Temel kuvvet: Revizyonlar arasındaki fark
| [kontrol edilmiş revizyon] | [kontrol edilmiş revizyon] |
Mustafa MVC (mesaj | katkılar) Gerekçe: Biçem el kitabı Etiket: Elle geri alma |
Anlam bozukluğu ve imla hataları giderildi. Çeviri iyileştirildi. Referanslara yer verildi. Etiketler: Görsel Düzenleyici: Sonrasında metin editörü Anlam ayrımı bağlantıları Yeni kullanıcı görevi Yeni başlayan görevi: düzelti |
||
| 1. satır: | 1. satır: | ||
{{kötü çeviri}} |
{{kötü çeviri}} |
||
{{yazım_yanlışları|tarih=Nisan 2021}} |
{{yazım_yanlışları|tarih=Nisan 2021}} |
||
'''Temel etkileşimler''' veya '''Temel kuvvetler,''' fiziksel sistemlerde daha temel etkileşimlere indirgenemeyen etkileşimlerdir. Bilinen dört temel etkileşim vardır.<ref>{{Kitap kaynağı|url=https://books.google.com.tr/books?id=0Pp-f0G9_9sC&pg=PA109&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false|başlık=Particles and Fundamental Interactions: An Introduction to Particle Physics|tarih=2011-11-16|dil=en|yayıncı=Springer Science & Business Media|ad=Sylvie|soyadı=Braibant|isbn=978-94-007-2463-1|ad2=Giorgio|ad3=Maurizio|soyadı2=Giacomelli|soyadı3=Spurio}}</ref> Bunlar uzun mesafelerde etkileri olabilen [[kütleçekim]]sel, [[Elektromanyetik kuvvet|elektromanyetik]] etkileşimler ve atomaltı mesafelerde etkili olan [[Güçlü nükleer kuvvet|güçlü nükleer]] ve [[Zayıf nükleer kuvvet|zayıf nükleer etkileşimlerdir]]. Her biri bir alan dinamiği olarak anlaşılmalıdır. Bu dört etkileşim de matematiksel açıdan bir alan olarak modellenebilir. Kütleçekim, Einstein'ın [[Genel görelilik|genel görelilik kuramı]] tarafından tanımlanan uzay-zamanın eğriliğe atfedilirken diğer üçü ayrı [[Kuantum alan teorisi|kuantum alanlar]] olarak nitelendirilir ve etkileşimlerine [[Standart Model|Parçacık fiziğinin Standart Modeli]] tarafından tanımlanan t[[Temel parçacık|emel parçacıklar]] aracılık eder.<ref>{{Kitap kaynağı|url=https://books.google.com.tr/books?id=Ke32COxghksC&q=%22fifth+force%22f&pg=PR7&redir_esc=y#v=snippet&q=%22fifth%20force%22f&f=false|başlık=5th Force Neutrino Physics|tarih=1988|dil=en|yayıncı=Atlantica Séguier Frontières|ad=Orrin|soyadı=Fackler|isbn=978-2-86332-054-9|ad2=J. Thanh Van|soyadı2=Tran}}</ref><ref>{{Web kaynağı|url=https://scienceworld.wolfram.com/physics/FifthForce.html|başlık=Fifth Force -- from Eric Weisstein's World of Physics|erişimtarihi=2022-10-24|dil=en|çalışma=scienceworld.wolfram.com|ad=Eric W.|soyadı=Weisstein}}</ref><ref>{{Kitap kaynağı|url=https://books.google.com.tr/books?id=7giyCwAAQBAJ&q=%22fifth+force%22&pg=PA146&redir_esc=y#v=snippet&q=%22fifth%20force%22&f=false|başlık=The Rise and Fall of the Fifth Force: Discovery, Pursuit, and Justification in Modern Physics|tarih=2016-03-03|dil=en|yayıncı=Springer|ad=Allan|soyadı=Franklin|isbn=978-3-319-28412-5|ad2=Ephraim|soyadı2=Fischbach}}</ref><ref>{{Web kaynağı|url=https://www.symmetrymagazine.org/standard-model/|başlık=The Standard Model of Particle Physics {{!}} symmetry magazine|erişimtarihi=2022-10-24|çalışma=www.symmetrymagazine.org}}</ref> |
|||
'''Temel etkileşimler''' aynı zamanda '''Temel güçler''' olarak da bilinirler. Temel etkileşimler fiziksel sistemlerde daha temel etkileşime indirgenebilir olması görünmüyor. Dört geleneksel olarak kabul edilen temel etkileşimler vardır. Bunlar [[kütleçekim]]sel, [[Elektromanyetik kuvvet|elektromanyetik]], [[Güçlü nükleer kuvvet|güçlü nükleer]] ve [[Zayıf nükleer kuvvet|zayıf nükleer etkileşimlerdir]]. Her biri bir alan dinamikleri olarak anlaşılmalıdır. [[Kütleçekim]] kuvveti sürekli klasik alan olarak modellenmiştir. Diğer üçü ayrı kuantum alanları şeklinde modellenmiştir. |
|||
Standart Modelde, [[güçlü etkileşim]], [[gluon]] adı verilen bir [[parçacık]] tarafından taşınır ve [[Kuark|kuarkların]] [[proton]] ve [[nötron]] gibi [[Hadron|hadronları]] oluşturmak üzere birbirine bağlanmasından sorumludur. [[Kalıntı Etkisi|Kalıntı etkisi]] olarak da [[Atom çekirdeği|atom çekirdeklerini]] oluşturmak için son parçacıkları bağlayan [[Nükleer kuvvet|nükleer kuvveti]] yaratır. [[Zayıf etkileşim]], [[W ve Z bozonları]] adı verilen parçacıklar tarafından taşınır ve ayrıca [[Radyoaktif bozunma|radyoaktif bozunuma]] aracılık ederek atomların çekirdeğine etki eder. [[Foton]] tarafından taşınan [[elektromanyetik kuvvet]], [[Atomik yörünge|yörünge]] [[Elektron|elektronları]] ile [[Atom|atomları]] bir arada tutan atom çekirdekleri arasındaki çekimden sorumlu olan [[Elektrik alanı|elektrik ve]] [[Manyetik alan|manyetik alanları,]] [[Kimyasal bağ|kimyasal bağları]] ve [[görünür ışık]] dahil [[Elektromanyetik dalgalar|elektromanyetik dalgaları]] ve [[Elektrik|elektrik teknolojisinin]] temellerini oluşturur. Elektromanyetik kuvvet Kütleçekiminden çok daha güçlü olmasına rağmen, büyük nesneler içinde kendini iptal etme eğilimindedir, bu nedenle astronomik mesafelerde [[kütleçekim]] baskın kuvvet olma eğilimindedir ve [[Evren|evrendeki]] [[Gezegen|gezegenler]], [[yıldızlar]] ve [[GökAda|gökadalar]] gibi büyük ölçekli yapıları bir arada tutmaktan sorumludur. |
|||
Nükleer etkileşimler küçük, atomaltı mesafelerde güçlü kuvvetler üretirler. Güçlü nükleer etkileşim atom çekirdeğinin bağlanmasından sorumludur. Zayıf nükleer etkileşim de [[Radyoaktivite|radyoaktif]] çürüme aracılık, nükleus etki eder. [[Elektromanyetizma]] ve [[kütleçekim]]i etkileri günlük yaşamda doğrudan görülebilir [[Makroskobik ölçüm|makroskopik]] ölçeklerde önemli güçleri üretirler. (Gezegenler ve galaksiler ölçeğinde) Büyük mesafeler üzerinden, kütleçekimi dominant güç olma eğilimindedir, böylece elektrik ve manyetik alanlar, nesnelerin büyük koleksiyonları dikkate alındığında birbirlerini iptal etme eğilimindedir. |
|||
Birçok [[Teorik fizikçi|kuramsal fizikçi]], bu [[Temel kuvvet|temel kuvvetlerin]] ilişkili olduğuna ve çok yüksek enerjilerde çok küçük bir ölçekte, [[Planck ölçeği|Planck ölçeğinde]]<ref>{{Web kaynağı|url=https://www.symmetrymagazine.org/article/the-planck-scale|başlık=The Planck scale|erişimtarihi=2022-10-24|dil=en|çalışma=symmetry magazine|ad=Rashmi|soyadı=Shivni}}</ref> tek bir kuvvette birleştiğine inanır, ancak [[Parçacık hızlandırıcı|parçacık hızlandırıcıları]] bunu deneysel olarak araştırmak için gereken muazzam enerjileri üretemez. Kuvvetler arasındaki ilişkiyi tek bir [[Kuram|kuramda]] açıklayacak ortak bir çerçeve oluşturmak, günümüz kuramsal fizikçilerinin belki de en büyük hedefidir. Zayıf ve elektromanyetik kuvvetler, 1979 Nobel Fizik Ödülü'nü aldıkları [[Sheldon Glashow]], [[Muhammed Abdüsselam|Abdus Salam]] ve [[Steven Weinberg]] tarafından sunulan [[Elektrozayıf kuramı]] ile zaten birleştirildi.<ref>{{Web kaynağı|url=https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1979/glashow/biographical/|başlık=The Nobel Prize in Physics 1979|erişimtarihi=2022-10-24|dil=en-US|çalışma=NobelPrize.org}}</ref> <ref>{{Web kaynağı|url=https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1979/salam/biographical/|başlık=The Nobel Prize in Physics 1979|erişimtarihi=2022-10-24|dil=en-US|çalışma=NobelPrize.org}}</ref><ref>{{Web kaynağı|url=https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1979/weinberg/biographical/|başlık=The Nobel Prize in Physics 1979|erişimtarihi=2022-10-24|dil=en-US|çalışma=NobelPrize.org}}</ref>Bazı fizikçiler, [[Büyük Birleşik Kuram]] (GUT) olarak adlandırılan şey içinde elektro-zayıf ve güçlü alanları birleştirme arayışındadır. Daha da büyük bir zorluk, Kütleçekimini diğer üç kuvvetle ortak bir kuramsal çerçevede birleştirecek bir [[Kuantum kütleçekim|kuantum kütleçekim (QG) kuramı]] ile sonuçlanan kütleçekim alanını nicelemenin bir yolunu bulmaktır. Bazı kuramlar, özellikle [[Sicim Kuramı|sicim kuramı]], hem Kuantum kütleçekimini hem de Büyük Birleşik Kuramı tek bir çerçevede araştırır ve [[Temel kuvvet|dört temel etkileşimin]] tümünü ve [[:en:Mass_generation|kütle oluşumunu]] [[Her şeyin teorisi|Her şeyin kuramı(ToE)]] içinde birleştirir. |
|||
Standart Model ötesinde çalışan teorik fizikçiler, parçacık fizikçileri deneysel kuantum kütleçekimi teorisi (QG) böylece verimli kabul teyit edebilirsiniz tahminlerin doğru kütleçekimi alanı nicemlemek etmeye (Olayları uygun beşinci kuvvet-belki ilave bir kütleçekimsel etki-model olarak yaygın olarak tartışmalı kalır.) Diğer teorisyenler Grand Unified Theory (GUT) içinde elektrozayıf ve güçlü alanlarını birleştirmek istiyoruz. Tüm dört temel etkileşimler yaygın bir derece küçük ölçekte uyum düşünülen ederken, parçacık hızlandırıcıları gibi sicim teorisi olarak deneysel ("deneysel tür teorileri doğrulamak hangi.") O Planck ölçeğinde araştırmak için gerekli olan muazzam enerji düzeyleri Yine bazı teoriler, üretemez her şey (TEP) teorisi içinde kitle nesil ile birlikte dört temel etkileşimleri birleştirici bir çerçeve içinde hem QG ve GUT ararlar. |
|||
== |
== Tarihçe == |
||
Onların durumları ve ilişkileri her yerde sabit bir hızda açılmak ederken yaptığı 1687 Teoride, Isaac Newton, böylece mutlak uzay ve zaman içinde, daha önce var olan sonsuz ve değişmez fiziksel yapı olarak yer öne ve tüm nesneleri çevresinde. Tüm nesneler sabit bir oranda kitle yaklaşım taşıyan, ancak kitlelerin orantılı etkisiyle çarpışır olduğunu çıkarım, Newton maddenin çekici bir kuvvet sergiler anlaşılmaktadır. Evrensel çekim avukatlık matematiksel tüm nesneler arasında anlık etkileşim olması, değilse aslında bir güç, bu (mutlak zaman rağmen) anında tüm evreni kapsayan belirtiliyor, ya da (mutlak uzay rağmen.) Geleneksel yorumlanmış gibi, Newton'un hareket teorisi modellenmiş Descartes, uzaktan hiçbir eylem tarafından belirtildiği gibi bir iletişim ortamı olmadan bir merkezi kuvvet [2]. Böylece Newton'un teorisi, mekanik felsefenin ilk ilkesi ihlal etti. Manyetizma açıklayan Tersine, 1820'lerde sırasında, Michael Faraday, uzay dolduran ve bu kuvvet ileten bir alan anlaşılmaktadır. Faraday sonuçta bütün güçleri birine birleşik olduğuna inanılır. |
|||
=== Klasik Fizik === |
|||
1870'lerin başlarında, James Clerk Maxwell, üçüncü sonucu bir vakum sabit bir hızda seyahat, ışık oldu bir elektromanyetik alanın etkileri gibi elektrik ve manyetizma birleşik. Elektromanyetik alan teorisi, Newton'un hareket teorisinin öngörüleri çelişiyor ışık saçan eter-tahmin düzenlenen böylece maddenin içinde ya da bir vakum ve elektromanyetik alan hizalanmış tüm fenomenleri tezahür edip tüm boşluğu doldurmak ve geçerli Newton prensibi görelilik fiziksel devletler sürece veya değişmezlik. Gözlenemeyen etmenlerin de hipotezini Disfavouring, Albert Einstein mutlak uzay ve zaman inkar ve göreceli uzay ve zaman belirterek görelilik ile aether ve hizalanmış elektrodinamiğinin atılır. Nesnenin hareket uzunluğu daralma ve zaman genişlemesi olmak ölçülen bir nesnenin çevresinde değişmiş iki fenomen 1905 yılında yayınlanan bağıl hareket Einstein'ın görelilik ilkesi, özel, olmak yaşadı. |
