Bozunmalar > Temel Parçacık Dönüşümleri

Temel Parçacık Dönüşümleri:
Çekirdeğin parçalanması, karmaşık yapısı nedeniyle, anlaşılabilir bir olay. Halbuki nötronun; içindeki kuarkların hapis kalması, dolayısıyla parçalanamaması gerekiyor. Parçalanmıyor da zaten ve nötronun bozunması; yapısındaki aşağı kuarklardan birinin, yukarı kuarka dönüşmesiyle gerçekleşiyor. Evet: Temel parçacıklar da bozunabiliyor; daha doğrusu birbirine dönüşerek, 'çeşni' değiştirebiliyor.

Çeşni değişimi sırasında bir temel parçacık, ansızın bir başkasına dönüşmüyor ve ortaya mutlaka, dönüşümün aracılığını yapacak bir vektör bozonun çıkması gerekiyor. Bu vektör bozonu çok çok kısa bir süre sonra, başka parçacıklara dönüşüyor. Başlangıçtaki parçacığın kütlesiyle kinetik enerjisinin toplamı bazen, bozonun kütlesinden daha az olabiliyor. Enerjinin korunumu ilkesini zedeler görünen bu durum, Heisenberg'in belirsizlik ilkesi sayesinde mümkün oluyor. Çünkü, sonuçta ortaya çıkan ürünlerin kütle ve kinetik enerjilerinin toplamı, başlangıçtaki parçacığınkine eşit olduğu gibi; çok kısa bir süreyle ortaya çıkıp kaybolan vektör bozonu, asla gözlenemiyor. Gerçekliğin kayıtlarına giremeyen böyle taşıyıcılara 'sanal taşıyıcı' veya parçacıklara 'sanal parçacık' deniyor.

Temel parçacıkların bir de; karmaşık parçacıklarda da olduğu gibi; karşıtlarıyla bir araya gelip, birbirlerini yoketmeleri söz konusu. Böyle bir yokedilme durumunda, madde ve karşıt madde parçacıkları kafa kafaya gelip çarpıştıklarında; kütleleri dahil, taşıdıkları enerjinin tümünü, çok yüksek enerjili, sanal bir kuvvet taşıyıcı parçacığa dönüştürüyorlar. Bu taşıyıcı; bir foton veya gluon, ya da W veya Z bozonu olabiliyor ve çok kısa bir süre içerisinde başka parçacıklara dönüşüyor. Ağır parçacıkları yapay olarak oluşturmakta kullanılan bu süreç, bir temel parçacığın bir diğerine dönüşmesinden farklı bir durum. Çünkü dönüşümler 'çeşni' değişimi anlamına gelirken, yokedilme süreçlerinde çeşni değişiminden söz edilemiyor. Temel parçacıkların dönüşümlerine, sadece zayıf etkileşim, tek başına aracılık edebilirken; yokedilme süreçlerinde, elektromanyetik ve güçlü kuvvetler de etkin oluyor. Çünkü yandaki şekilden de görüleceği üzere; güçlü kuvvetin taşıyıcısı olan gluon, renk değişiminin söz konusu olduğu dönüşümlerde devreye girmek zorunda. Zayıf etkileşimin taşıyıcısı olan W+ ve W- bozonları ise, hem çeşni ve hem de elektrik yükü değişimlerini içeren dönüşümlerin aracısı.

Zayıf etkileşimi zaten, diğerlerinde olduğu gibi, geleneksel bir kuvvet şeklinde algılamak mümkün değil. Bu etkileşim sadece, parçacık değişimleri sırasında etkinlik kazanıp, varlığını gösteriyor. Temel parçacık dönüşümlerinin, yani çeşni değişimlerinin; tümünden ve tek başına sorumlu. Yokedilme süreçlerinin ise, bazı aşamalarında rol oynuyor. Ki bu aşamalarda da zaten, temel parçacık dönüşümleri gerçekleşiyor. Zayıf etkileşim bu işleviyle, karmaşık parçacıkların bozunma veya yokedilme süreçlerinden bazılarının, bazı aşamalarında da rol oynuyor. Taşıyıcısı olan vektör bozonlar; diğer kuvvetlerin taşıyıcıları, yani gluon, foton veya graviton gibi, kütlesiz ve yüksüz değiller. W+ W- ve Z0 parçacıklarından; ilk ikisinin 80, üçüncüsünün de 91 GeV'a eşdeğer, oldukça ağır kütleleri; ilk ikisinin ise yükleri var. Parçacıkların değişim veya yokediliş süreçlerinde; bu vektör bozonlardan herhangi birisi, fakat sadece birisi rol oynayabiliyor. W+ ile W- çeşni değişimlerine yol açabilirken, Z0 çeşni değiştirmiyor.

Evrenin erken aşamalarındaki sıcak halinde, II. ve III. nesil ağır kuarkların bolca üretildiği; ancak bunların zamanla bozunarak, şimdiki görünen yapılara vücut veren, I. nesil hafif kuarklara dönüştüğü düşünülüyor. Bu dönüşümlere aracılık eden ağır vektör bozonlar, o zamanlar etrafta bolca vardı. Şimdi ise etkileri artık, laboratuvarlarda gerçekleştirilen parçacık çarpıştırma deneylerinde gözlenebiliyor. Gelelim temel parçacık bozunmalarına. Aslında, temel parçacıkların bozunduğunu söylemek pek doğru değil. Çünkü iç yapılarının olmaması gerekiyor. Ama değişerek, başka temel parçacıklara dönüşebiliyorlar. Dolayısıyla; temel parçacık değişimlerine 'dönüşüm', karmaşık parçacıklarda yer alan iç yapı değişikliklerine ise, 'bozunma' demek daha doğru görünüyor. Fakat biz yine de, her ikisi için aynı, 'bozunma' sözcüğünü kullanacağız.