Kütle Nedir?

Madde ve enerji sohbetlerimizde sık sık kullandığımız kavramlar. Bu iki kavramı birlikte kullanıp, e=mc2 (2 burada ışık hızının karesi anlamına geliyor) denkleminden de bahsettiğinizde anlattığınız bilimsel oluyor. Özellikle, maddeyi somut, enerjiyi ise soyut nitelikleri anlatmak için kullananlar çoğunlukta. Acaba gerçekten öyleler mi? Yani madde ne kadar somut, enerji ne kadar soyut? E=mc2 nin ne anlama geldiğinin ne kadar farkındayız?

 Kütle-enerji ikilisini şu örnekle açıklamaya çalışalım: Elimde tuttuğum bardağı yukarı( yani yerçekiminin tersi yönde) kaldırdığımda yerçekimine karşı iş yapmış olurum. Bardağı kaldırmak için besinlerimden elde ettiğim enerjiyi harcarım. Evrendeki toplam enerji miktarı değişmeyeceğinden, harcadığım enerji, Dünya-bardak sistemine dahil olur. E=mc2 gereğince fazla enerji, Dünya’nın ve bardağın kütlesinin artmasına neden olur.

 Ancak harcanan enerji birkaç joule olduğundan Dünya -bardak sisteminin kütle artışını gözlemlemek çok zordur.

 Çay demlemek için suyu ısıttığımızda (ısıtmak, enerji vermek demektir) suyun kütlesini de artırmış oluruz. Çaydanlığa koyduğunuz su artık aynı su değildir.

 Elimize iki mıknatıs alalım. Bunları birbirlerini çekecek şekilde yerleştirelim. Birbirine yapışan bu iki mıknatısı ayıralım. Ayırma işi için harcadığımız enerji nereye gitmiştir?

İki mıknatıs ve aralarındaki elektromanyetik alan sisteminin enerjisi yani kütlesi artmıştır. Boş uzay olarak gördüğümüz manyetik alanlar bile bir kütleye sahiptir. Boşlukta var olan kütle...

 Belirli durgun kütleye sahip bir elektron ile bir pozitronu çarpıştıralım. Ortaya 2 mc2 lik radyasyon çıkar. Bu radyasyonun ise durgun kütlesi yoktur. Kütle, tümüyle enerjiye dönüşmüştür. Kütle-enerji dönüşümlerini "Yıldızlar enerjilerini nasıl üretir" adlı başlıkta kısaca açıklamıştık.

 Standart model’de dikkat ettiysek, yukarı kuarkın 3 mev/c2, aşağı kuarkın ise 6 mev/c2 kütleye sahip olduğunu görmüşüzdür. Bir proton, 2 yukarı, 1 aşağı kuarktan meydana geldiğine göre, 2 x 3 + 6 = 12 mev/c2 lik kütleye sahip olması gerekir. Oysa bir proton 938 mev/c2 lik kütleye sahiptir. 926 mev /c2 lik fark nereden gelmiştir? %99’luk bu fark nereden çıktı?

Protonun kütlesinin %99 ‘unu oluşturan bu hayalet kütle, kuarkların kuvvet alanlarının enerjilerinden ileri gelir. Bir protonun kütlesinin %99 ‘u, aynen iki mıknatıs arasındaki manyetik alanda olduğu gibi, proton içi kuvvet alanlarından oluşur.

 Çevremizdeki maddenin tümü proton ve nötronlardan oluştuğuna göre, demek oluyor ki, çevremizdeki kütlenin %99’u hayalettir.

 O halde kütle, madde nedir?

 Madde, uzayda sadece kuvvet alanlarıdır. Temel parçacıkların her biri için bir alan bulunur. Elektron alanı, proton alanı vb. gibi..

 Yani, heryerde hiçbir şey yoktur. Tüm kuvvet alanları sürekli hareket ve birbiriyle etkileşim halindedir. Bu etkileşimler, birbirleriyle etkileşimde olduğunu söylediğimiz parçacıklardan daha temeldir.