STANDART MODEL ÖTESİ YENİ FİZİK

Transkript

1 STANDART MODEL ÖTESİ YENİ FİZİK MUSA ÖZCAN TTP 8 (CERN TÜRK ÖĞRETMEN ÇALIŞTAYI 8) OCAK

2 Bugünü anlamak için, geçmişe bakmak. Büyüğü anlamak için, en küçüğe bakmak. *TTP 8 Güncel sorunlar Gökhan ÜNEL 2

3 STANDART MODEL NEDİR? Standart model, temel parçacıklar ve bu parçacıklar arasındaki etkileşimler hakkındaki bütün bilgimizi içeren bir kuramlar bütünüdür. 3

4 Standart model temel parçacıklar Gökhan ÜNEL'in hazırladığı Standart Model Parçacıkları Dizini 4

5 GURUPLAR Standart model altında isimlendirilmiş 17* parçacık vardır. Bu parçacıklar, fermiyonlar ve bozonlar olarak iki ana guruba ayrılır. Fermiyonlar madde parçacıkları, bozonlarsa bu parçacıklar arasındaki etkileşimlere aracılık eden kuvvet parçacıklarıdır. *Kuarkların renklerini ve karşıt parçacıkların tümünü dahil edersek toplam 61 tane parçacık vardır. 5

6 KUARKLAR Standart modelde altı tür kuark vardır: u, d, c, s, t, b. Bu fermiyonlar, doğada serbest halde bulunmazlar. Ancak bir araya gelerek çeşitli parçacıkları oluştururlar. Bir kuark ve bir antikuark iceren parcacıklara mezon, üç kuark içeren parçacıklaraysa baryon denir. Kuarklardan oluşan parçacıkların genel adıysa hadrondur. 6

7 LEPTONLAR Doğada serbest halde bulunan fermiyonlara lepton denir. Bu gruba giren parçacıkların en bilinen örneği elektrondur. Lepton kelimesi Yunancadaki leptos kelimesinden türetilmiştir. İnce, zarif, hafif, küçük gibi anlamlara gelir. Leptonlar genel olarak adlarının ima ettiği gibi hadronlardan daha hafiftir. Ancak 1975 yılında keşfedilen tau bu duruma bir istisna teşkil eder. Taunun kütlesi protonunkinin iki katı kadardır. 7

8 ETKİLEŞMELER *TTP 8 Güncel sorunlar Gökhan ÜNEL 8

9 KISACA STANDART MODEL Maddeyi oluşturan parçacıkları (Kuarklar & leptonlar) Bu parçacıkların etkileşimini (Kuvvet taşıyıcılar) Kütlenin nasıl kazanıldığını Uzay-zaman 9

10 STANDART MODEL DOĞRU MU? Doğruluğu deneylerce kanıtlandı. Açıklayamadığı şeyler var. 10

11 STANDART MODELİN EKSİKLERİ 11

12 1- Kütle sorunu Parçacıklara kütlesini veren nedir? Neden farklı parçacıklar farklı kütlelere sahiptir? 12

13 2- Çeşni sorunu Neden her şeyi aynı ancak sadece kütleleri farklı olan 3 parçacık ailesi vardır? 13

14 3- Kuvvetler farklılığı Neden kütle çekim kuvveti diğerlerinden zayıf? Elektromanyetik kuvvet ile zayıf nükleer kuvvet birbirine benzer iken Yeğin nükleer kuvvet bunlara benzememektedir? Tüm bu kuvvetleri birleştirebilecek olan tek kuram nedir? 14

15 4- Madde karşıt madde asimetrisi Evrenin başlangıcında madde ve anti madde eşit iken günümüzde görebildiğimiz (gözlemlediğimiz) her şey neden maddeden oluşmuştur? Anti maddeye ne oldu? Karanlık maddenin olduğunu deneysel olarak biliyoruz ama yapısını bilmiyoruz. Karanlık madde üst kuarklardan mı oluştu? Karanlık enerji evrenin ivmelenerek genişlemesinden sorumludur. 15

16 Karanlık madde ve karanlık enerji Karanlık madde nedir? Yapıtaşı nedir? Karanlık maddenin var olduğu dolaylı biçimde deneysel olarak kanıtlandı. Karanlık enerji nedir? 16

