs Bozonu yaklaşık 125 GeV'lik bir kütleye sahiptir.

CERN'deki bilim adamları Higgs bozonunun gerçekten Higgs mekanizması tarafından öngörülen özellikleri sağlayıp sağlamadığını üzerine hala çalışmaktadırlar. "Z-Yolunu" takip ederek tıpkı bilim adamlarının birkaç yıl önce bulduğu gibi Higgs bozonunu bulma fırsatına sahipsiniz!