Asrın'ın Paradigmaları

Higgs Mekanizması

Alıntı: Kütlenin en eski bilimsel tanımlarından biri, Isaac Newton’un 1687’de ilk defa yayımlanan [ilk defa 1687’de yayımlanan] ünlü Principia’sındaki* klasik mekanikteki hareket yasalarındaki tanımıdır. Kütlenin nasıl bir mekanizma sonucu oluştuğu, Standart Model’deki tanımı, günümüz parçacık fiziğinin en önemli konularından biri. Standart Model, özellikle geçtiğimiz yüzyılın başında temelleri atılan modern fizikteki gelişmelerin sonucu, kuantum fiziği ve görelilikle ilgili fizik temel alınarak geliştirilen, temel parçacıkların ve kuvvetlerin modeli olarak tanımlanmıştır.

1964’te Peter Higgs, R. Brouti, F. Englert ve G. S. Guralnik, C. R. Hagen ve T.W. B. Kibble’ın geliştirdiği ve Higgs mekanizması diye isimlendirilen kuramsal modele göre Büyük Patlama’dan sonra tüm parçacıklar kütlesizdi. Evren soğudukça Higgs alanı ve onunla ilişkilendirilen Higgs parçacığı (Higgs bozonu) tüm evreni kapladı. Bu kurama göre bütün temel parçacıklar Higgs alanı içinde yüzerler**, bu etkileşim sayesinde her parçacık kütle kazanır. Yani kütlenin, parçacıkların içsel bir özelliği olmadığı sonradan edinilebilen özellik olduğu varsayılıyor. Parçacıklar Higgs alanı ile değişik şiddetlerde etkileşir, bazıları ağır olur bazıları hafif kalır, bazıları ise Higgs alanını hiç hissetmezler. Higgs alanı bir kuvvet değildir, parçacıkları hızlandırmaz, enerji aktarmaz ama kütlesiz olanlar hariç bütün parçacıklarla etkileşir ve onlara kütle kazandırır. Higgs bozonu ise bir parçacıktır. Higgs alanı ile diğer parçacıklar gibi etkileşip kütle kazanır. Kuantum kuramında her alanın aracı bir parçacığı var: Elektromanyetik alanın parçacığı foton iken, radyoaktiviteden sorumlu zayıf kuvvet alanının parçacıkları ise W ve Z bozonları. Bu çerçevede Higgs bozonu, bir aracı parçacık olarak*** düşünülebilir.

Higgs alanının varlığını deneylerde gözleyemeyiz, ancak Higgs bozonunu gözlemleyebilmek bu alanın varlığına da kanıt olacaktır. Higgs bozonu diğer kütleli parçacıklarla etkileştiği için parçacık çarpıştırıcılarında yaratılabilir ve ayrıca birçok parçacık gibi Higgs de kararlı bir parçacık olmadığından, bozunur. Bozunma süreçlerinin gözlemlenmesi ve incelenmesi ile bu parçacığın varlığını ve özelliklerini inceleyebiliriz.

Standart Model’de bir tane [cins] Higgs bozonu olduğu varsayılır. “Standart Model Üstü” diye adlandırılan çeşitli modellerde birden çok Higgs bozonunun varlığı söz konusudur. Bu modellerde parçacıkların kütlelerini veren mekanizmada birden çok Higgs parçacığı gerekir. Standart Model’in Higgs’le ilgili bölümündeki verilerin eksikliği nedeniyle, bu bölümle ilgili çeşitli spekülasyonlar yapılır. Bu da deneysel çalışmaların önemini ve gerekliliğini ortaya koyar.
…
Kuramsal varsayımlara göre varlığı modellerde gösterilmiş olan Higgs parçacığı belki de mevcut değildir. Bu durumda parçacık fiziğinde çok önemli bir problem olan kütlenin nedenini açıklayan Higgs modeli yerine başka modeller üretmek, başka öngörülerde bulunmak gerekecektir.
(Bilim ve Teknik, Nisan 2010, Mehmet Zeyrek-Prof. Dr.)

*