Parçacıkların Sırlı Dünyası 

    Bir kovaya su doldurup kovayı ters çevirdiğimizde, suyun döküldüğünü gözlemleriz. Kovanın yarısını doldurup aynı işlemi yaparsak, aynı neticeyi görürüz. Kovaya koyduğumuz su miktarını her defasında azaltırsak, belli bir süreden sonra kovadan suyun dökülmediğini görürüz. Meselâ bir damla su konan bir kovayı ters çevirdiğimizde, kovadan suyun dökülmediğini müşahede ederiz. Görüldüğü gibi ölçeği küçülttüğümüzde yerçekimi kuvveti tesirini yitirmeye başlamış ve küçük bir su damlası için adhezyon kuvveti, (farklı tür moleküller arasındaki çekme kuvveti) yerçekimi kuvvetinden daha müessir olmaya başlamıştır. Ölçeğimizi daha da küçültüp tek hücreli canlılara, meselâ mikroorganizmalara yakından baktığımızda, onlar için suyun yüzey gerilme kuvvetinin yerçekimi kuvvetinden çok daha önemli olduğunu gözlemleriz. Yüzey gerilimi, atom ve moleküllerin birbirlerini tesir sahası küçük olan bir kuvvetle (Van der Waals kuvveti) çekmelerinin neticesi oluşur.1 

Atomları, çapları birkaç angström (bir metrenin on milyarda biri) olan küresel cisimler olarak düşünebiliriz. Atomlar, aralarında var edilen kimyevî bağlar vesilesiyle molekülleri meydana getirir. Yüzden fazla atom çeşidi vardır ve bunlar kendi aralarında farklı şekillerde birleşerek karmaşık molekülleri meydana getirirler. Yüce Yaratıcı, atom ve moleküllerin dünyasında ne yerçekimini, ne sürtünme kuvvetini, ne Van der Waals kuvvetini ne de bir başkasını hâkim kılmıştır. Bu ölçekte elektromanyetik kuvvet daha baskın kılınmıştır. 

Ölçek küçüldükçe, hem parçacıklar üzerine tesir eden kuvvetler hem de parçacıkların davranışları değişmektedir. Öyle ki, parçacıkların davranışı günlük hayatımızda karşılaştığımız hareketlerden farklılık arz etmeye başlar. Meselâ elektron çekirdek etrafında aynı ânda birbirinden çok uzaktaki yörüngelerde dolanabilir. Öte taraftan, kuantum fiziğine göre, iki elektron aynı kuantum sayıları kümesine sahip olamaz. Elektronlar arasında yaratılan elektromanyetik kuvvet, mesafenin karesi ile ters orantılıdır. Elektronlar birbirine yaklaştıkça aralarındaki itme kuvveti mu­azzamlaşır. Atomların etrafı elektron bulutu ile kaplıdır. 

 

Atomun çekirdeğine bakıldığında, hafif çekirdekler için kararlı bir yapı ile karşılaşılır. Bununla birlikte, ağır çekirdeklere doğru gidildikçe, bu kararlı yapının bozulmaya başladığı görülür. Çekirdekte proton ve nötron denen, elektrondan çok büyük iki çeşit parçacık bulunur. Dar bir hacme yerleştirilmiş bu parçacıklardan nötron yüksüz, proton ise artı yüklüdür. Bir atomdan yaklaşık 10.000 defa daha küçük olan çekirdek, çok sağlam olmasına rağmen parçalanabilir. Atomlar, hızlandırıcılarda hızlandırılarak yüksek hızlarla birbirleriyle çarpıştırılabilir. Bu çarpışma neticesinde, ya birleşip yeni bir çekirdek meydana getirirler veya parçalara ayrılırlar. Aynı zamanda, çekirdekaltı parçacıkların ortaya çıkması da söz konusu olur. Yirminci yüzyılın birinci yarısında, fizikçiler bu parçacıkların sırlarını çözmeye çalışmışlardır. 

Atom altı parçacıkların her birisinin bir karşı parçacığı da (zıt veya anti parçacık) vardır. Birçok kişi antiparçacıkları, gizemli şeyler olarak düşünmektedir. Bu parçacıklara madde olmayan, madde dışı, maddenin tersi gibi mânâlar da yüklenmiştir.2 Fakat şunu belirtmek gerekir ki, sadece düz parçacıkların dönme şekilleri ve kütleleri antiparçacıkları ile aynı, fakat elektrik yükleri ile diğer bazı kuantum özellikleri zıttır. Bir parçacık ile onun zıttı olan antiparçacık, uygun şartlar altında bir araya geldiklerinde, yok edilip iki fotona dönüştürülürler. 

Atomaltı parçacıkların özelliklerinden biri de, parçacıkların bir bilardo topu gibi bir eksen etrafında dönebilmeleridir. Spin denilen bu hareket, parçacığın yarıçap vektörü ile hızının vektörel çarpımıdır. Her bir parçacığın dönme ekseni sabit, fakat dönme şekli farklıdır. Sağa, sola doğru ve hattâ dikey de dönebilir. 

Kuantum fiziğinin ifade ettiği en yeni ve enteresan şeylerden biri de 'kuvvet' ile ilgilidir. İster iki elektrik yükü arasındaki kuvvet olsun, ister Güneş ile Dünya arasındaki kütle çekim kuvveti olsun bütün kuvvetler, cisimler arasında değiş-tokuş edilen taşıyıcı parçacıklar vasıtası ile ortaya çıkarılmaktadır. Meselâ elektromanyetik kuvvetin foton alışverişinden, güçlü nükleer kuvvetin gluon alışverişinden, kütle çekim kuvvetinin graviton (daha keşfedilmeyi bekliyor) alışverişinden kaynaklandığı ileri sürülmektedir. 

Çok küçüklerin âleminde de hayatın ve ölümün kendine göre hususiyetleri vardır. Bizler her ân ölümle karşı karşıya kaldığımız gibi, onlar da her ân bozunmaya (başka parçacıklara dönüşmeye) uğrayabiliyorlar. Bu yüzden çok küçüklerin dünyasında, insanlarda olduğu gibi her zaman ortalama ömür kastedilir. Onların dünyasında, proton gibi çok uzun ömre (şimdiye kadar bir protonun bozunduğu gözlenmemiştir ve ömürlerinin milyarlarca yıl olduğu kabul edilmektedir) sahip parçacıklar bulunduğu gibi, nötr sigma gibi çok kısa (bir saniyenin yüz milyar kere milyar kere milyarda biri, 10-20 saniye) ömürlü parçacıklar da vardır. Fakat çok küçüklerin çoğunluğunun ömrü 10-8 (saniyenin yüz milyonda biri) saniye civarındadır. Bu kısa ömürleri içinde çok kısa yol alırlar. Parçacıklar bu kadar kısa ömre sahip olmalarına karşın hayatları boyunca en az 100.000.000.000.000 (yüz milyon defa milyon) defa titreşim hareketi yapar. Bilim dünyası, bu kadar kısa ömür, kısa hareket ve bu kadar fazla salınımla, bu çok küçük taneciklerin tabiatta gördükleri önemli vazifeleri araştırmaya devam etmektedir.