Kuarklar, Gulonlar ve Güçlü Kuvvet

Yıldızlardan vücudumuzdaki DNA’ya kadar bütün madde daha küçük parçalara ayrılmayan temel parçacıklardan oluşmuştur.
Bildiğimiz kadarıyla kuarklar kâinattaki bir kaç temel parçacıklardan biridirler. Altı çeşit kuark vardır. Bunlar; yukarı, aşağı, tılsım, ilginç, üst ve alt kuraklardır. Aşağı ve yukarı kuarklar en fazla olan ve en hafif kuraklardır.
Kuarklar kâinattaki en büyük kuvvet ile birbirine bağlıdırlar. Bu kuvvet kurakları birbirine o kadar sıkı bağlar ki tek başına bir kuark bulamazsınız.
Şu anda bildiğimiz kadarıyla kuarklar maddenin temel yapı taşlarıdır. Kuarkları ve güçlü kuvveti anlamak kâinatı, dünyamızı ve kendimizi anlamak demektir.

1970’lerde bilim adamları protonların iki yukarı kuark ve bir aşağı kuarktan oluştuğu basit fikrindeydiler. Daha fazla şey öğrendikçe karşımıza daha karışık bir resim çıktı. Şimdi biliyoruz ki proton sıcak bubbling cauldron of activity. Bu büyüleyici sistem içerisinde kuark ve gulonların benzer olup yaklaşık olarak ışık hızında hareket ediyorlar. Kuark ve anti kuarklar sürekli olarak varıp olup yok oluyorlar.

Proton hakkında birçok şey halen bilinmiyor. Protonun bilinen şeklinin niçin böyle olduğu? Güçlü kuvvet ile kuarkın hareketi arasındaki intricate dengenin protonun şeklini nasıl belirlediği? Kuark ve protonlar spinlere sahiptirler. Fakat kuarkların spinleri protonun spininin yalnız %30’unu oluşturuyorlar. Protonun geri kalan spini nereden kaynaklanıyor? Kuarkların hareketleri nasıl? Gulonların spinleri nasıl?

Güçlü kuvvetin büyük bir bölümü kuarkları proton ve nötron içinde tutar. Fakat bu kuvvetin bir kısmı dışarı sızıp proton ve nötronları çekirdek içinde tutar. (Yandaki resme bakınız) Bu kuvvet olmazsa çekirdek parçalanır.

Çekirdek atomun trilyonda birinden daha az yer kaplar. Proton ve nötronlar çekirdek içerisine hapsedilmiştir. Bir birine çok yaklaştıklarında aralarında itme başlar. Bu kuvvet olmazsa çekirdek kendi üzerine çöker. Çekirdeğin var olması doğadaki gözle görülür mucizelerden bir tanesidir.

Kuarklar hiç bir zaman yalnız olmazlar. Fakat kâinatın yaratıldığı ilk saniyede tek başına kuarkların var olduğuna inanılıyor. Güçlü parçacık hızlandırıcıları da çekirdekten dışarı atarak, yalnız kuarklar oluşturabiliyorlar. Fakat hemen hemen hiç vakit geçmeden (nano saniyenin milyarda biri zamandan daha az sürede) kuark ve gulonlar uzay boşluğunda parçalanırlar. Serbest kuark yeni yaratılan kuarkla birleşerek madde oluşturur.

Kuarkların maddeye dönüştüklerini açığa çıkartmak (Parçacıkların çekirdekten dışarı çıkışını ölçmek) çok karışık deneyler gerektirir. Bunun için çok büyük hızlandırıcılara ihtiyaç vardır.
Kuarklar birbirine bağlıdırlar ve ayrılamazlar. Hatta protonun genişliği kadar (kuarkın çapına göre çok fazla bir mesafedir) bir birinden ayrıldıklarında bile birbirlerini onlarca ton ağırlığında bir kuvvetle çekerler.
Kuraklar bilardo topu gibi boyutlara sahip değildirler. Doğrusunu söylemek gerekirse kuarklar o kadar küçük ki boyutlarını ölçemiyoruz. Bir kuark protonun hacminin milyarda birinden daha az yer kaplıyor. Dolayısıyla protonun kütlesinin çok az bir kısmını oluşturur.

Öyleyse protonun geri kalan kısmını ne oluşturuyor ve kütlesi nereden geliyor? Bunu oluşturan; güçlü kuvveti oluşturan gulonlardır. Kuarkları çevreleyen ve birbirine bağlayan gulonlar, kâinatın görüne kütlesinin %98’ini oluşturuyorlar. Bilim adamlarına göre parçacıkları, kuarklar ve gulonlar yüzlerce farklı yoldan oluşturuluyorlar.
Görünen o ki asıl madde gördüğümüz madde değil. Kâinatın asıl temel taşı mucizevî güçlü kuvvettir.