How big is Bundan kısa uzunluklar doğrulanmadı?

Bu madde bir nesne değil, bir işarettir. Bu sitede ölçülmüş büyüklüklerin nerede bittiğini gösterir: işaretten daha küçük gösterilen her şey, ölçülmüş bir büyüklüğü olmayan bir parçacık ya da ölçümden değil kuramdan gelen bir uzunluktur. İşaret 100 attometrede, yani 10⁻¹⁶ metrede durur; bu, bir protonun genişliğinin yaklaşık on yedide biridir. Bu değer yaklaşıktır ve kendisi bir ölçüm değildir.

Boyut

Bir attometre 10⁻¹⁸ metredir; yani bir metrenin milyarda birinin milyarda biridir. Dolayısıyla 100 attometre 10⁻¹⁶ metre eder. 10⁻¹⁶ gösterimi, 1’in 1 ve ardından 16 sıfır gelen sayıya bölünmesi anlamına gelir. İşaretin hemen üstünde, bu sitede büyüklüğü ölçülmüş en küçük nesneler olan nötron ile proton yer alır. Bir proton yaklaşık 1,7 femtometre (1,7 × 10⁻¹⁵ metre) çapındadır.

İşaretin değeri, ölçülmüş büyüklüklerle altındaki ölçülmemiş büyüklükler arasında kaba bir sınırdır. Bu, daha kısa uzaklıkların erişilemez olduğu anlamına gelmez. Deneyler, kuarkların bir büyüklüğü olup olmadığını işaretin uzunluğunun yüzde birinden kısa uzaklıklarda aradı ve hiçbir büyüklük bulamadı.

Boyut karşılaştırmaları

• Yaklaşık 1,7 femtometre çapındaki bir proton, işaretin 100 attometrelik uzunluğunun yaklaşık 17 katı genişliğindedir.
• İşaretin uzunluğu, deneylerin bir kuark için izin verdiği en büyük çapın (yaklaşık 8,6 × 10⁻¹⁹ metre) 100 katından fazladır.
• Uç uca dizilen yaklaşık bir milyon tane 100 attometrelik uzunluk, çapı yaklaşık 0,1 nanometre (bir metrenin milyarda birinin onda biri) olan bir hidrojen atomunu baştan başa kaplardı.
• 100 attometre 1 milimetre büyüklüğüne büyütülse, bir proton yaklaşık 17 milimetre çapında olurdu. Bir insan saçının kalınlığı ise yaklaşık 1 milyon kilometre olurdu; bu, Dünya’dan Ay’a uzaklığın yaklaşık 2,6 katıdır.

Kısa uzaklıklar nasıl incelenir

Fizikçiler kısa uzaklıkları, hızlı parçacıkları bir hedefe doğru fırlatıp parçacıkların nasıl saçıldığını izleyerek inceler. Elektron gibi hareket halindeki bir parçacık aynı zamanda dalga gibi davranır. Enerjisi ne kadar fazlaysa dalga boyu o kadar kısadır. Dalga boyu, dalganın bir tepesinden bir sonraki tepesine olan uzaklıktır. Daha kısa bir dalga boyu daha ince ayrıntıları gösterebilir.

1960’lı yılların sonunda, ABD’deki SLAC ve MIT’den fizikçiler, enerjisi yaklaşık 20 GeV’e (milyar elektronvolt) kadar varan elektronları protonlara doğru fırlattı. Bu enerjide bir elektronun dalga boyu yaklaşık 6 × 10⁻¹⁷ metredir; bu, işaretin değerinden biraz daha kısa ve bir protondan çok daha küçüktür. Elektronlar protonların içinde küçük, sert taneler ortaya çıkardı; bugün bunların kuark olduğu biliniyor.

Sonraki deneyler çok daha yakından inceledi. HERA hızlandırıcısında ZEUS deneyi elektronları protonlarla çarpıştırdı ve kuarkların bir büyüklüğü olduğuna dair hiçbir belirti bulamadı. ZEUS, 2016’da bir kuarkın yarıçapının 4,3 × 10⁻¹⁹ metreden küçük olması gerektiğini bildirdi.

İşaretin altında ne var

İşaretin altında bu site, yukarı kuarktan üst kuarka kadar altı kuark türünü, bir nötrinoyu ve bir yüksek enerjili nötrinoyu gösterir. Hiçbir deney bunlardan herhangi birinin büyüklüğünü ölçmedi; bu yüzden bunların değerleri ölçüm değildir. Bu site ayrıca, kuramdan tahmin edilen zayıf kuvvetin menzilini de gösterir.

En altta yalnızca kuramdan gelen uzunluklar vardır. Planck uzunluğu (1,6 × 10⁻³⁵ metre), herhangi bir şeyin büyüklüğü olarak ölçülmez; üç fiziksel sabitten hesaplanır. Ölçeği yaklaşık 10⁻³⁵ metre olan süpersicimler, her şeyin kuramı olarak önerilen süpersicim kuramına aittir. Bu tür kuramlar, doğanın kuvvetlerini birleştirme girişimleri arasında en spekülatif olanlar ve en az sınananlardır.

Kaynaklar

• Quarks. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
• GUTs: The Unification of Forces. In College Physics, 2nd edition. OpenStax, 2022.
• The Nobel Prize in Physics 1990: Press release. Royal Swedish Academy of Sciences, 1990.
• Limits on the effective quark radius from inclusive ep scattering at HERA. H. Abramowicz et al. (ZEUS Collaboration), Physics Letters B, 2016.
• Summary Tables: Baryons. Particle Data Group, 2025.
• Summary Tables: Quarks. Particle Data Group, 2025.
• The Standard Model. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
• SI prefixes. International Bureau of Weights and Measures.
• Proton rms charge radius. NIST CODATA, 2022.
• Bohr radius. NIST CODATA, 2022.
• Planck length. NIST CODATA, 2022.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• Moon Fact Sheet. NASA, 2024.