Korunum Yasaları ve Simetriler I

1. Korunum Yasaları ve Simetriler I • Fizikçiler belli bir prosesin olup olmayacağını belirleyen net kurallar veya yasalara sahip olmak isterler. • Doğada olan hiçbirşey yasaklanmamıştır. • Belli korunum yasalarına zaten klasik fizikten alışkınız. Bunlar kütle-enerji, yük, lineer momentum ve açısal momentum • Bunlar mutlak korunum yasalarıdır: bunlara daima uyulur.

2. Korunum Yasaları ve Simetriler II • Fizikte genel kabuller 1)Sürekli Simetriler: • Uzay homojendir (uniform) momentum ve enerji korunumu • Uzayizotropik (tercihli yön yok) açısal momentumun korunumu • Uzayın özellikleri gözlemciye bağlı değildir özel görelilik 2)Kesikli Simetriler: Uzay yansıması (ayna simetrisi) parite korunumu, P Parçacık-antiparçacık simetrisiyük eşleniği, C Zaman tersinmesi T güçlü ve elektromanyetik etkileşmeler için doğru, zayıf etkileşmelerde ihlal edilir. C, P veT korunumu madde-antimadde simetrisi

3. İlave Korunum Yasaları • Bunlar temel parçacık etkileşmelerinin mümkün olasılıklarını anlamada oldukça faydalıdır. • Bunların kuramsal temeli olmamasına rağmen çok sayıda deneysel kanıt ile desteklenmektedir!!

4. Baryon Korunumu • Bir çekirdek tepkimesi veya bozunması meydana geldiğinde, reaksiyondan önceki baryon sayısının reaksiyondan sonraki baryon sayısına eşit olması gerektiğini söyler. • Baryon sayısı diye adlandırılan bir kuantum sayısı tanımlanmıştır. Baryonlar için B = +1 Antibaryonlar için B=−1 Diğer tüm parçacıklar için B= 0 • Baryonkorunumunu bozan bilinen bir ihlal olmamasına rağmen, erken evrende sıcaklık çok yüksek olduğunda baryon sayısının korunmadığına ilişkin teorik göstergeler vardır. Bununda bugünkü evrendeki madde-antimadde asimetrisiyle ilişkisi olduğu düşünülmektedir.

5. Baryon Korunumuna Örnekler • Örnek 1: Sol taraf 1+1=2 Sağ taraf 1+1+1-1=2 tepkime meydana gelebilir. • Örnek 2: Sol taraf 1+1=2 Sağ taraf 1+1-1=1 tepkime meydana gelmez! X

6. Lepton Sayısı Korunumu • Tüm leptonlar temel parçacıklardır ve üç çeşit lepton ailesinin herbiri için bir korunum yasası mevcuttur. • Herbir ailedeki leptonların sayısı reaksiyondan önce ve sonra aynıdır. Elektron ve Elektron nötrino için Le = +1 Antielektron ve antinötrino için Le = -1 Tüm diğer parçacıklar için Le =0. • Müonlar ve müonnötrino için kuantum sayısıLμ • Tau ve taunötrino için Lτ

7. Lepton Sayısı Korunumuna Örnekler • Ör 1: Bozunmadan önce Bozunmadan sonra • Ör 2: Bozunmadan önce L=0 Bozunmadan sonra L=-1+1+1 X olamaz!!

8. Acayiplik • 1950’ lerdefizikçiler atmosferde pionların proton ve nötronlarla etkileşmesinden meydana gelen birçok parçacık keşfetti. Bunlardan K, Λ ve Σ parçacıkları sıradışı özellikler sergilediler. Bu nedenle bunlara acayip parçacıklar dendi. 1) Acayip parçacıklar çiftler halinde üretilirler. Örneğin: 2) çekirdek kuvveti içeren tepkimelerde üretilmelerine rağmen, zayıf etkileşmeyle bozunurlar. • K0mezonun çok hızlı bir şekilde iki fotona bozunması beklenir, fakat bu gerçekleşmez. K0‘ ın uzun ve kısa ömürlü bozunumları sırasıyla 10−8ve10−10 s ‘ dir.

9. Yeni Kuantum Sayıları: Acayiplik • Acayiplik,S, güçlü ve elektromanyetik etkileşmelerde korunur , fakat zayıf etkileşmelerde korunmaz! • Acayip parçacıkların çiftler halinde meydana gelmeleri, parçacıklardan birine S=+1, diğerine ise S=-1 ve tüm diğer acayip olmayan parçacıklara S=0 verilerek açıklanır. • Acayip parçacıkların düşük bozunma hızı, zayıf etkileşmenin uymadığı kabul edilerek açıklanabilir.

10. Hiperyük • Hiperyük diye adlandırılan bir diğer nicelikte kuantum sayısı olarak yaygın bir şekilde kullanılır. • Hipeyük kuantum sayısıY, Y = S + Bşeklinde tanımlanır. • Hiperyük, acayiplik ve baryon kuantum sayısının toplamıdır ve güçlü etkileşmelerde korunur. • Hiperyük ve acayiplik korunum yasası güçlü ve elektromanyetik etkileşmeleri birarada tutar, fakat zayıf etkileşmelerde bozulur.

11. Paritenin Korunumu • Paritenin korunumu uzayın tersinme simetrisi tanımlar. of space, eğer geçerli ise tersinme, fizik yasalarını değiştirmez. • Parite güçlü ve elektromagnetik etkileşmelrde korunur, fakat zayıf etkileşmelerde korunmaz. Bu deneysel bir sonuçtur.

12. Yük EşleniğiC • Yük eşleniğiCparçacığın yükünün ve manyetik momentinin işaretini değiştirir. • Bu parçacığın antiparçacığıylayerdeğiştirmesi demektir. • Yük eşleniğizayıf etkileşmelerde korunmaz, fakat güçlü ve elektromanyetik etkileşmelerde korunur. • Zayıf etkileşmelerde hem C hemde P simetrisi ihlal edilmesine rağmen , CP korunumu geçerlidir.

13. Zaman TersinmesiT • Buradatzamanı–tile yerdeğiştirir. • Üç işlem birden yapıldığında (CPT) • T, CP, and CPT gibi simetri operatörlerinin invaryantlığından bahsedilir.

14. Neden kesikli uzay-zaman simetrileri önemlidir? Uzun süre P, C, T simetrilerinin tam bir simetri olduğuna inanıldı. • 1956’ da, T.D. Lee veC.N. Yang : Zayıf etkileşmelerde Parite ihlali=> Nobel Ödülü. • 1964’ de, Cronin and Fitch: Zayıf etkileşmelerde CP ihlali=> Nobel Ödülü. Parite ihlali =>: V-A teorisi, Elektrozayıf etkileşmenin Standard Model (Glashow, Weinberg andSalam: Nobel Ödülü) CP ihlali =>: Evrende neden antimaddeden çok madde olduğunu açıklar.(Sahkarov, 1966). Elektrozayıf etkileşmenin Standard Modeli( Kobayashi-Maskawa (1973) T ihlali?CPT ihlali? P, T ve C ne olur?