STANDART MODEL ve TES Gzide BADA CERN Trk

STANDART MODEL ve ÖTESİ Güzide BAŞDAĞ CERN Türk Öğretmen Çalıştayı-8 28. 02. 2018 1

Maddenin en küçük öğesi bilinmeden insan evreni asla anlayamaz. ” “ Plato 2

Evreni anlamak, onu oluşturan parçacıkları ve bunların nasıl etkileştiklerini anlamakla başlar. 3 https: //www. youtube. com/watch? v=ua. GEjr. ADGPA

TEMEL PARÇACIKLAR • 20. yüzyılın başlarında, bilim insanları doğada sadece 3 temel parçacığın olduğunu düşünüyordu; atom çekirdeğini meydana getiren protonlar ve nötronlar, çekirdeğin çevresinde dolanan elektronlar… 4

TEMEL PARÇACIKLAR 1918 yılında Rutherford tarafından keşfedildi. 1911 yılında Rutherford tarafından keşfedildi. 1932 yılında James Chadwick tarafından keşfedildi. 1897 yılında J. J. Thomson tarafından keşfedildi. 5

TEMEL PARÇACIKLAR elektron çekirdek nötron kuark gluon proton kuark gluon • 50’li ve 60’lı yıllarda bilim insanları proton ve nötronların da daha küçük parçacıklardan oluştuğunu ortaya çıkardı. 6

TEMEL PARÇACIKLAR Gluonlar 1962 yılında önerildi, 1978 yılında keşfedildi. Kuarklar 1964 yılında önerildi, 1968 yılında keşfedildi. 7

TEMEL PARÇACIKLARIN KEŞFİ • 1950’li yılara gelindiğinde parçacık hızlandırıcılarının da katkısıyla keşfedilen parçacık sayısı artmıştır. 8

TEMEL PARÇACIKLARIN KEŞFİ • Willis Lamb 1955’de Nobel ödülünü alırken yaptığı konuşmada “Eskiden yeni bir parçacık bulan herkes Nobel ödülü ile ödüllendiriliyordu ama şimdi bu tür keşifleri yapanlara 10000 dolar para cezası verilmeli. ” diyerek bu durumu şaka yoluyla ortaya koymuştur. 9

PARÇACIKLARIN DÜZENLENMESİ • 1970’li yıllarda, Murray Gell-Mann gibi fizikçiler, bu parçacık kaosu içerisinde bir düzen keşfettiler. • Attıkları bu adım, Dimitri Mendeleyev’in elementler arasında düzen bulmak için attığı adıma benziyordu. 10

STANDART MODEL NEDİR? Standart Model, maddenin temel parçacıklarını ve bunların etkileşmesini açıklayan kuramdır. 11

STANDART MODELDE SINIFLAMA Madde Parçacıkları Taşıyıcı Parçacıklar BOZONLAR FERMİYONLAR KUARKLAR LEPTONLAR 12

PARÇACIKLARIN ÖZELLİKLERİ RENK YÜKÜ KÜTLE YÜK DÖNÜ(SPİN) 13

STANDART MODELDE SINIFLAMA 1. Aile kuarklar, protonlar ve nötronları yani atom çekirdeğini oluştururlar. Onlara elektronların da katılmasıyla atomlar (yani madde) oluşur. 1. AİLE 14

STANDART MODELDE SINIFLAMA 2. ve 3. aile parçacıklar erken evrende oluşmuşlardır ve günümüzde doğada kendiliklerinden bulunmazlar. 1. 2. 3. AİLE 15

TEMEL ETKİLEŞİMLER 16

TEMEL ETKİLEŞİMLER Temel etkileşimin taşıyıcısı “graviton”dur. Graviton, kuramsal bir parçacıktır. Henüz keşfedilmemiştir. 17

TEMEL ETKİLEŞİMLER Fermiyonlar, W ve Z bozonları Higgs alanı ile etkileşerek kütle kazanır. Elektromanyetik alan Higgs ile etkileşmez ve bu yüzden foton kütlesizdir. 18

PARÇACIKLAR VE TEMEL ETKİLEŞİMLER 19

STANDART MODELDE KAÇ PARÇACIK VARDIR? 1 Higgs Bozonu 18 kuark ve 18 karşıt kuark ile toplam 36 kuark 1 Foton 8 Gluon • 6 lepton ve 6 karşıt lepton ile toplam 12 lepton 1 Z Bozonu 2 W Bozonu 20

STANDART MODELDE KAÇ PARÇACIK VARDIR? • Toplamda 61 temel parçacık vardır. • Modelin ilk elemanı, 1897’de elektron idi. • 115 yıl sonra; • Modelin son üyesi 2012 yılında CERN’de keşfedilen Higgs Bozonu oldu. 21

STANDART MODELİN EKSİKLERİ • Standart Model, bugüne kadar farklı deneylerle defalarca sınanmıştır. • Ancak bazı eksiklikleri, cevaplayamadığı sorular vardır. 22

STANDART MODELİN EKSİKLERİ KÜTLE SORUNU le t ü r o S u n u K • Neden Tau parçacığının kütlesi elektrondan çok daha büyük? • Niye bütün nötrinoların kütlesi bu kadar küçük? 23

STANDART MODELİN EKSİKLERİ AİLE SORUNU Aile Sorunu • Neden üç aile var? • Evrendeki maddeler neden 1. aileden yapılmış? • 2. ve 3. aile neden var? 24

STANDART MODELİN EKSİKLERİ KÜTLEÇEKİM SORUNU • Kütleçekim etkileşmesi standart modelde ifade edilemez. • Kütleçekim etkileşmesinin taşıyıcı parçacığı graviton henüz gözlenememiştir. u n u ç e l t im k e r o S Kü 25

