Nesneler atomlardan yapılır ve atomlar da benzer şekilde parçalarının toplamıdır – elektronlar, protonlar ve nötronlar.
Bununla birlikte, bu protonlardan veya nötronlardan birine dalın ve işler garipleşir. Kuark olarak adlandırılan üç parçacık, gluon adı verilen birbirine bağlı parçacık dizileri tarafından yakalanan neredeyse ışık hızında ileri geri seker. Tuhaf bir şekilde, protonun kütlesi, bir şekilde esnek gluon dizilerinin enerjisinden kaynaklanmalıdır, çünkü kuarklar çok az ağırdır ve hiç bir şey yapışmaz.
Kuantum Kromodinamiği Kuarkın Hulking Protonunu Nasıl Ürettiğine Dair Anlamlı Bir Cevap Veremiyor
Fizikçiler 1960’larda bu tek kuark gluon resmini ortaya çıkardılar ve kuantum kromodinamiği (QCD) teorisini yaratarak 70’lerde bir denklemle eşleştirdiler. Sorun şu ki, teori doğru görünse de, matematiksel olarak olağanüstü karmaşık. Üç incelikli kuarkın hulking protonunu nasıl ürettiğini hesaplamak gibi bir görevle karşı karşıya kalan QCD, anlamlı bir cevap veremez.
Birleşik Krallık’taki Manchester Üniversitesi’nde yaşayan parçacık fizikçisi Mark Lancaster, “Öfkeli ve sinir bozucu” dedi. “Kuarkların ve gluonların birbiriyle etkileşime girdiğini kesinlikle biliyoruz, ancak sonucu hesaplayamayız”.
Bir milyon dolarlık matematik ödülü, protonlar gibi büyük varlıkların nasıl oluştuğunu göstermek için QCD’de kullanılan denklem türünü çözebilen herkesi bekliyor. Böyle bir çözüme sahip olmayan, parçacık fizikçileri yaklaşık cevaplar veren zorlu çözümler geliştirdiler. Bazıları parçacık çarpıştırıcılarında kuark aktivitesini deneysel olarak çıkarırken diğerleri dünyanın en güçlü süper bilgisayarlarından yararlanır. Ancak bu yaklaşım teknikleri yakın zamanda çatışmaya girmiş ve fizikçileri teorilerinin tam olarak neyi öngördüğünden emin değiller ve böylece yeni, öngörülemeyen parçacıkların veya etkilerin işaretlerini yorumlayamazlar.
Kuantları ve gluonları bu gibi matematiksel kepçeleri neyin oluşturduğunu anlamak için, iyi hareket eden parçacıkları bile tanımlamak için ne kadar matematiksel makineye girdiğini düşünün.
Mütevazi bir elektron, örneğin, bir fotonu kısaca yayabilir ve emebilir. Bu fotonun kısa ömrü boyunca, her biri daha fazla akrobasi, sonsuz reklam içeren bir çift madde karşıtı parçacığa bölünebilir. Her bir olay hızlı bir şekilde sona erdiği sürece, kuantum mekaniği “sanal” etkinliğin birleşik telaşının süresiz olarak devam etmesine izin verir.
1940’larda, büyük bir mücadeleden sonra fizikçiler doğanın bu tuhaf özelliğini barındırabilecek matematiksel kurallar geliştirdiler. Bir elektronun incelenmesi, sanal çevresini, her biri Feynman diyagramı ve eşleşen bir denklem olarak bilinen kıvrımlı bir çizime karşılık gelen bir dizi olası olaya bölmeyi içeriyordu. Elektronun mükemmel bir analizi, sonsuz bir diyagram dizisi ve sonsuz sayıda adımla bir hesaplama gerektirecektir, ancak neyse ki fizikçiler için, daha nadir olayların daha Bizans taslakları nispeten önemsiz hale geldi. Serinin kesilmesi yeterince iyi cevaplar verir.
1960’larda kuarkların keşfi her şeyi kırdı. Protonları elektronlarla vurarak, araştırmacılar protonun iç parçalarını yeni bir kuvvetle bağladılar. Fizikçiler bu yeni yapı taşlarının üstesinden gelebilecek bir tanım bulmak için yarıştılar ve kuarkların tüm detaylarını ve onları 1973’te kompakt bir denkleme bağlayan “güçlü gücü” sarmayı başardılar. Ama güçlü güç teorisi, kuantum kromodinamiği , her zamanki gibi davranmadı ve parçacıklar da yapmadı.
Feynman diyagramları parçacıklara bilardo topları gibi uzaktan yaklaşarak etkileşiyormuş gibi davranır. Fakat kuarklar böyle davranmaz. Kaliforniya Üniversitesi, Riverside’da bir parçacık fizikçisi olan Flip Tanedo’ya göre, bir proton oluşturmak için bir mesafeden bir araya gelen ve birbirine bağlanan üç kuarkı temsil eden Feynman diyagramı sadece bir “karikatür” dür, çünkü kuarklar çok güçlü bir şekilde bağlanır. ayrı bir varoluşları yoktur. Bağlantılarının gücü, aynı zamanda, Feynman diyagramlarına karşılık gelen sonsuz terimler dizisinin, kolay bir yaklaşıma izin verecek kadar hızlı bir şekilde solmak yerine, haksız bir şekilde büyüdüğü anlamına gelir. Feynman diyagramları basitçe yanlış araçtır.
Güçlü güç iki ana nedenden dolayı garip. Birincisi, elektromanyetik kuvvet sadece bir çeşit yük (elektrik yükü) içerirken, güçlü kuvvet üç içerir: kırmızı, yeşil ve mavi olarak adlandırılan “renk” yükleri. Hala güçlü kuvvetin taşıyıcısı olan garip, gluon olarak adlandırılır, kendisi de renk yükü taşır. Elektromanyetik alanlar içeren (elektriksel olarak nötr) fotonlar birbiriyle etkileşime girmezken, renkli gluon koleksiyonları birlikte dizelere çekilir. Lancaster, “Bu gerçekten gördüğümüz farklılıkları yönlendiriyor,” dedi. Glukonların üç yük ile birlikte kendi üzerine çıkma yeteneği, güçlü gücü güçlü kılar – kuarklar birbirlerinin şirketinden kaçamayacak kadar güçlüdür.
