Fiziğin en temel problemlerinden biri de maddenin en küçük yapı taşını bulmaktır. 1900′lerin başında Fizikçiler atomun bu konuda en küçük parça olmadığını, atomun da içinde daha küçük parçalar olduğunu gördüler. Atomu incelediklerinde bir çekirdek etrafında serseri serseri dönüp duran elektronları buldular. Bu noktada çekirdeğin maddenin en küçük ve bölünemez yapısı olduğu kanısı hakim olmaya başladı. (Aslında bir elektron bir çekirdekten 100-200 kat daha küçüktür!..) Sonra da çekirdeğin de en küçük parçacık olmadığını aksine atomuna göre 100-200 parçacığın bir araya gelmesi ile oluştuğu ortaya çıktı. Bunlar tabii ki protonlar ve nötronlardı. Proton ve nötron da bulunduktan sonra fizikçiler atom-altını halletmişler gibi bir havaya kapıldılar…

Her şey bir tanesinin çıkıp da “yaw, böyle boş boş oturuyoz, gelin biraz eğlenelim! bi parçacık hızlandırıcı yapalım ve elektronları, nötronları, protonları hızlı hızlı birbirleri ile çarpıştıralım!.. Ne eğlenceli olacak ama!?!” demesi ile ortalık karıştı!… Ama tam anlamıyla karıştı. Öyle karıştı ki hala da işin içinden çıkılabilmiş değil! Hoş işler şu anda biraz daha rayına oturmuş gibi ama bu bizim parçacık hızlandırıcılarımızın daha fazla hızlanamadığından kaynaklanıyor yoksa iş bir çözüme ulaştığından değil…

Bu parçacık hızlandırıcılarda parçacıkları ışık hızına yakın hızlara kadar hızlandırıp büyük bir enerjiyle çekirdeğe çarptırdıklarında, ortaya bir sürü yeni parçacık çıktı!.. Beklenen şu idi: Bir protonu veya nötronu çok hızlı bir elektronla veya yine kendisi ile çarpıştırsanız, çarpışma sonucu eğer varsa protonun veya nötronun içindeki daha küçük parçacıklar ortaya çıkacaktır. Ama çarpışmalardan sonra ortaya çıkan parçacıklar o kadar çok çeşitliydiler ve o kadar değişik özelliklere sahiptiler ki eminim bir çok fizikçi o dönemde parçacık hızlandırıcıların mucitlerinin atalarını rahmet yâd etmişlerdir!!

Şu ana kadar 300′ün üzerinde “temel parçacık” bulunmuştur bu laboratuarlarda. Tabii bunların hepsine birden “temel” denilemez. Bunların hepsinin de yapılmış olduğu daha temel bir parçacık olması lazımdır. Daha doğrusu bu 300 küsür parçacık bir-kaç gerçek temel parçacığın değişik kombinasyonlarından oluşuyor olmaları gerekir. Bunu bulabilmek için protonları daha küçük parçaya ayırma çalışmaları devam etti. Yalnız bu noktada aşılamaz bir sorun ortaya çıkıyordu: Ne zaman bir protonu parçalamak için yüksek enerjili bir parçacık yollasanız daha değişik parçacıklar ortaya çıkması kaçınılmazdı. Ki bu çıkan parçacıkların çoğu da protondan ağır maddelerdi. Bu deneyler ne kadar da başarısız olsa bunlardan bazılarında çok ilginç bir olay gözlemlendi. Bir protonu yüksek enerjili bir elektronla çarpıştırdıklarında elektronlar bazen (her zaman değil!) sanki müthiş bir engelle karşılaşmış gibi beklenmedik bir şekilde çarpışmadan sonra sapıyorlardı. Bu sapmalar protonun içinde çok küçük de olsa bazı “kabukların” veya “küplerin” olduğunu ispatlıyordu.

