birgün

8° KISA SÜRELİ HAFİF YOĞUNLUKLU YAĞMUR

YAŞAM 16.02.2020 10:13

Fiziksel modeller çıkarmak

Çiftçinin biri fizikçiye ineklerini nasıl daha verimli yapacağını sormuş. Fizikçi bir hafta sonra gelmiş ve ‘İneklerinin küre olduğunu düşünürsek...’ diye anlatmaya başlamış

Fiziksel modeller çıkarmak

Dr. Şeyda İPEK

Dantel örenler bilir: Bir masa örtüsü tekrarlanan bir motiften oluşur ve o motifin örneğini çıkartmak daha büyük şeyler yapmak için yeterlidir. Etrafımızdaki birçok fiziksel yapı da temelinde motiflerden oluşur ve birçok fizikçinin işi bu temel motifleri bulmaktır. Bazen bu motifler geometrik şekillerden oluşur, bazense matematiksel yapılardan.

Fizikçilerin karşısına en çok çıkan yapı basit bir küre. Çok sevdiğimiz bir şaka vardır: “Çiftçinin biri fizikçiye ineklerini nasıl daha verimli yapacağını sormuş. Fizikçi bir hafta sonra gelmiş ve ‘İneklerinin küre olduğunu düşünürsek...’ diye anlatmaya başlamış.” Birçok görselde elektron gibi temel parçacıkların bir küre olarak gösterildiğini fark etmişsinizdir. Temel parçacıkların aslında iç yapısı yok ve 3-boyutlu olarak görsellenmesi fiziksel olarak doğru değil, fakat bir şekil bulacaksak küre en uygunu.

Kürenin ötesinde doğadaki yapıların temelini oluşturan birçok örgü birimleri var. Mesela karbon atomları bazen bir altıgenin köşelerine oturarak grafeni oluşturuyorlar. Bazen ise bir futbol topu halini alıp fullerene denen yapıya dönüşüyorlar. Elmas küpü denen bir yapıyla ise elmas olarak çıkabiliyor karşımıza. Bütün bu yapıların ortak noktası: Kendini tekrarlayan geometrik bir şekil var. Altıgen, küp, piramit, 20-gen… Belli atomların niye belli geometrileri seçtikleri fizikçilerin üzerine çalıştıkları bir konu. Bu geometrilerin ne gibi fiziksel özellikler doğurduğu ise ayrı bir çalışma alanı. Mesela, ikisi de karbon atomlarından oluşmasına rağmen elmasın sağlamlığı ve kömürün kolayca kırılması temellerini oluşturan motiflerin farklılığından kaynaklanıyor.

Bu geometriler ve karşımıza çıkan diğer doğadan motifler genelde bir şekilde simetrik olan yapılar. Mesela küre. Neresinden bakarsanız aynı: altı, üstü, sağı, solu yok. Yine basit ve çok karşımıza çıkan bir şekil olan kare de belli simetrileri olan bir yapı. Yatay, dikey ve çapraz olarak iki eşit parçaya bölebilirsiniz. Fiziksel yapılardaki simetriler ve bu yapıların temellerini oluşturan fiziksel yasalar birbiriyle alakalı.

Karşımıza simetrilerin çıktığı bir başka yer ise doğayı ve Evren’i anlatan fiziksel denklemler. Parçacık fiziğinin temelini oluşturan Standart Model’i ele alalım. Bu model elektron, foton gibi temel parçacıkların birbirleri ile nasıl etkileştiğini anlatan denklemlerden oluşuyor. Bu denklemler bütününü bir motif olarak görebiliriz, çünkü bu motiften başlayarak ve onu tekrarlayarak atomlar gibi daha büyük yapılara ulaşabiliriz. (Tabii pratikte bu çok zor bir iş.) Bu denklemlerin içinde gizli birçok simetri var. Mesela elektromanyetik etkileşimlere bakarsak, artı ve eksi elektrik yüklü parçacıklar için aynı fiziksel kanunlar var. Buna yük simetrisi deniyor. Yine elektromanyetik etkileşimlerde gözlenen bir simetri ise ayna simetrisi: Saat yönünde ve bunun tersine dönen parçacıklar aynı etkileşimleri gösteriyor. Bu simetrileri güçlü nükleer kuvvet ve yer çekimi etkileşimlerinde de görüyoruz.

Evren’i anlatan denklemlerdeki bu simetriler bir gizem de doğuruyor: Standart Model’e göre Evren’de eşit miktarda madde ve antimadde olmalı, çünkü denklemlere göre madde ve antimadde simetrik, yani eşit! Ama Evrenimizde birçok karmaşık ve harika yapının olmasının sebebi bu simetrinin bir şekilde kırılmış olması. Şu anda görebildiğimiz Evren’de hiç antimadde yok. Bu simetrinin nasıl kırıldığı bilinmiyor. Bu gizeme ‘madde--antimadde asimetri problemi’ deniyor.

Size bir ödev: Bugün dünyayı bir fizikçi gibi algılamak istiyorsanız etrafınızdaki simetrileri ve motifleri bulmaya çalışın!

Bir Çağrımız Var
Az önce okuduğunuz haber, bağımsız bir medya organı tarafından size sunuldu.
Bağımsız gazetecilik; sermayeye karşı halkı, sömürüye karşı emeği, eşitsizliğe karşı adaleti, savaşlara karşı barışı, piyasacılığa karşı temel hakları, talana karşı doğayı, erkek şiddetine karşı kadınları, istismara karşı çocukları savunmanın olmazsa olmaz koşuludur.
Siz de gerçeğin sesini yükseltmek adına sorumluluk almak istiyorsanız, sadece birkaç dakikanızı ayırarak BirGün’e abone olabilir ve ‘#BirGünBenim’ diyebilirsiniz.
Şimdiden sonsuz teşekkürler…
BirGün bizim; hepimizin.
Tıklayınız