BİG BANG-TEMEL ELEMENTLER VE KUVVETLER

Big Bang bölümünde çok küçük, sıcak ve yoğun bir noktanın aniden ve çok kısa bir zaman aralığında genişlediğine değinmiştik. Bu kısa dönem içinde ortaya çıkan madde, Big Bang soğurken,  faz değişiminden geçmiştir. Bu faz değişimini su örneği ile açıklayabiliriz.

Bilindiği üzere su oda sıcaklığında sıvı, 100 santigrad derecenin üstünde gaz, sıfır derecenin altında ise katıdır. Big Bang sırasında evren genişleyip, soğurken maddeye dönüşen enerji de benzer bir faz değişiminden geçmiştir. Her fazın sıcaklığı ve yoğunluğu farklı olduğundan, ortaya çıkan madde parçacıkları da farklı olmak zorundadırlar. Çünkü enerji farklı koşullarda aynı maddeye dönüşemez.   Daha sonra bu parçacıklar bir araya gelerek ilk atomları oluşturacaklardır. Onlar hidrojen, helyum, az miktarda lityum ve daha da az miktarda berilyumla, onların izotoplarıdır.  Diğer elementler çok sonraları yıldızların merkezindeki fırınlarda ve süpernovalarda sentez edileceklerdir.

Atomu oluşturan parçacıkların bazıları, örneğin elektronlar, elementer parçacıklardır.  Daha küçük öğelerden oluşmamış oldukları için onlara elementer parçacık denmiştir. Onlar temel yapı taşlarıdır. Bir araya gelerek atomun diğer parçacıklarını oluşturmuşlardır.

Örneğin quark’ları ele alalım. Altı farklı quark türü vardır. Evren genişleyip, yoğunluk ve sıcaklığı azalırken geçtiği ilk faz  değişiminde, enerji maddeye quark’lar şeklinde dönüşmüş olmalıdır. Daha sonra bu quark’lar birbirleri ile çeşitli şekillerde bir araya gelip hadronlara oluşturmuşlardır.  Bu arada çeşitli sıcaklıklara maruz kalan quarklardan gluonlar, bozonlar ve gravitonlar gibi, maddeyi manüple eden kuvvetler çıkmıştır. Daha sonra çok daha kararlı leptonlar, fotonlar, protonlar, nötronlar, nötrinolar ve elektronlar oluşmuşlardır.

Aynı parçacığın hafifçe farklı sıcaklıklarda ve yoğunluklarda ortaya çıkan çeşitleri bir araya gelerek kararlı madde parçacıklarına dönüşmüşlerdir.  Evrenin en büyük gizemi bu faz değişimi sırasında ortaya çıkan parçacıkların birleşerek nasıl daha kararlı parçacıklara dönüştüğü, onların da bir araya gelerek nasıl atomları oluşturduğudur.

Hızlandırıcılarda birbirlerine ışık hızına yakın hızlarda çarptırılan atomlar ve atomaltı paçacıklar, müthiş bir ısı çıkararak  parçalanınca, Big Bang'in o sıcaklığı sırasında oluşmuş olan atomaltı parçacıklar  açığa çıkmaktadırlar. Bu parçacıklar, Big Bang’in ilk anlarında olduğu gibi kararsız olduklarından, hızla daha kararlı parçacıklara dönüşerek ortadan kaybolmaktadırlar. Tabii maddenin korunumu yasasından dolayı yok olmamakta ve kendileri gibi diğer kararsız paracıklarla birleşerek kararlı parçacıklara dönüşmektedirler.

Özet olarak diyebiliriz ki: Big Bang sırasında genişleyen evrende hızla düşmekte olan temperatür ve yoğunluk sırasında maddeye dönüşen enerjiden oluşan atomaltı parçacıklar bir araya gelerek, çok kararlı bir enerji türü olan ilk atomları oluşturmuşlardır. Madde olarak bildiğimiz bu atomlar aslında yoğunlaşmış enerjiden başka bir şey değillerdir. Atom çekirdeği oluşurken, atomaltı parçacıklarla birlikte ortaya çıkan kuvvetler de atomun çekirdeğine hapsedilmişlerdir.

Atomun çekirdeğindeki parçacıkları manüple eden ve onlardan atomun ortaya çıkmasını sağlayan kuvvetler şunlardır:

Bağlayıcı kuvvet (güçlü nükleer kuvvet ki quark’ları ve onlardan oluşan proton ve nötronları bir arada tutar),

Elektromanyetik kuvvet ki elektronlarla atom çekirdeği arasındaki ilişkileri denetler.

Zayıf nükleer kuvvet ki, atomun yavaş bir tempo ile çürümesini sağlar. Yani atom aniden çürümez.

Çekim kuvveti. Evreni bir arada tutan bir kuvvettir.

Bilinen bu dört kuvvetten yalnız çekim kuvvetinin nasıl iletildiği bilinmemektedir. Diğer kuvvetler karşılıklı foton ve  parçacık alış verişi ile etkilerini gösterirler.