|||
''Ana madde: [[Klasik fizik|Klasik Fizik]]'' |
|||
[[Isaac Newton]], [[Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica|1687 yılında yayınladığı kitabında]], uzayı, tüm nesnelerin önünde, içinde ve çevresinde var olan, durumları ve ilişkileri her yerde sabit bir hızla, dolayısıyla [[Mutlak zaman ve mekan|mutlak uzay ve zaman]] olarak ortaya çıkan sonsuz ve değiştirilemez bir fiziksel yapı olarak kabul etti.<ref>{{Web kaynağı|url=https://www.britannica.com/science/Newtons-law-of-gravitation|başlık=Newton’s law of gravitation {{!}} Definition, Formula, & Facts {{!}} Britannica|erişimtarihi=2022-10-24|dil=en|çalışma=www.britannica.com}}</ref> Bu kabule göre her bir noktasal kütle diğer noktasal kütleyi, ikisini birleştiren bir [[Newton'un evrensel kütleçekim yasası|çizgi doğrultusundaki bir kuvvet]] ile çeker.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2018AmJPh..86..765N|başlık=Newton's graphical method for central force orbits|tarih=2018-10-01|sayfalar=765–771|çalışma=American Journal of Physics|cilt=86|ad=Michael|soyadı=Nauenberg|issn=0002-9505|doi=10.1119/1.5050620}}</ref> Bu kuvvet bu iki kütlenin çarpımıyla doğru orantılı, aralarındaki mesafenin karesi ile ters orantılıdır. [[Çekim Yasası|Evrensel kütleçekim yasası]], tüm nesneler arasında anında etkileşim olduğunu ima etti. Geleneksel olarak yorumlandığı gibi, Newton'un hareket kuramı, iletişim aracı olmayan bir merkezi kuvveti modelledi.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2011SHPSA..42...11H|başlık=Gravity and De gravitatione: the development of Newton's ideas on action at a distance|tarih=2011-01-01|sayfalar=11–27|çalışma=Studies in History and Philosophy of Science|cilt=42|ad=John|soyadı=Henry|doi=10.1016/j.shpsa.2010.11.025}}</ref> Böylece Newton'un kuramı, [[René Descartes|Descartes'a]] geri dönerek, uzaktan hiçbir hareket olmaması gerektiği geleneğini ihlal etti. [[Michael Faraday]], 1820'lerde [[Manyetizma|manyetizmayı]] açıklarken, nihayetinde tüm kuvvetlerin tek bir güçte birleştiğini varsayarak alanı dolduran ve bu kuvveti ileten bir alan çıkardı. |
|||
Özel görelilik de bir teori olarak kabul edildi. Bu Newton fiziği sabit bir nesnenin kütlesi öne yana özellikle Newton'un hareket teorisi görünüşte savunulamaz hale. Özel görelilik bir sonucu kütlesi bir nesneye yoğunlaşmış bir enerji çeşidi formu, ediliyor. 1907 yılında Einstein tarafından yayımlanan denklik ilkesine, tarafından, kütleçekim belki bir mekanizma paylaşan iki fenomen ivme ayırt edilemez. O yıl, Hermann Minkowski uzay ve zamanın, 4D uzay-zamanın bir birleşmenin özel görelilik modellenmiştir. Zamanın okun tek bir boyut üzerine üç mekansal boyutları Stretching, Einstein olan fiziksel özellikleri bir nesneden hareket almak ve iletmek, bir maddenin, Einstein-aether olarak 1915 Einstein'ın yorumlanır uzayda genel görelilik kuramı geldi diğer nesneleri modüle olaylar açılım yaparken. Zaman olaylar daha yerel gerginlik yavaş-kuran açılmak genişletir enerji, kitle sözleşmeleri uzay eşdeğer. Nesne az direnç yolu boyunca ışık hızında bir serbest düşme benzerlik onu rahatlatır, 4D uzay kavisli yüzeyi üzerinde düz bir hattı eşdeğer bir yolu HAYAT ÇİZGİSİ olarak nitelendirdi. |
|||
1873'te James Clerk Maxwell, elektrik ve manyetizmayı, üçüncü sonucu ışık olan bir elektromanyetik alanın etkileri olarak birleştirdi ve vakumda sabit hızda hareket etti. Elektromanyetik alan kuramı tüm eylemsiz referans çerçevelerinde doğru olsaydı, bu Newton'un Galilean göreliliğine dayanan hareket kuramıyla çelişirdi.<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://www.semanticscholar.org/paper/On-Galilean-invariance-and-nonlinearity-in-and-Goldin-Shtelen/442bffa4706038d2f7cb99d0bf7d2a576b9585b1|başlık=On Galilean invariance and nonlinearity in electrodynamics and quantum mechanics|tarih=2001|ad=G.|soyadı=Goldin|doi=10.1016/S0375-9601(01)00017-2|ad2=V.|soyadı2=Shtelen}}</ref> Bunun yerine, onun alan kuramı, yalnızca mekanik bir ışık saçan [[Eter teorileri|etere]] göre hareketsiz durumdaki referans çerçevelerine uygulansaydı - ister madde içinde ister boşlukta tüm uzayı doldurduğu ve elektromanyetik alanı tezahür ettirdiği varsayılırsa - o zaman Galilean göreliliği ve Newton'un göreliliği ile uzlaştırılabilirdi. yasalar. (Ancak, böyle bir "[[Eter teorileri|Maxwell eter]]" daha sonra çürütüldü; aslında Newton yasalarının değiştirilmesi gerekiyordu.)<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2016IJTP...55.2436F|başlık=Ether and Relativity|tarih=2016-05-01|sayfalar=2436–2454|çalışma=International Journal of Theoretical Physics|cilt=55|ad=Mehrdad|soyadı=Farhoudi|issn=0020-7748|doi=10.1007/s10773-015-2881-y|ad2=Maysam|soyadı2=Yousefian}}</ref> |
|||
Einstein ışık hızında evrenin karşısında hareket iletirken bir çekim alanı-4D uzay-o dalgalar teori ile uzaktan eylemi kaldırıldı. Tüm nesneler hep 4D uzay ışık hızında yolculuk. Sıfır göreceli hızlarda, bir nesne en hızlı uzayda hiçbiri, ama yaşı seyahat görülmektedir. Yani 3D alanında göreceli istirahat bir nesne 1D zaman akışı boyunca hıza sergileyerek bir gözlemci olan sabit enerjisini sergiler vardır. Tersine, en yüksek nispi hız, bir nesne ışık hızında 3D uzay erişir, ancak yaşlanmayan olduğunu 1D zaman boyunca akışı gibi iç hareket mevcut değişmeyen enerji hiçbiri. Newton atalet bir nesnenin idealize durumdur oysa ya dinlenme tutmak ya da madde, aksi takdirde yoksun bir evrende kendi varsayımsal varlığı ile sabit hız tutarak, Einstein atalet, bir çekim alanında muhtemelen maddenin tam dağıtılan mevcut tarafından hiçbir hızlanma karşılaşan bir nesneden farksızdır tekdüze. Tersine, hatta kütlesiz enerji tezahür gravitation-hızlanma-yerel nesnelerin 4D uzay yüzey "eğri" gereğidir. Fizikçiler hareketi kuvvet aracılık gerektiğini inancını vazgeçti. |
|||
== Standart Model == |
=== Standart Model === |
||
''Ana madde: [[Standart Model]]'' |
|||
[[Dosya:Standard Model of Elementary Particles-tr.svg|küçükresim|470x470px]] |
|||
Elektromanyetik, güçlü ve zayıf etkileşimler olan davranışları kuantum mekaniğinden modellenmiştir. Kuantum mekaniğinin olası sonuçlardaki tahmini başarısı için, bir tarlada parçacık fiziği geleneksel modeller KY olaylar özel görelilik, tamamen göreli kuantum alan teorisi olarak ayarlanmış. Kuvvet parçacıkları denilen göstergesi bozonlar kuvvet taşıyıcıları veya altta yatan alanlar-haberci parçacıkları madde parçacıklarının, denilen fermiyonlar ile etkileşim halindedir. Gündelik hayattaki atamolar üç farklı ferminyon tipinden oluşmuştur. Yukarı kuark aşağı kuark ve atomun çekirdeğinden oluşur. Atomlar emici ve fotonları yayan kendi elektronların arasında elektromanyetik etkileşimler yoluyla, form molekülleri ve tezahür başka özellikleri ile etkileşim halindedir.,hareket potansiyel olarak sonsuz mesafe engelsiz ise elektromanyetik alanın kuvvet taşıyıcı. Elektromanyetizmanın kuantum alan teorisindeki kuantum elektrodinamiktir. |
|||
Parçacık fiziğinin Standart Modeli, 20. yüzyılın ikinci yarısında geliştirildi. Standart Modelde elektromanyetik etkileşimler, güçlü ve zayıf etkileşimler, davranışları kuantum mekaniğinde modellenen temel parçacıklarla ilişkilendirilirken. Kuantum mekaniğinin istatiksel sonuçlarıyla tahmine dayalı başarı için, parçacık fiziği geleneksel olarak kuantum mekaniği olaylarını özel göreliliğe, tamamen göreli [[Kuantum Alan Kuramı|kuantum alan kuramına]] göre ayarlanmış bir alanda modeller<ref>{{Web kaynağı|url=https://www.scientificamerican.com/article/physicists-debate-whether-world-made-of-particles-fields-or-something-else/|başlık=Physicists Debate Whether the World Is Made of Particles or Fields--or Something Else Entirely|erişimtarihi=2022-10-24|dil=en|çalışma=Scientific American|ad=Meinard|soyadı=Kuhlmann}}</ref> .[[Ayar bozonu|Ayar bozonları]] olarak adlandırılan kuvvet parçacıkları (kuvvet taşıyıcıları veya altta yatan alanların haberci parçacıkları), [[fermiyon]] adı verilen madde parçacıklarıyla etkileşime girer. Gündelik madde, üç fermiyon türünden oluşan atomlardır: [[Yukarı kuark|yukarı-kuarklar]] ,[[Aşağı kuark|aşağı-kuarklar]] ve çekirdek yörüngesindeki [[elektronlar]]. Atomlar etkileşime girer, [[Molekül|moleküller]] oluşturur ve elektromanyetik alanın kuvvet taşıyıcısı olan fotonları emen ve yayan elektronları arasındaki elektromanyetik etkileşimler yoluyla başka özellikler gösterir; bu, engellenmediğinde potansiyel olarak sonsuz mesafeyi kat eder. Elektromanyetizmanın [[Kuantum Alan Kuramı|kuantum alan kuramı]], [[Kuantum elektrodinamiği|kuantum elektrodinamiğidir]]. |
|||
Elektromanyetik etkileşim olan kuvvet taşıyıcıları elektrozayıf teori (EWT) 'de ufacık mesafe traversing W ve Z bozonları, olan zayıf etkileşim ile modellenmiştir. Elektrozayıf etkileşim tahminlere Big Bang sonrasında en kısa sürede böylesine yüksek sıcaklıklarda çalışır, ancak, erken evren soğutmalı olarak, elektromanyetik ve zayıf etkileşimler bölünmüş olacaktır. Kimin kuvvet taşıyıcı kuarklar arasında ufacık mesafe kateden gluon olduğu güçlü etkileşim, kuantum renk (QCD) modellenmiştir. EWT, QCD ve Higgs alanı, bazı kuantum parçacıkları ile etkileşime ve böylece kütle ile bu parçacıklar bağışlamak parçacık fiziğinin Standart Modeli (SM) oluşturan Higgs bozonların yoğunlaşmasını tezahür sayede Higgs mekanizması. Böyle pertürbasyon teorisi, bazı deneysel gözlemlerini modellemek için yetersiz olmasına rağmen tahminler genellikle kullanılan hesaplama yaklaşım yöntemleri kullanılarak yapılır (örneğin bağlı devletler ve solitonlar için.) Yine de, fizikçiler yaygın Standart Model kabul bilimin en deneysel olarak doğrulanmıştır teorisi gibi. |
|||
Zayıf etkileşimin kuvvet taşıyıcıları, büyük W ve Z bozonlarıdır. Elektrozayıf kuram, hem elektromanyetizma hem de zayıf etkileşimi kapsar. [[Büyük Patlama|Büyük Patlama'dan]] kısa bir süre sonra yüksek sıcaklıklarda, zayıf etkileşim, elektromanyetik etkileşim ve [[Higgs bozonu]] orijinal olarak farklı bir dizi [[Kendiliğinden simetri kırılması|eski simetri öncesi-kırma alanlarının]] karışık bileşenleriydi. [[Büyük Patlama kronolojisi|Erken evren]] soğudukça, bu alanlar uzun menzilli elektromanyetik etkileşim, kısa menzilli zayıf etkileşim ve Higgs bozonu olarak ayrıldı. [[Higgs mekanizması|Higgs mekanizmasında]], [[Higgs alanı]], bazı kuantum parçacıkları ile bu parçacıklara kütle kazandıracak şekilde etkileşime giren Higgs bozonlarını gösterir. Kuvvet taşıyıcısı gluon olan ve kuarklar arasında çok küçük bir mesafeyi kateden güçlü etkileşim, [[Kuantum renk dinamiği|kuantum renk dinamiğinde]] modellenmiştir. Elektrozayıf kuramı, Kuantum renk dinamiği ve Higgs mekanizması, parçacık fiziğinin Standart Modelini içerir. Tahminler genellikle hesaplamalı yaklaşım yöntemleri kullanılarak yapılır, ancak bu tür [[Pertürbasyon teorisi|pertürbasyon kuramı]] bazı deneysel gözlemleri (örneğin [[Bağlı durum|bağlı durumlar]] ve [[Soliton|solitonlar]]) modellemek için yetersizdir. Yine de fizikçiler, Standart Model'i bilimin deneysel olarak en doğrulanmış kuramı olarak kabul ederler. |
