Buradasınız
MADDE
MADDE1
Prof.Dr. Ahmed Yüksel ÖZEMRE
Madde, görünen âlemde, 1) enerji ile birlikte objektif bütün olayların temelini oluşturan, ve 2) kendisine ölçülebilir fizikî özellikler izâfe edilebilen nesnedir.
Madde, moleküllerin yapısına has (meselâ kohezyon kuvvetleri ve valans gibi) özelliklerin; uygulanan: sıcaklığın, basıncın, iyonlaştırma sürecinin fonksiyonu olarak gaz, sıvı, katı ya da plâzma hallerinde; ya da cüce yıldızlar ve nötron yıldızlarında vuku bulduğuna inanıldığı gibi soysuzlaşmış (dejenere) hâlde bulunabilir.
Gelişen gözlem ve deney imkânları, uzun süre parçalanmaz sanılan atom ve onun yapıtaşları hakkında tutarlı bilgi edinilmesini mümkün kılmıştır. Buna göre atom, etrafında elektronların dolandığı bir çekirdekten oluşmaktadır. Atomlar içinde en küçüğü, etrafında tek (negatif elektrik yüklü) elektronun dolandığı çekirdeğinde (pozitif yüklü) bir proton bulunan hidrojen atomudur. Eğer hidrojen atomunu bir trilyon kere büyütmek mümkün olsaydı:
- tek bir protondan oluşan çekirdeğin çapı bir milimetre, ve kütlesi 1,7 milyon ton olurdu;
- elektronun çapı bir milimetrenin binde birinden küçük, kütlesi de 900 ton olurdu;
- bu elektron yaklaşık 100 metre çapındaki bir hacım içinde dolanırdı.
Bu misâl atomun ne kadar büyük bir boşluk içermekte olduğunu göstermektedir.
Diğer elementlerin çekirdeklerinde protonlardan başka nötron adı verilen, elektrik yüklü olmayan ve kütlesi yaklaşık protonunkine eşit tânecikler de bulunur. Bu olgular karşısında maddenin yapıtaşlarının proton, nötron ve elektrondan ibâret olduğu sanılmıştı. Fakat bir süre sonra gerek tânecik hızlandırıcılarında tâneciklerin çok yüksek hızlarda biribirleriyle çarpıştırılması sonunda, gerekse fezânın derinliklerinden gelen kozmik ışınlarda farklı fiziksel özelliklere sâhip bu kabil 200 kadar farklı tâneciğin varlığı ortaya çıkarıldı. Bu durumda acaba maddenin gerçek yapıtaşları nelerdi?
A) Elemanter tânecikler denilen:
2) Kuvarklar, ve
3) Bozonlar
ile
B) Birleşik tânecikler denilen:
2) Mezonlar'dan
ibâret olduğu ortaya konmuştur.
Leptonlar: 1) elektron, 2) müon ve 3) tau ile bunların her birine tekābül eden 4) elektron nötrinosu, 5) müon nötrinosu ve 6) tau nötrinosundan oluşmaktadır. 6 farklı tür kuvark vardır. Bozonlar ise: 1) foton, 2) gluon, 3) aracı bozonlar (W+, W-, Z0), 4) graviton'dan oluşan âyar Bozonları ile 5) Higgs bozonu diye beş sınıfa ayrılmaktadır. Teorilerin varlıklarına işâret ettikleri graviton ile Higgs bozonunun varlığı henüz daha deneysel olarak ortaya konulabilmiş değildir.
Baryonlar: 1) proton ve nötronu ihtivâ eden nukleonlar ile 2) 1 cins lambda, 3 cins sigma, 2 cins ksi, 4 cins delta, 1 cins omega tâneciklerini ihtivâ eden hiperonlardan oluşmaktadır.
Mezonlar ise 3 cins pion, 3 cins kaon, eta, fi ve ro tâneciklerinden oluşmaktadırlar. Bileşik tâneciklerin hepsine birden hadronlar denilmektedir.