Protonların içinde daha küçük parçacıkların olduğunun üstte anlatılan deneysel ispatından önce dahi, fizikçiler bulunan bu 300 küsür parçacığı sınıflandırmak için bir çok teori ürettiler. Bu teorilerin çoğunda aralarındaki benzerlikleri açıklayabilmek için ise parçacıkların daha temel küçük parçacıkların bileşiminden oluştukları fikri belirtiliyordu. Bu teorilerden en başarılısı ise Gell-Mann ve Zweig’in (evet fizikte Einstein ve Newton’dan başka bilimadamları da vardır!!:)) birlikte açıkladıkları “quark” modeliydi!… Bu modelde Gell-Mann ve Zweig tüm maddelerin down(d), up(u) ve strange(s) adlı üç değişik quarktan oluştuğunu ve bu üç değişik quarkın çeşitli şekillerde birleşerek tüm atom-altı parçacıkları oluşturduklarını belirttiler.

Protonun quark modeline göre yapısı Nötronun quark modeline göre yapısı

Quark modeli temel parçacıkları çok iyi açıklayan bir model. Neredeyse temel parçacıkların her türlü özelliğini açıklayabiliyor. (Açıklayamadığında ise açıklayabilecek yeni bir quark daha uyduruyorsun tamam! Mann ve Zweig’in modelinde 3 quark yeterli idi ama günümüzde quark sayısı 6. Quark modeli gerçekten atom altı parçacıkların tüm özelliklerini açıklayıp onları belli bir hiyerarşiye ve düzene soktu. Yalnız bilimadamları ne kadar da uğraşsalar tek bir quarkı dahi gözlemleyemediler. Bu konudaki tüm uğraşlar ve deneyler başarısızlıkla sonuçlandı. Laboratuar çalışmaları yetmedi “şeytan aldı götürdüü, satamadan getirdiii!” denip sadece laboratuarlarda değil, kozmik ışınların atmosferimize girerken yaptıkları çarpışmalar dahi gözlemlendi -ki bu çarpışmalar bizim laboratuarlarda ulaşabildiğimiz enerjinin 10-100 katı arası büyük çarpışmalardır!-. Quarkları diğer tüm parçacıklardan ayıran ilginç bir özellikleri vardır: Tüm parçacıklar tamsayı (±1, ±2, ±3 vb.) yüklere sahipken quarklar ±1/3 ve ±2/3 gibi rasyonel yüklere sahiptirler!.. Bilimadamları da hep rasyonel yüke sahip bir parçacık aradılar ama nafile!…

Günümüzde fizikçiler quarkların parçacıkların içinde sonsuza dek hapsolduğuna ve hiç bir şekilde bunları tek olarak bulamayacağımıza ve gözlemleyemeyeceğimize inanıyor. Quarkları parçacıklar içinde hapseden gücün ne olduğu konusunda detaylı bir bilgiye sahip olmamamıza rağmen, görünen o ki tüm quarklar parçacıklar içinde değeri çok büyük bir kuvvetle tutuluyor. Bu kuvvete color yani quarkın rengi adı verilmiş. Bu kuvvetin quarkları parçacık içinde hapsettiği ve ne zaman bir çarpışma sonucu quarklardan bir tanesi uzaklaşsa hemen geri yerine çektiği düşünülüyor. Daha doğrusu quarklar sanki bir yayla bağlı gibiler parçacıkların içinde. Siz yayı ne kadar gererseniz gerin sonuçta bıraktıktan sonra tekrar eski halini alıyor. İşte bu yüzden quarkları bir başına gözlemleyemiyoruz.

Şu ana kadar 5 ana quark bulunmuş durumda. Teori 1 tane daha olması gerektiğini söylüyor ama bu quarkı destekleyen bir parçacık daha gözlemlenemedi. Bu altı quark 3 değişik renk kombinasyonu ile 18 değişik quark yapıyor. Bunların bir de anti-quarklarını işin içine katarsak toplam 36 quark ediyor toplam quark sayısı!… Bu da teorik olarak 1632 parçacığın olabileceğini ispatlıyor bize!!… Biz bunlardan 300 küsürünü bulduğumuza göre daha bu konuda alınacak çok yol var. Tabii arada başka quarklar da çıkarsa bu toplam da geometrik olarak artacaktır!.

Kaos olayında düzensizliğin içinde akıllara durgunluk veren bir düzen vardır.. Atom altı parçacıklarda da aynı olay var! 1600 bilmem ne kadar parçacığın hepsinin her türlü özelliğini 6 tane quark çok rahatlıkla açıklayabiliyor!… Yaratıcı gerçekten harikulade bir sistem kurmuş!.. Bize de hayran kalmak düşüyor sanırım!…