|||
Standart Modelin Ötesinde, bazı kuramcılar Grand Unified Theory (GUT) içinde elektrozayıf ve güçlü etkileşimleri birleştirmek için çalışıyoruz. Guts bazı girişimleri "gölge" parçacıklar, hipotez şekilde keşfedilmemiş bir kuvvet parçacık ve tersi ile bilinen her türlü mesele parçacık ortakları, tamamen süpersimetri (SUSY). Diğer teorisyenler kendi varsayımsal kuvvet taşıyıcı, gravitonlardır modelleme davranışı ile kütleçekimi alanı nicemlemek ve kuantum kütleçekimi (QG) elde etmek için çalışırlar. QG bir yaklaşım kuantum çekim döngüsü (LQG) 'dir. Yine de diğer teorisyenler Everything (TEP) bir Teorisine dört temel etkileşimleri azaltarak, tek çerçevesinde QG ve GUT hem arıyorlar. Mesele parçacıkları modellemek için her ne kadar bir ayak en yaygın amacı sicim teorisi, bu zorlamak için SUSY ekledi parçacıkları-ve böylece, kesinlikle konuşma, süper sicim teorisi oldu. Çoklu, görünüşte farklı süper sicim teorileri bir omurga, M-teorisi üzerine birleştirildi. Standart Model ötesinde Teorileri harika deneysel destekten yoksun, son derece spekülatif kalır. |
|||
[[Standart Model ötesi fizik|Standart Model ötesi fizikte]], bazı kuramcılar, bir Büyük Birleşik kuram içinde elektro-zayıf ve güçlü etkileşimleri birleştirmek için çalışırlar. [[Büyük Birleşik Kuram|Büyük birleşik kuramın]] "gölge" parçacıkları varsayımına yönelik bazı girişimler, öyle ki bilinen her madde parçacığı keşfedilmemiş bir kuvvet parçacığıyla birleşir ve bunun tersi de tamamen [[Süpersimetri|süpersimetridir]]. Diğer kuramcılar, varsayımsal kuvvet taşıyıcısı olan [[Graviton|gravitonun]] modelleme davranışıyla Kütleçekimi alanını nicelemeye ve kuantum kütleçekimine ulaşmaya çalışırlar. Kuantum kütleçekimine bir yaklaşım, Kuantum çekim döngüsüdür. Yine diğer kuramcılar, dört temel etkileşimin tümünü bir Her Şeyin Kuram'ına indirgeyerek hem kuantum kütleçekimini hem de büyük birleşik kuramını tek bir çerçevede ararlar. Her şeyin kuramının en yaygın amacı sicim kuramıdır, ancak madde parçacıklarını modellemek için, parçacıkları zorlamak için süpersimetriyi eklemiştir ve bu nedenle, kesin konuşmak gerekirse, [[Süpersicim teorisi|Süpersicim kuramı]] haline gelmiştir. Görünüşte farklı süpersicim kuramleri, bir omurga, M-kuramı üzerinde birleştirildi. Standart Modelin ötesindeki kuramler, büyük deneysel destekten yoksun olunmasından kaynaklı olarak oldukça spekülatif olmaya devam ediyor.[[Dosya:Standard Model of Elementary Particles-tr.svg|küçükresim|470x470px|İlk üç sütunda fermiyonlar, dördüncü sütunda ayar bozonları ve beşinci sütunda Higgs bozonu ile temel parçacıkların Standart Modeli]] |
|||
== Temel Etkileşimlere Bakış == |
|||
Temel etkileşimlerin kavramsal modelde, mesele 1/2 (ħ indirgenmiş Planck sabiti ħ/2 ± içsel açısal momentum) ± ücretleri ve spin denilen özellikleri taşıyan fermiyonların oluşur. Onlar çekmek veya bozonların yoğunlaşmasını alışverişinde birbirlerini iterler. |
|||
== Temel etkileşimlere genel bakış == |
|||
Pertürbasyon teorisi fermiyonların herhangi bir çift etkileşimi daha sonra bu şekilde modellenebilir: |
|||
Temel etkileşimlerin kavramsal modelinde, madde, yük ve [[Spin (fizik)|spin]] ±1⁄2 ([[dönü]] ±ħ⁄2, burada ħ [[İndirgenmiş Planck sabiti|indirgenmiş Planck sabitidir]]) adı verilen özellikleri taşıyan fermiyonlardan oluşur. Bozonları değiştirerek birbirlerini çeker veya iterler. |
|||
[[Dosya:Particle overview.svg|küçükresim|582x582px]] |
|||
İki fermiyonlar çıkmak değişti → İki fermiyonlar bozon değişimiyle → etkileşimi gidin. |
|||
[[Pertürbasyon teorisi|Pertürbasyon kuramındeki]] herhangi bir [[Fermiyon|fermiyon çiftinin]] etkileşimi daha sonra şu şekilde modellenebilir: |
|||
Bozonları değişimi her zaman böylece onların hızını ve yönünü değiştirerek, fermiyonlar arasındaki enerji ve momentum taşır. Değişimi, aynı zamanda (örneğin, başka Fermiyon türünden diğerine bunları açmak) sürecinde fermiyonların ücretleri değişen fermiyonlar arasında bir ücret taşıma olabilir. Bozonlar açısal momentumun bir birim taşımak beri, fermiyonlar (azaltılmış Planck sabiti biriminde) yönünde böyle bir değişimi sırasında + 1/2 -1/2 (ya da tersi) çevirmek olacaktır dönerler. |
|||
İki fermiyon giriyor → bozon değişimi ile etkileşim → İki değiştirilmiş fermiyon çıkıyor. |
|||
Fermiyonlar bir etkileşim sonucu çekme ve birbirlerini iten için, "etkileşim" terimi, daha büyük bir güçtür. |
|||
[[Dosya:Particle overview.svg|küçükresim|582x582px|Solda Fermiyonlar ve sağda Bozonlar ile birlikte, temel ve bileşik parçacıkların çeşitli ailelerine ve bunların etkileşimlerini açıklayan kuramlere genel bir bakış.]] |
|||
Bozonların değişimi her zaman fermiyonlar arasında enerji ve [[momentum]] taşır, böylece hızlarını ve yönlerini değiştirirler. Değişim, işlemdeki fermiyonların yüklerini değiştirerek (örneğin, onları bir tür fermiyondan diğerine çevirerek) fermiyonlar arasında bir yük taşıyabilir. Bozonlar bir birim [[açısal momentum]] taşıdığından, böyle bir değiş tokuş sırasında (indirgenmiş Planck sabitinin birimlerinde) fermiyonun dönüş yönü +1⁄2'den -1⁄2'ye (veya tam tersi) dönecektir. Bu tür etkileşimler momentumda bir değişiklikle sonuçlandığından, klasik Newton kuvvetlerine yol açabilirler. Kuantum mekaniğinde fizikçiler genellikle "kuvvet" ve "etkileşim" terimlerini birbirinin yerine kullanırlar; örneğin, zayıf etkileşim bazen "zayıf kuvvet" olarak adlandırılır. |
|||
Mevcut anlayışa göre, dört temel |
Mevcut anlayışa göre, dört temel etkileşim veya kuvvet vardır: çekim kuvveti, elektromanyetizma, zayıf etkileşim ve güçlü etkileşim. Büyüklükleri ve davranışları, aşağıdaki tabloda açıklandığı gibi büyük ölçüde değişir. [[Modern fizik]], gözlemlenen her fiziksel fenomeni bu temel etkileşimlerle açıklamaya çalışır. Ayrıca, farklı etkileşim türlerinin sayısının azaltılması arzu edilir olarak görülmektedir. Söz konusu iki durum aşağıdakilerin birleştirilmesidir: |
||
* Elektromanyetizmaya elektrik ve manyetik kuvvet; |
|||
* Elektrozayıf etkileşime elektromanyetik etkileşim ve zayıf etkileşim. |
|||
Elektromanyetik etkileşim ve elektrozayıf etkileşim içine zayıf etkileşim; aşağıya bak. |
|||
Hem büyüklüğü ("göreli gücü") ve "menzil", tabloda verilen, sadece oldukça karmaşık kuramsal çerçevede anlamlıdır. Aynı zamanda, aşağıdaki tabloda halen devam araştırma konusu olan kavramsal Şema özelliklerini listeler not edilmelidir. |
|||
Modern (tedirgemeli) kütleçekimi dışındaki temel kuvvetlerin kuantum mekaniksel bakış madde parçacıkları (fermiyonlar) doğrudan etkileşim sanal parçacıklar (gösterge bozonları), birbirleri ile etkileşim, ama yerine bir yük taşıyan ve döviz kalmamasıdır taşıyıcılar veya kuvvet arabulucular. Örneğin, fotonlar elektrik yüklerinin etkileşimi aracılık ve gluonlar renk ücretleri etkileşimini aracılık eder. |
|||
== Etkileşimler == |
|||
=== Kütleçekim kuvveti === |
|||
{{Ana|Kütleçekim kuvveti}} |
|||
Gravitasyon arayla dört etkileşim zayıf olduğunu. kütleçekiminin zayıflığı kolayca (örneğin, bir soğutma cihazı mıknatıs gibi), basit bir mıknatıs kullanılarak bir iğne süspansiyon ile gösterilebilir. Mıknatıs, tüm Dünya'nın çekim kuvvetine karşı pimi tutun yapabiliyor. |
|||
''Tabloda verildiği gibi ilişkili potansiyelin hem büyüklüğü ("bağıl şiddet") hem de "menzili" yalnızca oldukça karmaşık bir kuramsal çerçeve içinde anlamlıdır. Aşağıdaki tablo, devam eden araştırmaların konusu olmaya devam eden kavramsal bir şemanın özelliklerini listeler.'' |
|||
Yine kütleçekimi makroskopik nesnelerin ve aşağıdaki nedenlerle makroskopik mesafelerde çok önemlidir. Gravitasyon: |
|||
{| class="wikitable sortable mw-collapsible mw-collapsed" |
|||
|+ |
|||
!Etkileşimler |
|||
!Mevcut Kuram |
|||
!Taşıyıcılar |
|||
!Bağıl Şiddet |
|||
!Uzak Mesafeli etki |
|||
!Menzil(m)<ref>{{Akademik dergi kaynağı|url=https://www.accessscience.com/content/article/a275600|başlık=Fundamental interaction|tarih=2020|dil=en|ad=Abdus|soyadı=Salam|doi=10.1036/1097-8542.275600}}</ref> |
|||
|- |
|||
|Zayıf |
|||
|Elektrozayıf Kuramı |
|||
|W ve Z bozonları |
|||
|10<sup>25</sup> |
|||
|[e^-(m<sub>w,z</sub><sup>r</sup>)]/r |
|||
|10<sup>−18</sup> |
|||
|- |
|||
|Güçlü |
|||
|Kuantum Renk Dinamiği |
|||
|gluon |
|||
|10<sup>38</sup> |
|||
|~r ([[renk hapsi]]) |
|||
|10<sup>−15</sup> |
|||
|- |
|||
|Elektromanyetik |
|||
|Kuantum Elektrodinamiği |
|||
|foton |
|||
|10<sup>36</sup> |
|||
|1/r<sup>2</sup> |
|||
|∞ |
|||
|- |
|||
|Çekim Kuvveti |
|||
|Genel Görelilik |
|||
|graviton(varsayım) |
|||
|1 |
|||
|1/r<sup>2</sup> |
|||
|∞ |
|||
|} |
|||
Kütleçekim dışındaki temel kuvvetlerin modern kuantum mekanik görünümü, madde parçacıklarının birbirleriyle doğrudan etkileşime girmediği, bunun yerine bir yük taşıdığı ve etkileşim taşıyıcıları veya kuvvet aracıları olan sanal parçacıkları değiştirdiği yönündedir. Örneğin, fotonlar elektrik yüklerinin etkileşimine aracılık eder ve gluonlar [[Renk yükü|renk yüklerinin]] etkileşimine aracılık eder. Tam kuram, bozonları değiş tokuş eden fermiyonların ötesinde bozulmaları içerir; bu ek bozulmalar, fermiyon alışverişi yapan bozonların yanı sıra parçacıkların yaratılmasını veya yok edilmesini içerebilir: örnekler için [[Feynman Diyagramları|Feynman diyagramlarına]] bakınız. |
|||
=== Kütleçekim Kuvveti === |
|||
-Kütle, enerji ve / veya ivme sahip tüm parçacıklar üzerinde hareket tek etkileşim |
|||
{{Ana|Kütleçekim kuvveti}} |
|||
''Çekim Kuvveti'', elektromanyetik etkileşimlerin hakim olduğu atom ölçeğindeki dört etkileşimin açık ara en zayıfıdır. Ancak Kütleçekiminin zayıflığının, basit bir mıknatıs (bir buzdolabı mıknatısı gibi) kullanılarak bir pimin askıya alınmasıyla kolayca gösterilebileceği fikri temelde kusurludur. Mıknatısın pimi tüm Dünya'nın kütleçekimine karşı tutabilmesinin tek nedeni, göreceli yakınlığından kaynaklanmaktadır. Mıknatıs ve pim arasında bir kırılma noktasına ulaşıldığı açık bir şekilde kısa bir mesafe vardır ve Dünya'nın büyük kütlesi nedeniyle bu mesafe oldukça küçüktür. |
|||
Kütleçekim, iki nedenden dolayı astronomik mesafelerde astronomik nesneler için dört temel kuvvetten en önemlisidir. Birincisi, Kütleçekimi, elektromanyetizma gibi, ancak güçlü ve zayıf etkileşimlerin aksine, sonsuz bir menzile sahiptir. İkincisi, çekim kuvveti her zaman çeker ve asla itmez; aksine, astronomik cisimler neredeyse nötr net elektrik yüküne yönelirler, öyle ki bir tür yükün çekimi ve karşı yükün itmesi çoğunlukla birbirini iptal eder. |