Ayrıca elektronların, kuvarkların ve nötrinoların karşıt-tânecikleri vardır. Elektronun karşıt tâneciği aynı kütleye fakat pozitif yüke sâhip pozitron'dur. Karşıt-nötron nötronla aynı kütleye sâhip, yüksüz fakat nötronun +1 olan baryonik sayısının aksine –1 baryonik sayısına sâhiptir. Bir tânecik ile bunun karşıt-tâneciği çarpışacak olursa bunların kütlelerinin tümü gamma ışınları şeklinde salt enerjiye dönüşür. Tabîatta kendi başına karşıt-madde'den yâni karşıt-tâneciklerden oluşmuş atomlar yoktur. Lâboratuvarda imâl edilen ilk karşıt-atom 1995 sonunda CERN'de (Cenevre'deki Avrupa Nükleer Araştırmalar Merkezi'nde) imâl edilen 9 adet karşıt-hidrojen atomu olmuştur.
4) beta radyoaktivitesinden, ve Kâinat'ta doğal olarak karşıt maddenin değil de yalnızca "madde"nin bulunmasından sorumlu olan "zayıf etkileşme"nin
aslında tek bir kuvvetin farklı şartlar altında dört ayrı tecellîsi olduğunun deneylerle uyumlu matematiksel bir çerçeve içinde tevhid edilmesidir. Bugün için bu henüz bir ütopya mesâbesindedir.
Kuvantum Mekaniği'nin fizikçilerin âleme bakış açılarında egemen olmasından önce, etkileşmenin, tâneciklerden yayıldığı varsayılan bir kuvvet alanı aracılığıyla vuku bulduğunu savunan bir model geçerliydi. Kuvantum Mekaniği iki tânecik arasındaki böyle bir etkileşmenin ancak, aralarında, bozon dediğimiz bir aracı tâneceğin değiş-tokuşu ile mümkün olduğunu bildirmektedir. Bu, tıpkı, biribiriyle konuşan iki insanın etkileşme bozonunun aralarında teati edilen "söz" olması gibidir.
Farklı tâneciklerin oluşumunu açıklamak üzere "Büyük Patlama Teorisi" diye bilinen bir senaryo ileri sürülmüştür. Bu senaryoya göre tabîattaki elementler Kâinat'ın hemen başlangıcında değil, yıldızların içinde oluşmuşlardır. Buna göre Kâinat'ın başlangıcı sayılan Büyük Patlama esnâsında protonlar, nötronlar ve elektronlar daha çok hidrojen ile helyum ve çok daha düşük mikdarlarda da lityum, berilyum ve bor gibi basit elementleri oluşturacak biçimde bir araya gelmişler ve bu iptidaî maddeden hareketle yıldızlar oluşmaya başlamıştır. Bu yıldızların içinde egemen olan büyük basınç ve sıcaklığın etkisiyle demir elementine kadar diğer elementler nükleer füzyon aracılığıyla oluşmuşlardır. Demirden daha ağır elementlerin ise süpernova diye adlandırılan bâzı yıldızların patlamaları sonunda oluşan fiziksel şartlarda oluşmuş oldukları düşünülmektedir.
Maddenin sırrı söz konusu olduğunda, eski yunan filozoflarının bu konudaki vehim ve hayâlleri ile, teori ile deneylerin biribirlerini yakından denetleyerek eriştikleri bugünkü olgunluk mertebesinin yansıttığı görüntü arasında büyük mâhiyet farkı vardır. Fizikçilerin maddenin elemanter yapıtaşlarının proton, nötron ve elektrondan ibâret olduğuna kānî olmalarından bir müddet sonra karşılarında yüzlerce yeni tânecik bulmuşlardır. Sonunda, elemanter tânecik olarak vehmettikleri proton ve nötronun aslında kuvarklardan oluşan birleşik tânecikler olduğunu keşfetmişlerdir. Bugün kuvarkların dahi daha da derinde saklı bir takım daha elemanter tâneciklerden oluştukları hakkında şüpheler ileri sürülmektedir. Madde nihaî sırrını fâş etmemektedir.
[1]Türkiye Diyânet Vakfı İslâm Ansiklopedisi'nin "Madde" bendi için hazırlanmış ve yayınlanmıştır.