17 SÜPER SİMETRİ SORUNLARIN ÇÖZÜM ADAYLARI EK BOYUTLAR SİCİM KURAMI BBK Çeşni sorunu 3 kuvvetin birleşmesi Yerçekiminin güçsüzlüğü 4 Kuvvetin birleşmesi Madde-Karşıt madde asimetrisi Karanlık madde sorunu Karanlık enerji sorunu 17

18 SÜPERSİMETRİ STANDART MODELDEN STANDART MODEL ÖTESİNE Madde parçacığı Yeni kuarklar Yeni leptonlar Leptokuarklar Yeni bileşenler 4. Aile BBK RS ADD modelleri Küçük higgs Birleşik modeller 18

19 SÜPERSİMETRİ STANDART MODELDEN STANDART MODEL ÖTESİNE Kuvvet taşıyıcılar Yeni ayar bozonları Ayar kümesi K BBK RS ADD modelleri Küçük higgs 19

20 SÜPERSİMETRİ STANDART MODELDEN STANDART MODEL ÖTESİNE Küçük higgs EZ Bakışım Kırılması Dinamik bakışım kırılması 2HÇM Yeni sayıllar Yeni EZBK yöntemleri Teknirenk BBK 20

21 SÜPERSİMETRİ STANDART MODELDEN STANDART MODEL ÖTESİNE 3+1 uzay-zaman Yeni boyutlar RS ADD modelleri Teknirenk 21

22 SÜPER SİMETRİ Fermiyonlar ve bozonlar arasında bir simetridir. Yeni parçacıkların varlığını öngörür. Bilinen her SM parçacık için spini farklı ve daha ağır bir s(üper) parçacık bulunduğunu söyler. 22

23 EKBOYUTLAR Uzayda 3 den fazla boyut olabilir. Ek boyutlar küçük ve kıvrılmış olabilir. Bu tür boyutların varlığı parçacıkların etkileşimlerini değiştirebilir. Mesela ek boyutların içine girildiğinde kütleçekim kuvveti artar. TTP 8 Güncel sorunlar Gökhan ÜNEL Ekstra boyutların kendi üzerlerine katlanmalarını örnek olarak sunulan bir model: Calabi-Yau manifoldu. 23

24 SİCİM KURAMI Süpersicim kuramı tüm parçacık ve kuvvetlerin çok küçük tek boyutlu (ya da zar biçimli) sicimlerin 10 boyutta (bilgiğimiz 3 uzay boyutu + zaman + 6 ilave boyut) titreşmelerinin görüntüleri olduğunu öngörür. Bilim teknik dergisi yeni ufuklara eki NİSAN

25 BÜYÜK BİRLEŞME KURAMI Gözlemlediğimiz Elektrozayıf ve Güçlü kuvvetler aynı kuvvetin farklı bakış açılarına göre izdüşümü olabilir. Lepton sayısını 4QCD rengi olarak düşünebilir miyiz? Bu kuram E6 birleşimi olabilir mi? Patti-salam 1975 Gürsey 1976 Kısaca yeni parçacıklar öngörülüyor ve bu parçacıklar aranıyor. 25

26 FİZİKTEKİ KURAMLARIN BİRLEŞTİRİLMESİ Elektrik Işık Manyetik Beta bozunumu Nötrino etkileşimi Elektromanyetizma Zayıf etkileşim Elektrozayıf etkileşim Standart Proton Nötron Piyon???on Mekanik Göksel Yeğin etkileşim Evrensel çekim Genel görecelik model??? Büyük birleşik kuram???? Herşeyin kuramı Uzay - zaman Parçacıklar ve kuramlar kronolojik olarak verilmiştir. 26

27 SONUÇ OLARAK BHÇ (Büyük Hadron Çarpıştırıcısı) nda standart model ötesi yeni fizik adına herhangi bir yeni parçacık şimdilik bulunamamıştır. Ama yeni bilgiler elde ediliyor. Çıkan sonuçlar, hangi kuramın doğru olma olasılığının daha az olduğunu bildiriyor. 27

28 CERN DE EĞİTİM ALMA ŞANSI VEREN SAYGIDEĞER HOCALARIMIZA VE BU VESİLE İLE TANIŞTIĞIM TÜM ARKADAŞLARIMA 28

29 KAYNAKLAR TTP 8 Güncel sorunlar Gökhan ÜNEL TTP 8 Astrıparçacık fiziği Efe YAZGAN P5 den 5 ayaklı plan particle physics project prioritization panel TÜBİTAK Haziran 2017 standart model posteri Bilim teknik dergisi yeni ufuklara eki NİSAN