|||
-Elektromanyetizma gibi, sonsuz bir dizi var ama güçlü ve zayıf etkileşim aksine |
|||
Elektromanyetizma Kütleçekiminden çok daha güçlü olsa da, gezegenler, yıldızlar ve galaksiler gibi büyük gök cisimleri için elektrostatik çekim geçerli değildir, çünkü bu tür cisimler eşit sayıda proton ve elektron içerir ve dolayısıyla net elektrik yükü sıfırdır. Çekici veya itici olabilen elektrik kuvvetlerinin aksine, yalnızca çekici olduğu için hiçbir şey kütleçekimi "iptal etmez". Öte yandan, kütlesi olan tüm nesneler, yalnızca çekim kuvvetine tabidir. Bu nedenle, evrenin büyük ölçekli yapısında yalnızca kütleçekim önemlidir. |
|||
-Absorbe dönüştürülmüş, ya da karşı korumalı olamaz |
|||
Uzun menzili, galaksilerin ve kara deliklerin yapısı gibi büyük ölçekli fenomenlerden sorumlu kütleçekimi kılar ve evrenin genişlemesini geciktirir. Kütleçekim ayrıca, gezegen yörüngeleri gibi daha mütevazı ölçeklerde astronomik fenomenleri ve ayrıca günlük olayları açıklar. deneyim: nesneler düşer; ağır nesnelerin sanki yere mıhlıymış gibi davranır ve hayvanlar belli bir yüksekliğe zıplayabilir. |
|||
-Daima çeker ve asla itmez |
|||
Kütleçekim, matematiksel olarak tanımlanan ilk etkileşimdi. [[Antik Çağ|Antik çağda]] [[Aristoteles]], farklı kütlelerdeki nesnelerin farklı oranlarda düştüğünü varsayıyordu. [[Bilimsel devrim|Bilimsel Devrim]] sırasında, [[Galileo Galilei]] deneysel olarak bu hipotezin belirli koşullar altında yanlış olduğunu belirledi - bir atmosfer varsa hava direnci ve kaldırma kuvvetleri nedeniyle oluşan sürtünmeyi ihmal etti (örneğin, havayla doldurulmuş bir balonun düşürülmesi ve su dolu bir balonun durumu) ), tüm nesneler aynı oranda Dünya'ya doğru hızlanır. Isaac Newton'un [[Newton'un evrensel kütleçekim yasası|Evrensel Çekim yasası (1687)]], Kütleçekimi davranışının iyi bir tahminiydi. Bugünkü kütleçekim anlayışımız, Einstein'ın 1915 tarihli Genel Görelilik kuramından kaynaklanmaktadır; bu, Kütleçekiminin uzay-zaman geometrisi açısından daha doğru bir tanımı (özellikle [[Kozmoloji|kozmolojik]] kütleler ve mesafeler için). |
|||
Elektromanyetizma kütleçekimi çok daha güçlü olsa da, elektrostatik çekim örneğin organlar proton ve elektronlardan eşit sayı içeren ve böylece sıfır net elektrik yükü vardır çünkü gezegenler, yıldızlar, galaksiler ve, gibi büyük gök cisimleri için geçerli değildir. Çekici veya itici olabilir elektrik güçleri aksine, sadece çekici olduğundan hiçbir şey kütleçekimi "iptal". Öte yandan, kütleye sahip olan tüm nesnelerin sadece çeken çekim kuvveti, tabidir. Bu nedenle, sadece evrenin büyük ölçekli yapısı üzerinde konularda kütleçekiminin. |
|||
Genel görelilik ve kuantum mekaniğini (veya kuantum alan kuramını) daha genel bir kuantum kütleçekimi kuramıyla birleştirmek, aktif bir araştırma alanıdır. Kütleçekiminin [[graviton]] adı verilen kütlesiz bir spin-2 parçacığının aracılık ettiği varsayılmaktadır. |
|||
kütleçekimi uzun menzilli galaksiler, kara deliklerin yapısı gibi büyük ölçekli olayların için sorumlu yapar ve evrenin genişlemesini geciktirir. [Kaynak belirtilmeli] Gravitasyon aynı zamanda gezegen yörüngeleri gibi daha mütevazı ölçeklerde astronomik fenomenleri açıklıyor yanı gündelik deneyim olarak: sonbahar nesneleri; onlar yere yapıştırılmış sanki ağır nesneler hareket ve hayvanların sadece bu kadar yüksek atlayabilir. |
|||
Genel görelilik deneysel olarak (en azından zayıf alanlar için, yani kara delikler için değil) en küçük ölçekler dışında tümünde doğrulanmış olsa da, genel göreliliğe alternatifler vardır. Bu kuramlar, belirli bir sınırda genel göreliliğe indirgenmelidir ve gözlemsel çalışmanın odak noktası, genel görelilikten hangi sapmaların mümkün olduğuna dair sınırlar oluşturmaktır. |
|||
Gravitasyon matematiksel tarif edilecek ilk etkileşim oldu. Antik çağda, Aristoteles, farklı kitlelerin nesneler farklı oranlarda düşmesi varsaydık. Bilimsel Devrimi sırasında, Galileo Galilei deneysel bu davayı değildi tespit - bir atmosfer varsa hava direnci nedeniyle sürtünme ihmal ve kaldırma kuvvetleri (örneğin su dolu balon vs düştü hava dolu balon durumda) tüm nesneler aynı oranda Dünya'ya doğru hızlandırmak. (1687) Evrensel Çekim Isaac Newton kanunu çekim davranış iyi bir yaklaşım oldu. Kütleçekim Bizim bugünkü anlayış 1915 Görecelik Albert Einstein'ın Genel Teorisi kaynaklanıyor, uzay geometrisi açısından çekim açıklaması (özellikle kozmolojik kitleler ve mesafeler için), daha doğru bir. |
|||
Önerilen ekstra boyutlar, kütleçekimi kuvvetinin neden bu kadar zayıf olduğunu açıklayabilir.<ref>{{Web kaynağı|url=https://home.web.cern.ch/science/physics/extra-dimensions-gravitons-and-tiny-black-holes|başlık=Extra dimensions, gravitons, and tiny black holes|erişimtarihi=2022-10-24|dil=en|çalışma=CERN}}</ref> |
|||
Kuantum kütleçekimi daha genel bir teori haline genel görelilik ve kuantum mekaniği (ya da kuantum alan teorisi) birleştiriliyor aktif bir araştırma alanıdır. Bu kütleçekimi graviton denen bir kütlesiz spin-2 parçacık aracılık ettiğini varsayılmaktadır. |
|||
=== Elektrozayıf Etkileşim === |
|||
Genel görelilik deneysel küçük ölçeklerde ama üzerinde (en azından zayıf alanlar İçin) teyit edilmiş olmasına rağmen, kütleçekimi rakip teoriler vardır. Fizik topluluğu tarafından ciddiye alınması olanlar hepsi bazı limiti genel görelilik azaltmak ve gözlemsel çalışmanın odak mümkündür genel görelilik itibaren neler sapmalar sınırlandırmaları kurmaktır. |
|||
''Ana Madde: [[Elektrozayıf etkileşim|Elektrozayıf Etkileşim]]'' |
|||
Elektromanyetizma ve zayıf etkileşim, günlük düşük enerjilerde çok farklı görünmektedir. İki farklı kuramkullanılarak modellenebilirler. Bununla birlikte, 100 [[GeV]] mertebesinde, birleşme enerjisinin üzerinde, tek bir elektrozayıf kuvvette birleşeceklerdir. Elektrozayıf kuram,modern kozmoloji için, özellikle de evrenin nasıl evrimleştiği konusunda çok önemlidir. Bunun nedeni, Büyük Patlama'dan kısa bir süre sonra, sıcaklık hala yaklaşık 10<sup>15</sup> [[Kelvin|Kelvinin]] üzerindeyken, elektromanyetik kuvvet ve zayıf kuvvet hala birleşik bir elektrozayıf kuvvet olarak birleşiyordu. Temel parçacıklar arasındaki zayıf ve elektromanyetik etkileşimin birleştirilmesine katkılarından dolayı Abdus Salam, Sheldon Glashow ve Steven Weinberg, 1979'da Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü.<ref>{{Kitap kaynağı|url=http://archive.org/details/veryspecialrelat0000bais|başlık=Very special relativity : an illustrated guide|tarih=2007|yayıncı=Cambridge, Mass. : Harvard University Press|diğerleri=Internet Archive|ad=Sander|soyadı=Bais|isbn=978-0-674-02611-7}}</ref><ref>{{Web kaynağı|url=https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1979/summary/|başlık=The Nobel Prize in Physics 1979|erişimtarihi=2022-10-24|dil=en-US|çalışma=NobelPrize.org}}</ref> |
|||
kütleçekimi kuvveti çok zayıf neden Önerilen ekstra boyutlar açıklayabilir. |
|||
=== |
=== Elektromanyetik Etkileşim === |
||
''Ana Madde: [[Elektromanyetik etkileşim]]'' |
|||
Elektromanyetizma ve zayıf etkileşim de günlük düşük enerjiler çok farklı olduğu görülmektedir. Onlar iki farklı teorileri kullanılarak modellenebilir. Ancak, birleşme enerjisi üzerinde, 100 GeV mertebesinde, tek bir elektrozayıf yürürlüğe birleştirme olacaktır. Elektrozayıf teori özellikle evrenin gelişti nasıl modern kozmoloji için çok önemlidir. Kısa bir süre Big Bang'den sonra, sıcaklık 10 üzeri15 K. Elektromanyetik kuvvet üzerinde yaklaşık oldu ve zayıf kuvvet kombine elektrozayıf yürürlüğe birleştirilmiştir olmasıdır. Temel parçacıklar arasındaki zayıf ve elektromanyetik etkileşime birleşmesi katkılarından dolayı, Abdus Salam, Sheldon Glashow ve Steven Weinberg, 1979 yılında Nobel Fizik Ödülü verildi. |
|||
Elektromanyetizma, elektrik yüklü parçacıklar arasında etki eden kuvvettir. Bu fenomen, durgun haldeki yüklü parçacıklar arasında etki eden elektrostatik kuvveti ve birbirine göre hareket eden yüklü parçacıklar arasında etki eden elektrik ve manyetik kuvvetlerin birleşik etkisini içerir. |
|||
=== Elektromanyetizma === |
|||
Elektromanyetizma elektrik yüklü parçacıklar arasındaki hareket güçtür. Bu olgu, istirahat yüklü parçacıklar arasında hareket eden elektrostatik kuvvet ve birbirlerine göre hareket yüklü parçacıklar arasında hareket eden elektrik ve manyetik güçlere kombine etkisini de içermektedir. |
|||
Elektromanyetizma kütleçekimi gibi |
Elektromanyetizma, kütleçekimi gibi sonsuz bir menzile sahiptir, ancak ondan çok daha güçlüdür ve bu nedenle sürtünme, gökkuşakları, şimşek ve televizyon, lazerler ve bilgisayarlar gibi elektrik akımı kullanan tüm insan yapımı cihazlar gibi günlük deneyimin birkaç makroskobik fenomenini tanımlar. . Elektromanyetizma, tüm kimyasal bağlar da dahil olmak üzere kimyasal elementlerin tüm makroskobik ve birçok atomik düzeydeki özelliklerini temel olarak belirler. |
||
Bu kuvvet, Dünya gezegeninin ağırlığından birçok kez daha büyüktür. Bir sürahideki atom çekirdekleri, diğerindekileri de aynı kuvvetle iter. Bununla birlikte, bu itici kuvvetler, sürahi A'daki elektronların sürahi B'deki çekirdeklerle ve sürahi A'daki çekirdeklerin sürahi B'deki elektronlarla çekimi ile iptal edilir ve net kuvvet oluşmaz. Elektromanyetik kuvvetler kütleçekiminden çok daha güçlüdür, ancak büyük cisimler için kütleçekimi baskın olacak şekilde birbirini götürür. Elektrik ve manyetik fenomenler eski zamanlardan beri gözlemlenmiştir, ancak 19. yüzyılda [[James Clerk Maxwell]], elektrik ve manyetizmanın aynı temel etkileşimin iki yönü olduğunu keşfetti. 1864'te [[Maxwell denklemleri|Maxwell'in denklemleri]] bu birleşik etkileşimi titizlikle ölçmüştü. Maxwell'in vektör hesabı kullanılarak yeniden ifade edilen kuramı, çoğu teknolojik amaç için uygun olan klasik elektromanyetizma kuramıdır. |
|||
Elektriksel ve manyetik olaylar çok eski zamanlardan beri gözlenmiştir, ancak yalnızca bu elektrik ve manyetizma aynı temel etkileşim iki yönü olduğu keşfedilmiştir 19. yüzyılda oldu. 1864 olarak, Maxwell denklemleri titizlikle bu birleşik etkileşimi miktarı almıştı. Vektör analizi kullanılarak yeniden Maxwell'in kuramı, en teknolojik amaçlar için uygun elektromanyetizmanın klasik teori vardır. |
|||
( |
[[Işık hızı|Işığın vakumdaki sabit hızı]] (genelde küçük harf "c" ile tanımlanır) Maxwell'in özel görelilik kuramıyla tutarlı denklemlerinden türetilebilir. Bununla birlikte, gözlemci ne kadar hızlı hareket ederse etsin ışık hızının sabit olduğu gözleminden yola çıkan [[Albert Einstein|Albert Einstein'ın]] [[Özel görelilik teorisi|özel görelilik kuramı]], Maxwell denklemlerinin ima ettiği kuramsal sonucun, zaman ve uzayın doğası üzerinde elektromanyetizmanın çok ötesinde derin etkileri olduğunu gösterdi. |
