Evrenin Mükemmel Düzeni: 4 Temel Kuvvet
Zamanı günümüzden 13,7 milyar yıl geçmişe saralım ve orada durduralım. Az sonra ‘’Büyük bir Patlama” meydana gelecek. Bu büyük patlama ile de başta zaman olmak üzere her şeyin varlığı başlayacak. Patlama olduktan sonra çok kısa bir süre içerisinde evrene hükmedecek 4 temel kuvvet meydana gelecek.
Bu yazımızda evrene hâkim olan 4 temel kuvveti işleyeceğiz. Belki bu genel adlandırma şekli işlevlerinin yanında biraz sönük kalabilir. Fakat işlevlerinin ateşi birçoğumuzun aklını başından almaya yetecektir diye düşünüyorum.
Kütle Çekim Kuvveti
Kütle çekim kuvveti evrenin oluşmasında temel rol alan 4 ana kuvvetten biridir. Kütlesi olan her şey –ki bunun içine gezegenler, yıldızlar, galaksiler de dahil- bir başka kütleli olan maddeye çekim kuvveti uygular. Büyük patlamanın hemen ardından, Planck döneminde, ortaya çıktığı düşünülmektedir.
Kardeşlerinden ilk ayrılan bu kuvvet, evrenin nizam ve intizamı için gerekli olan gücü ortaya koydu ve evrende makroskopik ölçütte meydana gelen dengeyi sağladı. Bu sayede hiçbir kütleli madde başına buyruk gezemedi. Kütle çekim; Dünya ve diğer gezegenlerin Güneş’in yörüngesinde, Ay’ın ise Dünya’nın yörüngesinde olmasına, gelgitlerin oluşumuna, Güneş Sistemi’nin oluşumuna ve evrimine, yıldızlara ve galaksilere neden oldu.
Kütlelerin birbirlerine uyguladığı kuvvetin bir sınırı yoktur. Lakin aradaki mesafenin uzunluğuna bağlı olarak uygulanan kuvvet değerinde değişiklikler meydana gelir. Bu kadar büyük işlevler başarmasına rağmen en zayıf kuvvet, kütle çekim kuvvetidir.
Güçlü Nükleer Kuvvet
Patlamadan sonraki saniyede diğer 3 kuvvetten ayrılarak oluşmuştur. Nükleer denmesinin sebebi ise atomların içindeki proton ve nötronlar arasında olan bir kuvvet olmasıdır.
Çekirdek içerisinde ‘+1’ yüklü proton parçacıkları bulunmaktadır. Etrafında ise ‘-1’ yüklü elektron parçaları dönmektedir. Manyetizma kuralları gereği çekirdek içerisinde duran bu +1 yüklü protonların birbirini itmesi gerekir. Aynı şekilde zıt yükle yüklü olan proton ve elektron arasında da bir kuvvet meydana gelmesi gerekir. Fakat onlardan çok daha güçlü bir kuvvet olan ve gluon (kuarklar arasındaki güçlü etkileşimi sağlayan temel parça) vasıtasıyla ortaya çıkan güçlü kuvvet, yeri geldiğinde itici, yeri geldiğinde çekici kuvvet olarak dengeleri korur ve atomun parçalanmadan kalmasını sağlar.
Sınırsız bir alanda etki sahibi olan kütle çekim kuvvetinin aksine, güçlü nükleer kuvvet 1 femtometre mesafedeki çekirdekler arasında etkilidir ve çekici konumdadır. Ancak yaklaşık 2,5 FM’in ötesindeki mesafelerde gücünü yitirir ve önemsiz bir hale gelir. 0,7 FM’den daha kısa mesafelerde ise itici kuvvet rolünü üstlenir.
Elektromanyetizma
Geriye kalan iki kuvvetten birisi olan Elektromanyetizma, elektrik yüklü parçacıklar arasında etkilidir. Bu etkileşimin gerçekleştiği alanlara da ”elektrik alanı” denilir. Etki alanı atomlar arasında olduğu için çok kısıtlıdır.
Elektromanyetik kuvvet, kütle çekim kuvveti dışında, günlük hayatta nükleer ölçekte karşılaşılan tüm diğer olgulardan sorumludur. Atomlar arası etkileşimlerden kaynaklanan tüm kuvvetler; elektrik yüklü atom çekirdekleri , atomların etrafındaki ve içindeki elektronları etkileyen elektromanyetik kuvvetler ve bu parçacıkların hareketlerinden nasıl ivme kazandıklarıyla açıklanır.
Elektronlar, atom çekirdeklerinin etrafındaki orbitallerde (elektromanyetik dalga mekaniği tarafından) moleküllerinin yapı taşları olan atomları oluşturmak için bağlı tutulurlar. Bu, komşu atomların elektronları arasındaki etkileşimden doğan süreçleri yönetir.
Zayıf Nükleer Kuvvet
4 temel kuvvetten “bütünleştirici” olmayıp “ayrıştırıcı” olan tek kuvvet zayıf nükleer kuvvettir. Atom içi bir kuvvet olması sebebiyle kısıtlı bir etki alanına sahiptir. Yıldızların yegâne yakıtı olup element oluşumunda da oldukça etkilidir. Birtakım araştırmalara göre de evrendeki doğal radyasyondan sorumludur.
Zayıf kuvvet ilk olarak 1896’da, Henri Becquerel‘in uranyum radyoaktivitesi deneylerinde gözlemlenmiştir. Daha sonrasında 1929’da Pauli, “nötrino” isimli parçacıkların varlığını öngörmüştür. 1956’da ise nötrinolar ilk defa gözlemlenmiştir.
İtalyan Fizikçi Fermi, beta bozunumunu açıklamak için bir teori ortaya attı. Bu, çekirdekteki bir nötronun protona dönüştüğünü ve nötr halden “+” olan proton haline dönüşmek için genellikle “- “yüklü elektronu dışarı fırlattığı idi. İtalyan Fizik Tarihçisi Maltese, bir makalesinde durumu şöyle açıklıyor: “Bozulmadan sorumlu olan ve bir nötronu protona, elektrona ve nötrinoya dönüştüren zayıf etkileşim denilen yeni bir güç türü tanımlandı.”
4 Temel kuvvet bu şekilde birbirlerinden ayrılmış ve evren düzenini idame ettirebilmek için varlıklarını sürdürmeye ve işlerini yapmaya devam etmektedirler. İlerleyen günlerde ne gibi ayrılımlar/birleşimler gelecek hep birlikte göreceğiz.