STANDART MODELİN EKSİKLERİ HİYERARŞİ SORUNU Kütleçekim kuvveti neden elektromanyetik kuvvetten 1040 kat daha zayıftır? u n ru H o S şi r a r iye 26

STANDART MODELİN EKSİKLERİ GÖZLEMSEL EKSİKLER r a l ino tr ö N Üçten fazla nötrino var mıdır? Nötrinolar kendi karşıt parçacıkları mıdır? Nötrinolar kütlelerini nasıl kazanıyor? Nötrinoların kütlesi nedir? 27

STANDART MODELİN EKSİKLERİ GÖZLEMSEL EKSİKLER • Karanlık madde ve karanlık enerji nedir? Neden yapılmışlardır? Karanl ık Mad de 28

STANDART MODELİN EKSİKLERİ GÖZLEMSEL EKSİKLER Evrenin başlangıcında madde ve karşıt madde eşit miktarlarda üretilmişlerdi. Fakat daha sonra maddenin karşıt maddeye tercih edilmesini sağlayan bir olay gerçekleşti. Sonra madde ve karşıt madde birbirini yok etti. Geriye biraz madde kaldı. Neden? i s i tr e im s A n yo r Ba 29

STANDART MODELİN EKSİKLİKLERİNE ÇÖZÜM ARAYIŞI • Yeni fizik kuramları ile bu eksikliklere çare aranıyor. 30

STANDART MODELİN EKSİKLİKLERİNE ÇÖZÜM ARAYIŞI • Bu yeni kuramlarla yeni parçacıklar ya da mevcut parçacıkların yeni özellikleri öngörülüyor. 31

STANDART MODEL ÖTESİ “En başından beri onlar, yaldızlı bir kafesteki kuşlar gibi bu modele tıkılıp kaldılar. ” 32

STANDART MODEL ÖTESİ Süpersimetri Kuramı • Parçacıkların spin hariç tüm özellikleri aynı olan simetrik eş parçacıkları (süpereş) olduğunu önerir. • Süpereş parçacıklar henüz keşfedilmemiştir. 33

STANDART MODEL ÖTESİ Büyük Birleşme Kuramı • Elektromanyetik, güçlü ve zayıf etkileşimlerin birbirine karışıp tek bir kuvvet oluşturabileceğini öngörür. 34

STANDART MODEL ÖTESİ Sicim Kuramı • Parçacıkların iplikçikler yani sicimler ya da iki boyutlu zarlar olduğunu öngörür. • Tüm bu sicim ve zarların 11 boyutlu bir evrenin içine yayıldığını öngörür. 35

STANDART MODEL ÖTESİ Ek Boyutlar Kuramı • Uzayda 3’ten fazla boyut olabileceğini ve bu boyutların parçacıkların etkileşimlerini değiştirebileceğini öngörür. 36

Kuramlar Birleşecek mi? 37

TEŞEKKÜR EDERİM… 38

KAYNAKÇA • • • Sezen Sekmen, "En Küçüğü Keşfetme Macerası“ Ian Sample, “Kütle; İlk Madde Bilim Tarihinin En Büyük Avı” Christophe Grojean, Laurent Vacavant, “Higgs Bozonu” Kenneth W. Ford, “ 101 Soruda Kuantum” https: //indico. cern. ch/event/669040/contributions/2735882/attach ments/1590142/2516110/BSM-ttp 8. pdf https: //indico. cern. ch/event/669040/contributions/2735871/attach ments/1586129/2507864/2018 -TTP-Parcacik. Fizigi. pdf https: //indico. cern. ch/event/669040/contributions/2735873/attach ments/1588555/2512753/Neutrino_CERN_Turkish. Teacher_UKose_J anuary 2018. pdf https: //indico. cern. ch/event/669040/contributions/2735876/attach ments/1589186/2514149/Sekmen. Higgs. TTP 1801. pdf https: //www. dropbox. com/s/bv 3 znks 9 lq 1 g 8 i 0/ana. pdf? dl=0 39

KAYNAKÇA • • • • • • https: //www. nasa. gov/mission_pages/hubble/science/xdf. html http: //htwins. net/ http: //kaynak. eba. gov. tr/wp-content/uploads/2013/08/periyodik. Tablo. jpg http: //www. bilimteknik. tubitak. gov. tr/system/files/standartmodel. pdf https: //bilimfili. com/parcacik-fizigi-neredeyse-her-seyin-teorisine-giris/ https: //giphy. com/gifs/atom-12 l. REG 7 AMLr. OQ 8 http: //bestanimations. com/Science/Chemistry. html https: //www. youtube. com/watch? v=Vi 91 qyjukn. M https: //bilimfili. com/standart-model/ https: //ipfs. io/ipfs/Qme 2 s. Lfe 9 ZMdiu. Ws. Etaj. WMDzx 6 B 7 Vbjzp. SC 2 VWht. B 6 Go. B 1/wiki/Standart_Model. html http: //p 409 a. physics. metu. edu. tr/~ozpineci/Home. Page/Popular_Presetations_files/SM. pdf https: //www. youtube. com/watch? v=ua. GEjr. ADGPA https: //pixabay. com/tr/photos/soran/ https: //www. youtube. com/watch? v=Iq. AWqwh 3 Etw https: //support. apple. com/en-ph/HT 201088 http: //idahoptv. org/sciencetrek/topics/gravity/facts. cfm http: //www. particleadventure. org/inter_summary. html http: //www. quantumdiaries. org/tag/cpv/ http: //www. kozmikanafor. com/genisleyen-evren/ https: //vectortoons. com/product/a-female-scientist-mixing-chemicals/ http: //macleodcartoons. blogspot. com/2012/08/union-of-concerned-scientists-cartoon. html https: //www. symmetrymagazine. org/article/august-2006/voices 40