||
Klasik elektro-manyetizma ayrıldı başka çalışmada, Einstein da o ışık şimdi fotonları diyoruz quanta, iletilen edildi hipotez ile fotoelektrik etkiyi açıkladı. 1927 civarında başlayarak, Paul Dirac elektromanyetizmanın göreli teorisiyle kuantum mekaniğini birleştirdi. Şimdi kuantum elektrodinamiğinin, elektromanyetizma revize teorisi denilen bu teori, tamamlanan Richard Feynman, Freeman Dyson, Julian Schwinger ve Siniçiro Tomonaga tarafından 1940'larda ileri çalışmalar,. Kuantum elektrodinamik ve kuantum mekaniği gibi elektrikle yüklü parçacıkların belli bir yüzdesi, klasik elektromanyetik teori altında imkânsız olurdu şekillerde hareket hangi kuantum tünelleme gibi elektromanyetik davranışlarının teorik bir temel sağlamak, bu tür için transistörler gibi günlük elektronik cihazlar için gerekli olan işlevidir |
|||
=== Zayıf Etkileşim === |
=== Zayıf Etkileşim === |
||
Zayıf etkileşim |
Zayıf etkileşim veya zayıf nükleer kuvvet, beta bozunması gibi bazı nükleer olaylardan sorumludur. Elektromanyetizma ve zayıf kuvvet, artık birleşik bir elektrozayıf etkileşimin iki yönü olarak anlaşılmaktadır - bu keşif, Standart Model olarak bilinen birleşik kurama doğru ilk adımdı. Elektrozayıf etkileşim kuramında, zayıf kuvvetin taşıyıcıları, W ve Z bozonları adı verilen büyük ayar bozonlarıdır. Zayıf etkileşim, pariteyi korumayan bilinen tek etkileşimdir; sol-sağ asimetriktir. Zayıf etkileşim, [[CP ihlali|CP simetrisini]] bile ihlal eder, ancak [[CPT ihlali|CPT'yi]] korur. |
||
=== Güçlü Etkileşim === |
=== Güçlü Etkileşim === |
||
''Ana madde: [[Güçlü etkileşim]]'' |
|||
Güçlü etkileşim, ya da güçlü nükleer kuvvet, esas olarak, çünkü o mesafeye göre değişir şekilde, en karmaşık etkileşimdir. 10 femtometers daha büyük mesafelerde, güçlü kuvvet pratik gözlenemeyen olduğunu. Ayrıca, sadece atom çekirdeğinin içinde tutar. |
|||
Güçlü etkileşim veya güçlü nükleer kuvvet, esas olarak mesafeye göre değişme şekli nedeniyle en karmaşık etkileşimdir. Nükleer kuvvet, yaklaşık 1 [[femtometre]] (fm veya 10<sup>−15</sup> metre) mesafelerde nükleonlar arasında güçlü bir şekilde çekicidir, ancak yaklaşık 2.5 fm'nin ötesindeki mesafelerde hızla önemsiz hale gelir. 0,7 fm'den daha az mesafelerde nükleer kuvvet itici hale gelir. Bu itici bileşen, çekirdeklerin fiziksel boyutundan sorumludur, çünkü [[Nükleon|nükleonlar]] kuvvetin izin verdiğinden daha yakına gelemezler. |
|||
1908'de [[Atom çekirdeği|çekirdek keşfedildikten]] sonra, pozitif yüklü protonların elektromanyetizmanın bir tezahürü olan elektrostatik itmenin üstesinden gelmek için bugün nükleer kuvvet olarak bilinen yeni bir kuvvete ihtiyaç duyulduğu açıktı. Aksi takdirde, çekirdek var olamazdı. Ayrıca, kuvvetin, protonları çapı yaklaşık 10-15 m olan ve tüm atomunkinden çok daha küçük olan bir hacme sıkıştıracak kadar güçlü olması gerekiyordu. Bu kuvvetin kısa menzilinden Hideki Yukawa, kütlesi yaklaşık 100 MeV olan büyük bir kuvvet parçacığı ile ilişkili olduğunu tahmin etti. |
|||
Çekirdek 1908 yılında keşfedildi sonra, yeni bir güç pozitif yüklü protonlar elektrostatik itme, elektromanyetizma bir tezahürü, üstesinden gelmek için gerekli olduğunu açıktı. Ayrıca, kuvvetin, protonları çapı yaklaşık 10<sup>−15</sup>m olan ve tüm atomunkinden çok daha küçük olan bir hacme sıkıştıracak kadar güçlü olması gerekiyordu. Bu kuvvetin kısa mesafeden, [[Hideki Yukava]] kimin kitle yaklaşık 100 [[MeV]] olan büyük bir parçacık ile ilişkili olduğunu öngördü. |
|||
Parçacık fiziğinin modern çağın başlattı pion 1947 keşif. Hadronların Yüzlerce 1960 1940'lardan keşfedildi ve hadronların son derece karmaşık bir teori olarak güçlü etkileşim parçacıkların geliştirilmiştir. Özellikle: |
|||
1947'de [[Pion|Pion'un]] keşfi, modern parçacık fiziği çağını başlattı. 1940'lardan 1960'lara kadar yüzlerce hadron keşfedildi ve kuvvetle etkileşen parçacıklar olarak son derece karmaşık bir hadron kuramı geliştirildi. En önemlisi: |
|||
Cular vakum kondensatlarının salınımlar olduğu anlaşılmıştır; |
|||
Jun John Sakurai rho ve omega vektör bozonları taşıyan güç olarak öne |
|||
Parçacık fiziğinin modern çağın başlattı pion 1947 keşif. Hadronların Yüzlerce 1960 1940'lardan keşfedildi ve hadronların son derece karmaşık bir kuram olarak güçlü etkileşim parçacıkların geliştirilmiştir. Özellikle: |
|||
isospin ve hypercharge yaklaşık simetrileri için parçacıklar; |
|||
* Pionların, [[Vakum kapanı|vakum kapanlarının]] salınımları olduğu anlaşıldı |
|||
Geoffrey Edward K. Burdett ve Steven Frautschi dizeleri titreşim ve dönme zorlamalara olarak anlaşılabilir ailelerine ağır hadronlar gruplandırılmış, çiğneyin. |
|||
* [[Jun John Sakurai]], rho ve omega [[Vektör bozonu|vektör bozonlarının]] yaklaşık [[izospin]] ve [[Büyük Birleşik Kuram|hiper yük simetrileri]] için kuvvet taşıyan parçacıklar olmasını önerdi |
|||
* [[Geoffrey Chew]], [[Edward K. Burdett]] ve [[Steven Frautschi]], daha ağır hadronları, sicimlerin titreşimsel ve [[Rotasyonel|dönül]] uyarılmaları olarak anlaşılabilecek ailelere ayırdılar |
|||
Bu yaklaşımların |
Bu sezgisel yaklaşımların, hiçbiri doğrudan temel bir kurama yol açmadı. |
||
George Zweig ile birlikte |
[[Murray Gell-Mann]], George Zweig ile birlikte ilk olarak 1961'de kesirli olarak yüklü kuarklar önerdi. 1960'lar boyunca, farklı yazarlar, modern temel kuantum renk dinamiği kuramına benzer kuramları, kuarkların etkileşimleri için basit modeller olarak gördüler. Kuantum renk dinamiğinin gluonlarını ilk hipotezleyenler, kuark renk yükünü ortaya çıkaran [[Moo-Young]] Han ve [[Yoichiro Nambu]] idi. Han ve Nambu, bunun kuvvet taşıyan bir alanla ilişkili olabileceğini varsaydılar. Ancak o zaman, böyle bir modelin kuarkları kalıcı olarak nasıl sınırlayabildiğini görmek zordu. Han ve Nambu ayrıca her kuark rengine bir tamsayı elektrik yükü atadı, böylece kuarklar yalnızca ortalama olarak kesirli yüklendi ve modellerindeki kuarkların kalıcı olarak sınırlandırılmasını beklemiyorlardı. |
||
1971 |
1971'de Murray Gell-Mann ve Harald Fritzsch, Han/Nambu renk ayar alanının kesirli yüklü kuarkların kısa mesafeli etkileşimlerinin doğru kuramı olduğunu öne sürdüler. Kısa bir süre sonra, David Gross, Frank Wilczek ve David Politzer, bu kuramın [[asimptotik özgürlük]] özelliğine sahip olduğunu ve deneysel kanıtlarla bağlantı kurmalarına izin verdiğini keşfettiler. Kuantum renk dinamiğinin, tüm mesafe ölçeklerinde doğru olan güçlü etkileşimlerin eksiksiz bir kuramı olduğu sonucuna vardılar. Asimptotik özgürlüğün keşfi, çoğu fizikçiyi kuantum renk dinamiklerini kabul etmeye yöneltti, çünkü kuarklar kalıcı olarak sınırlandırılmışsa, güçlü etkileşimlerin uzun mesafeli özelliklerinin bile deneyle tutarlı olabileceği netleşti: güçlü kuvvet mesafe ile süresiz olarak artar ve kuarkları hadronların içinde hapseder. |
||
Kuarkların sınırlı olduğu varsayılırsa, [[Mikhail Shifman]], [[Arkady Vainshtein]] ve [[Valentine Zakharov]], vakumu tanımlamak için sadece birkaç ekstra parametreyle, birçok düşük seviyeli hadronların özelliklerini doğrudan kuantum renk dinamiklerinden hesaplayabildiler. |
|||
1980'de [[Kenneth G. Wilson]], kuantum renk dinamiğinin kuarkları sınırlayacağını kesinliğe eşdeğer bir güven düzeyine koyarak, kuantum renk dinamiğinin ilk ilkelerine dayanan bilgisayar hesaplamalarını yayınladı. O zamandan beri, kuantum renk dinamiği, [[Kuantum renk dinamiği|güçlü etkileşimlerin yerleşik kuramı]] olmuştur. |
|||
QCD Gluonlar adlandırılan 8 foton gibi parçacıklar vasıtasıyla etkileşim Kesirli yüklü kuarkların bir teoridir. Gluonlar dizeleri içine kuvvet birleştirecek birbirleri ile, kuarklar ile ve uzun mesafelerde sadece satırları etkileşim. Bu şekilde, QCD matematiksel teorisi kuarklar daha uzun mesafeler boyunca tezahür Chew ve Frautschi tarafından keşfedilen, kısa mesafelerde değil, aynı zamanda dize benzeri davranış, üzerinde nasıl etkileşimde açıklıyor sadece. |
|||
Kuantum renk dinamiği, gluon adı verilen 8 bozonik parçacık aracılığıyla etkileşen kesirli yüklü kuarkların bir kuramıdır. Gluonlar, sadece kuarklarla değil, birbirleriyle de etkileşirler ve uzun mesafelerde kuvvet çizgileri, lineer bir potansiyel, sabit bir çekici kuvvet tarafından gevşek bir şekilde modellenen sicimler halinde toplanır. Bu şekilde, kuantum renk dinamiğinin matematiksel kuramı, kuarkların yalnızca kısa mesafelerde nasıl etkileştiğini değil, aynı zamanda Chew ve Frautschi tarafından keşfedilen ve daha uzun mesafelerde gösterdikleri sicim benzeri davranışı da açıklar. |
|||
=== Standart Modelin Ötesinde === |
|||
Çok sayıda teorik çabalar elektrozayıf birleşme modeline varolan dört temel etkileşimleri sistematize yapılmıştır. |
|||
=== Standart Model Ötesi Fizik === |
|||
Büyük Unified Teorileri (bağırsaklar) kütleçekimi dışındaki temel etkileşimleri, tüm, düşük enerji seviyelerinde yıkmak simetrileri ile tek bir etkileşimden ortaya göstermek için önerileri vardır. Guts SM ilgisiz olan doğa sabitleri arasındaki ilişkiyi tahmin. Bağırsaklar da, elektromanyetik, zayıf ve güçlü kuvvetler supersymmetric teorilerine 1991 Büyük Elektron-Pozitron Çarpıştırıcısı doğrulanmadı bir tahminin göreli güçlü için ölçü bağlama birleşmeyi tahmin. |
|||
''Ana madde: [[Standart Model ötesi fizik]]'' |
|||
Elektrozayıf birleştirme modelinde mevcut dört temel etkileşimi sistemleştirmek için çok sayıda kuramsal çaba sarf edilmiştir. Büyük Birleşik Kuramlar, Standart Model tarafından tanımlanan üç temel etkileşimin hepsinin, son derece yüksek bir enerji seviyesinin altında parçalanan ve ayrı etkileşimler yaratan simetrilerle tek bir etkileşimin farklı tezahürleri olduğunu gösteren önerilerdir. Büyük Birleşik Kuramların ayrıca, Standart Modelin ilgisiz olarak ele aldığı doğa sabitleri arasındaki bazı ilişkileri öngörmesi ve ayrıca elektromanyetik, zayıf ve güçlü kuvvetlerin göreli güçleri için ayar birleştirme birleşmesini öngörmesi beklenir (bu, örneğin , 1991'de [[Büyük Elektron-Pozitron Çarpıştırıcısı|Büyük Elektron-Pozitron Çarpıştırıcısında]] süpersimetrik kuramlar için doğrulandı) |
|||
Sicim teorisi, döngü kuantum kütleçekimi ve twistor teorisi içerir hiçbir kuantum kütleçekimi kuramları, geniş kabul garantiledi çünkü kuantum kütleçekimi teorisi ile bağırsaklar entegre her şeyi Teorileri, daha büyük bir bariyer karşı karşıyadır. Diğerleri, döngü kuantum kütleçekimi gibi, uzay-zaman kendisi buna bir kuantum yönü olabileceği ihtimalini vurgulamak Bazı teoriler, kuvvet taşıyan parçacıkların Standart Model listesini tamamlamak çekimsel arayın. |
|||
Büyük birleşik kuramı bir kuantum kütleçekimi kuramıyla bütünleştiren Her şeyin kuramı daha büyük bir engelle karşı karşıyadır, çünkü sicim kuramı, döngü kuantum kütleçekimi ve [[Büküm kuramı|büküm kuramını]] içeren hiçbir kuantum kütleçekimi kuramı geniş çapta kabul görmemiştir. Bazı kuramlar, kuvvet taşıyan parçacıkların Standart Model listesini tamamlamak için bir graviton ararken, diğerleri, döngü kuantum kütleçekimi gibi, zaman-uzayın kendisinin kuantum bir yönü olabileceği olasılığını vurgular. Standart Modelin ötesindeki bazı kuramlar, varsayımsal bir beşinci kuvvet içerir ve böyle bir kuvvet arayışı, devam eden bir deneysel fizik araştırmasıdır. Süpersimetrik kuramlarda, bazı parçacıklar kütlelerini ancak süpersimetri kırılma etkileri ile kazanırlar ve modül olarak bilinen bu parçacıklar yeni kuvvetlere aracılık edebilir. Yeni kuvvetler aramanın bir başka nedeni de, evrenin genişlemesinin hızlandığının ([[karanlık enerji]] olarak da bilinir), sıfırdan farklı bir kozmolojik sabiti açıklama ihtiyacına ve muhtemelen genel göreliliğin diğer değişikliklerine yol açtığının keşfedilmesidir. CP ihlalleri, [[karanlık madde]] ve [[karanlık akış]] gibi fenomenleri açıklamak için beşinci kuvvetler de önerilmiştir. |
|||
Standart Model ötesinde bazı teoriler varsayımsal beşinci kuvvet içerir, ve böyle bir kuvvet için arama fizik deneysel araştırmaların devam eden bir hattır. Süpersimetrik teorileri ise, sadece süpersimetri kırma etkileri ve yeni güçler arabuluculuk yapabilirsiniz modüllerine olarak bilinen bu parçacıkların, aracılığıyla kitleleri kazanmak parçacıklar vardır. Yeni güçlere bakmak için başka bir nedeni genel görelilik diğer modifikasyonlar muhtemelen sıfırdan farklı bir kozmolojik sabit açıklamak ve bir ihtiyacı doğuran, (aynı zamanda karanlık enerji olarak da bilinir) evrenin genişlemesi hızlandırıyor son keşif olduğunu. Beşinci güçler aynı zamanda CP ihlalleri, karanlık madde, karanlık ve akış olarak olayları açıklamak için ileri sürülmüştür. |
|||
== Ayrıca bakınız == |
== Ayrıca bakınız == |
||
| 129. satır: | 163. satır: | ||
** [[Elektrozayıf etkileşim]] |
** [[Elektrozayıf etkileşim]] |
||
** [[Zayıf etkileşim]] |
** [[Zayıf etkileşim]] |
||
* [[Yerçekim]] |
* [[Yerçekim|Kütleçekim]] |
||
** [[Kuantum kütleçekimi]] |
** [[Kuantum kütleçekimi]] |
||
** [[Sicim Kuramı]] |
** [[Sicim Kuramı]] |
||
| 138. satır: | 172. satır: | ||
== Kaynakça == |
== Kaynakça == |
||
* Feynman, Richard P. (1967). ''The Character of Physical Law''. MIT Press. ISBN 0-262-56003-8 |
|||
* Weinberg, Steven. (1993). ''The First Three Minutes: A Modern View of the Origin of the Universe''. Basic Books. ISBN 0-465-02437-8 |
|||
* Weinberg, S. (1994). ''Dreams of a Final Theory''. Vintage Books USA. ISBN 0-679-74408-8 |
|||
* Padmanabhan, T. (1998). ''After The First Three Minutes: The Story of Our Universe''. Cambridge University Press. ISBN 0-521-62972-1 |
|||
* Perkins, Donald H. (2000). ''Introduction to High Energy Physics''. Cambridge University Press. ISBN 0-521-62196-8 |
|||
{{kaynakça}} |
{{kaynakça}} |
||
Sayfanın 13.17, 24 Ekim 2022 tarihindeki hâli
 | Bu madde veya sayfa başka bir dilden kötü bir biçimde tercüme edilmiştir. Sayfa makine çevirisi veya dilde yetkinliği bulunmayan bir çevirmen tarafından oluşturulmuş olabilir. |
 | Bu maddenin içeriğinin Türkçeleştirilmesi veya Türkçe dilbilgisi ve kuralları doğrultusunda düzeltilmesi gerekmektedir. Bu maddedeki yazım ve noktalama yanlışları ya da anlatım bozuklukları giderilmelidir. (Yabancı sözcükler yerine Türkçe karşılıklarının kullanılması, karakter hatalarının düzeltilmesi, dilbilgisi hatalarının düzeltilmesi vs.) Düzenleme yapıldıktan sonra bu şablon kaldırılmalıdır. |
Temel etkileşimler veya Temel kuvvetler, fiziksel sistemlerde daha temel etkileşimlere indirgenemeyen etkileşimlerdir. Bilinen dört temel etkileşim vardır.[1] Bunlar uzun mesafelerde etkileri olabilen kütleçekimsel, elektromanyetik etkileşimler ve atomaltı mesafelerde etkili olan güçlü nükleer ve zayıf nükleer etkileşimlerdir. Her biri bir alan dinamiği olarak anlaşılmalıdır. Bu dört etkileşim de matematiksel açıdan bir alan olarak modellenebilir. Kütleçekim, Einstein'ın genel görelilik kuramı tarafından tanımlanan uzay-zamanın eğriliğe atfedilirken diğer üçü ayrı kuantum alanlar olarak nitelendirilir ve etkileşimlerine Parçacık fiziğinin Standart Modeli tarafından tanımlanan temel parçacıklar aracılık eder.[2][3][4][5]
Standart Modelde, güçlü etkileşim, gluon adı verilen bir parçacık tarafından taşınır ve kuarkların proton ve nötron gibi hadronları oluşturmak üzere birbirine bağlanmasından sorumludur. Kalıntı etkisi olarak da atom çekirdeklerini oluşturmak için son parçacıkları bağlayan nükleer kuvveti yaratır. Zayıf etkileşim, W ve Z bozonları adı verilen parçacıklar tarafından taşınır ve ayrıca radyoaktif bozunuma aracılık ederek atomların çekirdeğine etki eder. Foton tarafından taşınan elektromanyetik kuvvet, yörünge elektronları ile atomları bir arada tutan atom çekirdekleri arasındaki çekimden sorumlu olan elektrik ve manyetik alanları, kimyasal bağları ve görünür ışık dahil elektromanyetik dalgaları ve elektrik teknolojisinin temellerini oluşturur. Elektromanyetik kuvvet Kütleçekiminden çok daha güçlü olmasına rağmen, büyük nesneler içinde kendini iptal etme eğilimindedir, bu nedenle astronomik mesafelerde kütleçekim baskın kuvvet olma eğilimindedir ve evrendeki gezegenler, yıldızlar ve gökadalar gibi büyük ölçekli yapıları bir arada tutmaktan sorumludur.
Birçok kuramsal fizikçi, bu temel kuvvetlerin ilişkili olduğuna ve çok yüksek enerjilerde çok küçük bir ölçekte, Planck ölçeğinde[6] tek bir kuvvette birleştiğine inanır, ancak parçacık hızlandırıcıları bunu deneysel olarak araştırmak için gereken muazzam enerjileri üretemez. Kuvvetler arasındaki ilişkiyi tek bir kuramda açıklayacak ortak bir çerçeve oluşturmak, günümüz kuramsal fizikçilerinin belki de en büyük hedefidir. Zayıf ve elektromanyetik kuvvetler, 1979 Nobel Fizik Ödülü'nü aldıkları Sheldon Glashow, Abdus Salam ve Steven Weinberg tarafından sunulan Elektrozayıf kuramı ile zaten birleştirildi.[7] [8][9]Bazı fizikçiler, Büyük Birleşik Kuram (GUT) olarak adlandırılan şey içinde elektro-zayıf ve güçlü alanları birleştirme arayışındadır. Daha da büyük bir zorluk, Kütleçekimini diğer üç kuvvetle ortak bir kuramsal çerçevede birleştirecek bir kuantum kütleçekim (QG) kuramı ile sonuçlanan kütleçekim alanını nicelemenin bir yolunu bulmaktır. Bazı kuramlar, özellikle sicim kuramı, hem Kuantum kütleçekimini hem de Büyük Birleşik Kuramı tek bir çerçevede araştırır ve dört temel etkileşimin tümünü ve kütle oluşumunu Her şeyin kuramı(ToE) içinde birleştirir.
Tarihçe
Klasik Fizik
Ana madde: Klasik Fizik
Isaac Newton, 1687 yılında yayınladığı kitabında, uzayı, tüm nesnelerin önünde, içinde ve çevresinde var olan, durumları ve ilişkileri her yerde sabit bir hızla, dolayısıyla mutlak uzay ve zaman olarak ortaya çıkan sonsuz ve değiştirilemez bir fiziksel yapı olarak kabul etti.[10] Bu kabule göre her bir noktasal kütle diğer noktasal kütleyi, ikisini birleştiren bir çizgi doğrultusundaki bir kuvvet ile çeker.[11] Bu kuvvet bu iki kütlenin çarpımıyla doğru orantılı, aralarındaki mesafenin karesi ile ters orantılıdır. Evrensel kütleçekim yasası, tüm nesneler arasında anında etkileşim olduğunu ima etti. Geleneksel olarak yorumlandığı gibi, Newton'un hareket kuramı, iletişim aracı olmayan bir merkezi kuvveti modelledi.[12] Böylece Newton'un kuramı, Descartes'a geri dönerek, uzaktan hiçbir hareket olmaması gerektiği geleneğini ihlal etti. Michael Faraday, 1820'lerde manyetizmayı açıklarken, nihayetinde tüm kuvvetlerin tek bir güçte birleştiğini varsayarak alanı dolduran ve bu kuvveti ileten bir alan çıkardı.
1873'te James Clerk Maxwell, elektrik ve manyetizmayı, üçüncü sonucu ışık olan bir elektromanyetik alanın etkileri olarak birleştirdi ve vakumda sabit hızda hareket etti. Elektromanyetik alan kuramı tüm eylemsiz referans çerçevelerinde doğru olsaydı, bu Newton'un Galilean göreliliğine dayanan hareket kuramıyla çelişirdi.[13] Bunun yerine, onun alan kuramı, yalnızca mekanik bir ışık saçan etere göre hareketsiz durumdaki referans çerçevelerine uygulansaydı - ister madde içinde ister boşlukta tüm uzayı doldurduğu ve elektromanyetik alanı tezahür ettirdiği varsayılırsa - o zaman Galilean göreliliği ve Newton'un göreliliği ile uzlaştırılabilirdi. yasalar. (Ancak, böyle bir "Maxwell eter" daha sonra çürütüldü; aslında Newton yasalarının değiştirilmesi gerekiyordu.)[14]
Standart Model
Ana madde: Standart Model
Parçacık fiziğinin Standart Modeli, 20. yüzyılın ikinci yarısında geliştirildi. Standart Modelde elektromanyetik etkileşimler, güçlü ve zayıf etkileşimler, davranışları kuantum mekaniğinde modellenen temel parçacıklarla ilişkilendirilirken. Kuantum mekaniğinin istatiksel sonuçlarıyla tahmine dayalı başarı için, parçacık fiziği geleneksel olarak kuantum mekaniği olaylarını özel göreliliğe, tamamen göreli kuantum alan kuramına göre ayarlanmış bir alanda modeller[15] .Ayar bozonları olarak adlandırılan kuvvet parçacıkları (kuvvet taşıyıcıları veya altta yatan alanların haberci parçacıkları), fermiyon adı verilen madde parçacıklarıyla etkileşime girer. Gündelik madde, üç fermiyon türünden oluşan atomlardır: yukarı-kuarklar ,aşağı-kuarklar ve çekirdek yörüngesindeki elektronlar. Atomlar etkileşime girer, moleküller oluşturur ve elektromanyetik alanın kuvvet taşıyıcısı olan fotonları emen ve yayan elektronları arasındaki elektromanyetik etkileşimler yoluyla başka özellikler gösterir; bu, engellenmediğinde potansiyel olarak sonsuz mesafeyi kat eder. Elektromanyetizmanın kuantum alan kuramı, kuantum elektrodinamiğidir.
Zayıf etkileşimin kuvvet taşıyıcıları, büyük W ve Z bozonlarıdır. Elektrozayıf kuram, hem elektromanyetizma hem de zayıf etkileşimi kapsar. Büyük Patlama'dan kısa bir süre sonra yüksek sıcaklıklarda, zayıf etkileşim, elektromanyetik etkileşim ve Higgs bozonu orijinal olarak farklı bir dizi eski simetri öncesi-kırma alanlarının karışık bileşenleriydi. Erken evren soğudukça, bu alanlar uzun menzilli elektromanyetik etkileşim, kısa menzilli zayıf etkileşim ve Higgs bozonu olarak ayrıldı. Higgs mekanizmasında, Higgs alanı, bazı kuantum parçacıkları ile bu parçacıklara kütle kazandıracak şekilde etkileşime giren Higgs bozonlarını gösterir. Kuvvet taşıyıcısı gluon olan ve kuarklar arasında çok küçük bir mesafeyi kateden güçlü etkileşim, kuantum renk dinamiğinde modellenmiştir. Elektrozayıf kuramı, Kuantum renk dinamiği ve Higgs mekanizması, parçacık fiziğinin Standart Modelini içerir. Tahminler genellikle hesaplamalı yaklaşım yöntemleri kullanılarak yapılır, ancak bu tür pertürbasyon kuramı bazı deneysel gözlemleri (örneğin bağlı durumlar ve solitonlar) modellemek için yetersizdir. Yine de fizikçiler, Standart Model'i bilimin deneysel olarak en doğrulanmış kuramı olarak kabul ederler.
Standart Model ötesi fizikte, bazı kuramcılar, bir Büyük Birleşik kuram içinde elektro-zayıf ve güçlü etkileşimleri birleştirmek için çalışırlar. Büyük birleşik kuramın "gölge" parçacıkları varsayımına yönelik bazı girişimler, öyle ki bilinen her madde parçacığı keşfedilmemiş bir kuvvet parçacığıyla birleşir ve bunun tersi de tamamen süpersimetridir. Diğer kuramcılar, varsayımsal kuvvet taşıyıcısı olan gravitonun modelleme davranışıyla Kütleçekimi alanını nicelemeye ve kuantum kütleçekimine ulaşmaya çalışırlar. Kuantum kütleçekimine bir yaklaşım, Kuantum çekim döngüsüdür. Yine diğer kuramcılar, dört temel etkileşimin tümünü bir Her Şeyin Kuram'ına indirgeyerek hem kuantum kütleçekimini hem de büyük birleşik kuramını tek bir çerçevede ararlar. Her şeyin kuramının en yaygın amacı sicim kuramıdır, ancak madde parçacıklarını modellemek için, parçacıkları zorlamak için süpersimetriyi eklemiştir ve bu nedenle, kesin konuşmak gerekirse, Süpersicim kuramı haline gelmiştir. Görünüşte farklı süpersicim kuramleri, bir omurga, M-kuramı üzerinde birleştirildi. Standart Modelin ötesindeki kuramler, büyük deneysel destekten yoksun olunmasından kaynaklı olarak oldukça spekülatif olmaya devam ediyor.
Temel etkileşimlere genel bakış
Temel etkileşimlerin kavramsal modelinde, madde, yük ve spin ±1⁄2 (dönü ±ħ⁄2, burada ħ indirgenmiş Planck sabitidir) adı verilen özellikleri taşıyan fermiyonlardan oluşur. Bozonları değiştirerek birbirlerini çeker veya iterler.
Pertürbasyon kuramındeki herhangi bir fermiyon çiftinin etkileşimi daha sonra şu şekilde modellenebilir:
İki fermiyon giriyor → bozon değişimi ile etkileşim → İki değiştirilmiş fermiyon çıkıyor.
Bozonların değişimi her zaman fermiyonlar arasında enerji ve momentum taşır, böylece hızlarını ve yönlerini değiştirirler. Değişim, işlemdeki fermiyonların yüklerini değiştirerek (örneğin, onları bir tür fermiyondan diğerine çevirerek) fermiyonlar arasında bir yük taşıyabilir. Bozonlar bir birim açısal momentum taşıdığından, böyle bir değiş tokuş sırasında (indirgenmiş Planck sabitinin birimlerinde) fermiyonun dönüş yönü +1⁄2'den -1⁄2'ye (veya tam tersi) dönecektir. Bu tür etkileşimler momentumda bir değişiklikle sonuçlandığından, klasik Newton kuvvetlerine yol açabilirler. Kuantum mekaniğinde fizikçiler genellikle "kuvvet" ve "etkileşim" terimlerini birbirinin yerine kullanırlar; örneğin, zayıf etkileşim bazen "zayıf kuvvet" olarak adlandırılır.
Mevcut anlayışa göre, dört temel etkileşim veya kuvvet vardır: çekim kuvveti, elektromanyetizma, zayıf etkileşim ve güçlü etkileşim. Büyüklükleri ve davranışları, aşağıdaki tabloda açıklandığı gibi büyük ölçüde değişir. Modern fizik, gözlemlenen her fiziksel fenomeni bu temel etkileşimlerle açıklamaya çalışır. Ayrıca, farklı etkileşim türlerinin sayısının azaltılması arzu edilir olarak görülmektedir. Söz konusu iki durum aşağıdakilerin birleştirilmesidir:
- Elektromanyetizmaya elektrik ve manyetik kuvvet;
- Elektrozayıf etkileşime elektromanyetik etkileşim ve zayıf etkileşim.
Tabloda verildiği gibi ilişkili potansiyelin hem büyüklüğü ("bağıl şiddet") hem de "menzili" yalnızca oldukça karmaşık bir kuramsal çerçeve içinde anlamlıdır. Aşağıdaki tablo, devam eden araştırmaların konusu olmaya devam eden kavramsal bir şemanın özelliklerini listeler.
| Etkileşimler | Mevcut Kuram | Taşıyıcılar | Bağıl Şiddet | Uzak Mesafeli etki | Menzil(m)[16] |
|---|---|---|---|---|---|
| Zayıf | Elektrozayıf Kuramı | W ve Z bozonları | 1025 | [e^-(mw,zr)]/r | 10−18 |
| Güçlü | Kuantum Renk Dinamiği | gluon | 1038 | ~r (renk hapsi) | 10−15 |
| Elektromanyetik | Kuantum Elektrodinamiği | foton | 1036 | 1/r2 | ∞ |
| Çekim Kuvveti | Genel Görelilik | graviton(varsayım) | 1 | 1/r2 | ∞ |
Kütleçekim dışındaki temel kuvvetlerin modern kuantum mekanik görünümü, madde parçacıklarının birbirleriyle doğrudan etkileşime girmediği, bunun yerine bir yük taşıdığı ve etkileşim taşıyıcıları veya kuvvet aracıları olan sanal parçacıkları değiştirdiği yönündedir. Örneğin, fotonlar elektrik yüklerinin etkileşimine aracılık eder ve gluonlar renk yüklerinin etkileşimine aracılık eder. Tam kuram, bozonları değiş tokuş eden fermiyonların ötesinde bozulmaları içerir; bu ek bozulmalar, fermiyon alışverişi yapan bozonların yanı sıra parçacıkların yaratılmasını veya yok edilmesini içerebilir: örnekler için Feynman diyagramlarına bakınız.
Kütleçekim Kuvveti
Çekim Kuvveti, elektromanyetik etkileşimlerin hakim olduğu atom ölçeğindeki dört etkileşimin açık ara en zayıfıdır. Ancak Kütleçekiminin zayıflığının, basit bir mıknatıs (bir buzdolabı mıknatısı gibi) kullanılarak bir pimin askıya alınmasıyla kolayca gösterilebileceği fikri temelde kusurludur. Mıknatısın pimi tüm Dünya'nın kütleçekimine karşı tutabilmesinin tek nedeni, göreceli yakınlığından kaynaklanmaktadır. Mıknatıs ve pim arasında bir kırılma noktasına ulaşıldığı açık bir şekilde kısa bir mesafe vardır ve Dünya'nın büyük kütlesi nedeniyle bu mesafe oldukça küçüktür.
Kütleçekim, iki nedenden dolayı astronomik mesafelerde astronomik nesneler için dört temel kuvvetten en önemlisidir. Birincisi, Kütleçekimi, elektromanyetizma gibi, ancak güçlü ve zayıf etkileşimlerin aksine, sonsuz bir menzile sahiptir. İkincisi, çekim kuvveti her zaman çeker ve asla itmez; aksine, astronomik cisimler neredeyse nötr net elektrik yüküne yönelirler, öyle ki bir tür yükün çekimi ve karşı yükün itmesi çoğunlukla birbirini iptal eder.
Elektromanyetizma Kütleçekiminden çok daha güçlü olsa da, gezegenler, yıldızlar ve galaksiler gibi büyük gök cisimleri için elektrostatik çekim geçerli değildir, çünkü bu tür cisimler eşit sayıda proton ve elektron içerir ve dolayısıyla net elektrik yükü sıfırdır. Çekici veya itici olabilen elektrik kuvvetlerinin aksine, yalnızca çekici olduğu için hiçbir şey kütleçekimi "iptal etmez". Öte yandan, kütlesi olan tüm nesneler, yalnızca çekim kuvvetine tabidir. Bu nedenle, evrenin büyük ölçekli yapısında yalnızca kütleçekim önemlidir.
Uzun menzili, galaksilerin ve kara deliklerin yapısı gibi büyük ölçekli fenomenlerden sorumlu kütleçekimi kılar ve evrenin genişlemesini geciktirir. Kütleçekim ayrıca, gezegen yörüngeleri gibi daha mütevazı ölçeklerde astronomik fenomenleri ve ayrıca günlük olayları açıklar. deneyim: nesneler düşer; ağır nesnelerin sanki yere mıhlıymış gibi davranır ve hayvanlar belli bir yüksekliğe zıplayabilir.
Kütleçekim, matematiksel olarak tanımlanan ilk etkileşimdi. Antik çağda Aristoteles, farklı kütlelerdeki nesnelerin farklı oranlarda düştüğünü varsayıyordu. Bilimsel Devrim sırasında, Galileo Galilei deneysel olarak bu hipotezin belirli koşullar altında yanlış olduğunu belirledi - bir atmosfer varsa hava direnci ve kaldırma kuvvetleri nedeniyle oluşan sürtünmeyi ihmal etti (örneğin, havayla doldurulmuş bir balonun düşürülmesi ve su dolu bir balonun durumu) ), tüm nesneler aynı oranda Dünya'ya doğru hızlanır. Isaac Newton'un Evrensel Çekim yasası (1687), Kütleçekimi davranışının iyi bir tahminiydi. Bugünkü kütleçekim anlayışımız, Einstein'ın 1915 tarihli Genel Görelilik kuramından kaynaklanmaktadır; bu, Kütleçekiminin uzay-zaman geometrisi açısından daha doğru bir tanımı (özellikle kozmolojik kütleler ve mesafeler için).
Genel görelilik ve kuantum mekaniğini (veya kuantum alan kuramını) daha genel bir kuantum kütleçekimi kuramıyla birleştirmek, aktif bir araştırma alanıdır. Kütleçekiminin graviton adı verilen kütlesiz bir spin-2 parçacığının aracılık ettiği varsayılmaktadır.
Genel görelilik deneysel olarak (en azından zayıf alanlar için, yani kara delikler için değil) en küçük ölçekler dışında tümünde doğrulanmış olsa da, genel göreliliğe alternatifler vardır. Bu kuramlar, belirli bir sınırda genel göreliliğe indirgenmelidir ve gözlemsel çalışmanın odak noktası, genel görelilikten hangi sapmaların mümkün olduğuna dair sınırlar oluşturmaktır.
Önerilen ekstra boyutlar, kütleçekimi kuvvetinin neden bu kadar zayıf olduğunu açıklayabilir.[17]
Elektrozayıf Etkileşim
Ana Madde: Elektrozayıf Etkileşim
Elektromanyetizma ve zayıf etkileşim, günlük düşük enerjilerde çok farklı görünmektedir. İki farklı kuramkullanılarak modellenebilirler. Bununla birlikte, 100 GeV mertebesinde, birleşme enerjisinin üzerinde, tek bir elektrozayıf kuvvette birleşeceklerdir. Elektrozayıf kuram,modern kozmoloji için, özellikle de evrenin nasıl evrimleştiği konusunda çok önemlidir. Bunun nedeni, Büyük Patlama'dan kısa bir süre sonra, sıcaklık hala yaklaşık 1015 Kelvinin üzerindeyken, elektromanyetik kuvvet ve zayıf kuvvet hala birleşik bir elektrozayıf kuvvet olarak birleşiyordu. Temel parçacıklar arasındaki zayıf ve elektromanyetik etkileşimin birleştirilmesine katkılarından dolayı Abdus Salam, Sheldon Glashow ve Steven Weinberg, 1979'da Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü.[18][19]
Elektromanyetik Etkileşim
Ana Madde: Elektromanyetik etkileşim
Elektromanyetizma, elektrik yüklü parçacıklar arasında etki eden kuvvettir. Bu fenomen, durgun haldeki yüklü parçacıklar arasında etki eden elektrostatik kuvveti ve birbirine göre hareket eden yüklü parçacıklar arasında etki eden elektrik ve manyetik kuvvetlerin birleşik etkisini içerir.
Elektromanyetizma, kütleçekimi gibi sonsuz bir menzile sahiptir, ancak ondan çok daha güçlüdür ve bu nedenle sürtünme, gökkuşakları, şimşek ve televizyon, lazerler ve bilgisayarlar gibi elektrik akımı kullanan tüm insan yapımı cihazlar gibi günlük deneyimin birkaç makroskobik fenomenini tanımlar. . Elektromanyetizma, tüm kimyasal bağlar da dahil olmak üzere kimyasal elementlerin tüm makroskobik ve birçok atomik düzeydeki özelliklerini temel olarak belirler.
Bu kuvvet, Dünya gezegeninin ağırlığından birçok kez daha büyüktür. Bir sürahideki atom çekirdekleri, diğerindekileri de aynı kuvvetle iter. Bununla birlikte, bu itici kuvvetler, sürahi A'daki elektronların sürahi B'deki çekirdeklerle ve sürahi A'daki çekirdeklerin sürahi B'deki elektronlarla çekimi ile iptal edilir ve net kuvvet oluşmaz. Elektromanyetik kuvvetler kütleçekiminden çok daha güçlüdür, ancak büyük cisimler için kütleçekimi baskın olacak şekilde birbirini götürür. Elektrik ve manyetik fenomenler eski zamanlardan beri gözlemlenmiştir, ancak 19. yüzyılda James Clerk Maxwell, elektrik ve manyetizmanın aynı temel etkileşimin iki yönü olduğunu keşfetti. 1864'te Maxwell'in denklemleri bu birleşik etkileşimi titizlikle ölçmüştü. Maxwell'in vektör hesabı kullanılarak yeniden ifade edilen kuramı, çoğu teknolojik amaç için uygun olan klasik elektromanyetizma kuramıdır.
Işığın vakumdaki sabit hızı (genelde küçük harf "c" ile tanımlanır) Maxwell'in özel görelilik kuramıyla tutarlı denklemlerinden türetilebilir. Bununla birlikte, gözlemci ne kadar hızlı hareket ederse etsin ışık hızının sabit olduğu gözleminden yola çıkan Albert Einstein'ın özel görelilik kuramı, Maxwell denklemlerinin ima ettiği kuramsal sonucun, zaman ve uzayın doğası üzerinde elektromanyetizmanın çok ötesinde derin etkileri olduğunu gösterdi.
Zayıf Etkileşim
Zayıf etkileşim veya zayıf nükleer kuvvet, beta bozunması gibi bazı nükleer olaylardan sorumludur. Elektromanyetizma ve zayıf kuvvet, artık birleşik bir elektrozayıf etkileşimin iki yönü olarak anlaşılmaktadır - bu keşif, Standart Model olarak bilinen birleşik kurama doğru ilk adımdı. Elektrozayıf etkileşim kuramında, zayıf kuvvetin taşıyıcıları, W ve Z bozonları adı verilen büyük ayar bozonlarıdır. Zayıf etkileşim, pariteyi korumayan bilinen tek etkileşimdir; sol-sağ asimetriktir. Zayıf etkileşim, CP simetrisini bile ihlal eder, ancak CPT'yi korur.
Güçlü Etkileşim
Ana madde: Güçlü etkileşim
Güçlü etkileşim veya güçlü nükleer kuvvet, esas olarak mesafeye göre değişme şekli nedeniyle en karmaşık etkileşimdir. Nükleer kuvvet, yaklaşık 1 femtometre (fm veya 10−15 metre) mesafelerde nükleonlar arasında güçlü bir şekilde çekicidir, ancak yaklaşık 2.5 fm'nin ötesindeki mesafelerde hızla önemsiz hale gelir. 0,7 fm'den daha az mesafelerde nükleer kuvvet itici hale gelir. Bu itici bileşen, çekirdeklerin fiziksel boyutundan sorumludur, çünkü nükleonlar kuvvetin izin verdiğinden daha yakına gelemezler.
1908'de çekirdek keşfedildikten sonra, pozitif yüklü protonların elektromanyetizmanın bir tezahürü olan elektrostatik itmenin üstesinden gelmek için bugün nükleer kuvvet olarak bilinen yeni bir kuvvete ihtiyaç duyulduğu açıktı. Aksi takdirde, çekirdek var olamazdı. Ayrıca, kuvvetin, protonları çapı yaklaşık 10-15 m olan ve tüm atomunkinden çok daha küçük olan bir hacme sıkıştıracak kadar güçlü olması gerekiyordu. Bu kuvvetin kısa menzilinden Hideki Yukawa, kütlesi yaklaşık 100 MeV olan büyük bir kuvvet parçacığı ile ilişkili olduğunu tahmin etti.
Çekirdek 1908 yılında keşfedildi sonra, yeni bir güç pozitif yüklü protonlar elektrostatik itme, elektromanyetizma bir tezahürü, üstesinden gelmek için gerekli olduğunu açıktı. Ayrıca, kuvvetin, protonları çapı yaklaşık 10−15m olan ve tüm atomunkinden çok daha küçük olan bir hacme sıkıştıracak kadar güçlü olması gerekiyordu. Bu kuvvetin kısa mesafeden, Hideki Yukava kimin kitle yaklaşık 100 MeV olan büyük bir parçacık ile ilişkili olduğunu öngördü.
1947'de Pion'un keşfi, modern parçacık fiziği çağını başlattı. 1940'lardan 1960'lara kadar yüzlerce hadron keşfedildi ve kuvvetle etkileşen parçacıklar olarak son derece karmaşık bir hadron kuramı geliştirildi. En önemlisi:
Parçacık fiziğinin modern çağın başlattı pion 1947 keşif. Hadronların Yüzlerce 1960 1940'lardan keşfedildi ve hadronların son derece karmaşık bir kuram olarak güçlü etkileşim parçacıkların geliştirilmiştir. Özellikle:
- Pionların, vakum kapanlarının salınımları olduğu anlaşıldı
- Jun John Sakurai, rho ve omega vektör bozonlarının yaklaşık izospin ve hiper yük simetrileri için kuvvet taşıyan parçacıklar olmasını önerdi
- Geoffrey Chew, Edward K. Burdett ve Steven Frautschi, daha ağır hadronları, sicimlerin titreşimsel ve dönül uyarılmaları olarak anlaşılabilecek ailelere ayırdılar
Bu sezgisel yaklaşımların, hiçbiri doğrudan temel bir kurama yol açmadı.
Murray Gell-Mann, George Zweig ile birlikte ilk olarak 1961'de kesirli olarak yüklü kuarklar önerdi. 1960'lar boyunca, farklı yazarlar, modern temel kuantum renk dinamiği kuramına benzer kuramları, kuarkların etkileşimleri için basit modeller olarak gördüler. Kuantum renk dinamiğinin gluonlarını ilk hipotezleyenler, kuark renk yükünü ortaya çıkaran Moo-Young Han ve Yoichiro Nambu idi. Han ve Nambu, bunun kuvvet taşıyan bir alanla ilişkili olabileceğini varsaydılar. Ancak o zaman, böyle bir modelin kuarkları kalıcı olarak nasıl sınırlayabildiğini görmek zordu. Han ve Nambu ayrıca her kuark rengine bir tamsayı elektrik yükü atadı, böylece kuarklar yalnızca ortalama olarak kesirli yüklendi ve modellerindeki kuarkların kalıcı olarak sınırlandırılmasını beklemiyorlardı.
1971'de Murray Gell-Mann ve Harald Fritzsch, Han/Nambu renk ayar alanının kesirli yüklü kuarkların kısa mesafeli etkileşimlerinin doğru kuramı olduğunu öne sürdüler. Kısa bir süre sonra, David Gross, Frank Wilczek ve David Politzer, bu kuramın asimptotik özgürlük özelliğine sahip olduğunu ve deneysel kanıtlarla bağlantı kurmalarına izin verdiğini keşfettiler. Kuantum renk dinamiğinin, tüm mesafe ölçeklerinde doğru olan güçlü etkileşimlerin eksiksiz bir kuramı olduğu sonucuna vardılar. Asimptotik özgürlüğün keşfi, çoğu fizikçiyi kuantum renk dinamiklerini kabul etmeye yöneltti, çünkü kuarklar kalıcı olarak sınırlandırılmışsa, güçlü etkileşimlerin uzun mesafeli özelliklerinin bile deneyle tutarlı olabileceği netleşti: güçlü kuvvet mesafe ile süresiz olarak artar ve kuarkları hadronların içinde hapseder.
Kuarkların sınırlı olduğu varsayılırsa, Mikhail Shifman, Arkady Vainshtein ve Valentine Zakharov, vakumu tanımlamak için sadece birkaç ekstra parametreyle, birçok düşük seviyeli hadronların özelliklerini doğrudan kuantum renk dinamiklerinden hesaplayabildiler.
1980'de Kenneth G. Wilson, kuantum renk dinamiğinin kuarkları sınırlayacağını kesinliğe eşdeğer bir güven düzeyine koyarak, kuantum renk dinamiğinin ilk ilkelerine dayanan bilgisayar hesaplamalarını yayınladı. O zamandan beri, kuantum renk dinamiği, güçlü etkileşimlerin yerleşik kuramı olmuştur.
Kuantum renk dinamiği, gluon adı verilen 8 bozonik parçacık aracılığıyla etkileşen kesirli yüklü kuarkların bir kuramıdır. Gluonlar, sadece kuarklarla değil, birbirleriyle de etkileşirler ve uzun mesafelerde kuvvet çizgileri, lineer bir potansiyel, sabit bir çekici kuvvet tarafından gevşek bir şekilde modellenen sicimler halinde toplanır. Bu şekilde, kuantum renk dinamiğinin matematiksel kuramı, kuarkların yalnızca kısa mesafelerde nasıl etkileştiğini değil, aynı zamanda Chew ve Frautschi tarafından keşfedilen ve daha uzun mesafelerde gösterdikleri sicim benzeri davranışı da açıklar.
Standart Model Ötesi Fizik
Ana madde: Standart Model ötesi fizik
Elektrozayıf birleştirme modelinde mevcut dört temel etkileşimi sistemleştirmek için çok sayıda kuramsal çaba sarf edilmiştir. Büyük Birleşik Kuramlar, Standart Model tarafından tanımlanan üç temel etkileşimin hepsinin, son derece yüksek bir enerji seviyesinin altında parçalanan ve ayrı etkileşimler yaratan simetrilerle tek bir etkileşimin farklı tezahürleri olduğunu gösteren önerilerdir. Büyük Birleşik Kuramların ayrıca, Standart Modelin ilgisiz olarak ele aldığı doğa sabitleri arasındaki bazı ilişkileri öngörmesi ve ayrıca elektromanyetik, zayıf ve güçlü kuvvetlerin göreli güçleri için ayar birleştirme birleşmesini öngörmesi beklenir (bu, örneğin , 1991'de Büyük Elektron-Pozitron Çarpıştırıcısında süpersimetrik kuramlar için doğrulandı)
Büyük birleşik kuramı bir kuantum kütleçekimi kuramıyla bütünleştiren Her şeyin kuramı daha büyük bir engelle karşı karşıyadır, çünkü sicim kuramı, döngü kuantum kütleçekimi ve büküm kuramını içeren hiçbir kuantum kütleçekimi kuramı geniş çapta kabul görmemiştir. Bazı kuramlar, kuvvet taşıyan parçacıkların Standart Model listesini tamamlamak için bir graviton ararken, diğerleri, döngü kuantum kütleçekimi gibi, zaman-uzayın kendisinin kuantum bir yönü olabileceği olasılığını vurgular. Standart Modelin ötesindeki bazı kuramlar, varsayımsal bir beşinci kuvvet içerir ve böyle bir kuvvet arayışı, devam eden bir deneysel fizik araştırmasıdır. Süpersimetrik kuramlarda, bazı parçacıklar kütlelerini ancak süpersimetri kırılma etkileri ile kazanırlar ve modül olarak bilinen bu parçacıklar yeni kuvvetlere aracılık edebilir. Yeni kuvvetler aramanın bir başka nedeni de, evrenin genişlemesinin hızlandığının (karanlık enerji olarak da bilinir), sıfırdan farklı bir kozmolojik sabiti açıklama ihtiyacına ve muhtemelen genel göreliliğin diğer değişikliklerine yol açtığının keşfedilmesidir. CP ihlalleri, karanlık madde ve karanlık akış gibi fenomenleri açıklamak için beşinci kuvvetler de önerilmiştir.
Ayrıca bakınız
- Standart Model
- Kütleçekim
- Büyük Birleşik Kuramı
- Biliminsanları: Isaac Newton, James Clerk Maxwell, Albert Einstein, Sheldon Glashow, Abdus Salam, Steven Weinberg, Gerardus 't Hooft, David Gross, Edward Witten, Howard Georgi
Kaynakça
- ^ Braibant, Sylvie; Giacomelli, Giorgio; Spurio, Maurizio (2011-11-16). Particles and Fundamental Interactions: An Introduction to Particle Physics (İngilizce). Springer Science & Business Media. ISBN 978-94-007-2463-1.
- ^ Fackler, Orrin; Tran, J. Thanh Van (1988). 5th Force Neutrino Physics (İngilizce). Atlantica Séguier Frontières. ISBN 978-2-86332-054-9.
- ^ Weisstein, Eric W. "Fifth Force -- from Eric Weisstein's World of Physics". scienceworld.wolfram.com (İngilizce). Erişim tarihi: 2022-10-24.
- ^ Franklin, Allan; Fischbach, Ephraim (2016-03-03). The Rise and Fall of the Fifth Force: Discovery, Pursuit, and Justification in Modern Physics (İngilizce). Springer. ISBN 978-3-319-28412-5.
- ^ "The Standard Model of Particle Physics | symmetry magazine". www.symmetrymagazine.org. Erişim tarihi: 2022-10-24.
- ^ Shivni, Rashmi. "The Planck scale". symmetry magazine (İngilizce). Erişim tarihi: 2022-10-24.
- ^ "The Nobel Prize in Physics 1979". NobelPrize.org (İngilizce). Erişim tarihi: 2022-10-24.
- ^ "The Nobel Prize in Physics 1979". NobelPrize.org (İngilizce). Erişim tarihi: 2022-10-24.
- ^ "The Nobel Prize in Physics 1979". NobelPrize.org (İngilizce). Erişim tarihi: 2022-10-24.
- ^ "Newton's law of gravitation | Definition, Formula, & Facts | Britannica". www.britannica.com (İngilizce). Erişim tarihi: 2022-10-24.
- ^ Nauenberg, Michael (2018-10-01). "Newton's graphical method for central force orbits". American Journal of Physics. 86: 765–771. doi:10.1119/1.5050620. ISSN 0002-9505.
- ^ Henry, John (2011-01-01). "Gravity and De gravitatione: the development of Newton's ideas on action at a distance". Studies in History and Philosophy of Science. 42: 11–27. doi:10.1016/j.shpsa.2010.11.025.
- ^ Goldin, G.; Shtelen, V. (2001). "On Galilean invariance and nonlinearity in electrodynamics and quantum mechanics". doi:10.1016/S0375-9601(01)00017-2.
- ^ Farhoudi, Mehrdad; Yousefian, Maysam (2016-05-01). "Ether and Relativity". International Journal of Theoretical Physics. 55: 2436–2454. doi:10.1007/s10773-015-2881-y. ISSN 0020-7748.
- ^ Kuhlmann, Meinard. "Physicists Debate Whether the World Is Made of Particles or Fields--or Something Else Entirely". Scientific American (İngilizce). Erişim tarihi: 2022-10-24.
- ^ Salam, Abdus (2020). "Fundamental interaction" (İngilizce). doi:10.1036/1097-8542.275600.
- ^ "Extra dimensions, gravitons, and tiny black holes". CERN (İngilizce). Erişim tarihi: 2022-10-24.
- ^ Bais, Sander (2007). Very special relativity : an illustrated guide. Internet Archive. Cambridge, Mass. : Harvard University Press. ISBN 978-0-674-02611-7.
- ^ "The Nobel Prize in Physics 1979". NobelPrize.org (İngilizce). Erişim tarihi: 2022-10-24.