Daha Fazlası

    Bir Başka Parçacıklar

    Bir Başka Parçacıklar

    Atom Altı Dünyasının Gizemli Elemanı-Nötrinolar

    Nötrino; beta radyoaktif ışıma sırasında ortaya çıkan, ışık hızına yakın hızlarda hareket eden, elektriksel yükü sıfır olan ve maddelerin içinden neredeyse hiç etkileşmeden geçebilen temel parçacıklardandır. Bu özellikleri nötrinoların algılanmasını oldukça zorlaştırmaktadır. Bu parçacığın keşfedilme hikayesine kısaca bakalım.

    Bir Sorun Eşittir Bir Çözüm

    1914’te Chadwick, radyoaktif bir çekirdeğin beta bozunumundan salınan bir elektronun belirli bir kinetik enerji değerinde çıkmadığını tam tersine sıfırdan ana çekirdeğe özgü en yüksek bir değere kadar uzanan sürekli bir enerji spektrumu ile salındığını gözlemledi. Bu beklenmeyen şaşırtıcı bir sonuçtu çünkü elektronun enerjisinin, bozunan çekirdek ile ortaya çıkan ürün çekirdeğin enerjileri arasındaki farka eşit olması ve her radyoaktif element için sabit bir değer alması bekleniyordu. Bu enerjinin, elektron ile saptanamayan bir gama ışını arasında paylaşılmış olabileceği olasılıklar arasındaydı. Eğer böyleyse, ortaya çıkan toplam enerji, beta elektronlarının en büyük enerjisine eşit olmalıdır çünkü bu en yüksek enerji, gama ışınının ihlal edilebilir bir enerji kazandığı beta bozunumu süreçlerindeki elektronun sahip olduğu enerjidir. Bununla birlikte, 1927 yılında Charles Drummond Ellis ve W.A Wooster,beta radyoaktif radyum çekirdeğinde ortaya çıkan toplam ısı enerjisini ölçerek, çekirdek başına salınan enerjinin beta elektronlarının gözlenen en yüksek enerjisine değil onların ortalama enerjisine eşit olduğu gösterdiler. Bu sonucun 1930’da L. Meitner ve W. Orthmann tarafınan doğrulanmasından sonra ortada büyük bir sorunun olduğu  artık kesinlik kazanmıştı öyle ki Bohr bile beta radyoaktivitesi sürecinin enerji korunumuna uyup uymadığı konusunda şüpheye düşmüştü.( Sorun: Bozunum sonucunda ortaya çıkan enerji, bozunum elemanı olan elektronun tek başına taşıdığı enerjiyi ile uyuşmuyordu, sonuç olarak bu enerjinin kaybolduğu ya da başka bir parçacık tarafından taşındığı olasılıkları üzerinde duruluyordu.)

    Charles Drummond Ellis

    Niels Bohr

    Tüm bu karmaşıklığa 1930’larda Wolfgang Pauli tarafından bir açıklama getirildi. Pauli’nin önerisine göre beta bozunumunda elektron ile birlikte başka bir parçacık da salınır ve elektron, çıkan enerjiyi bu parçacıkla bölüşür. Bu parçacık elektrikçe yüksüz olmakla birlikte bir gama ışını değildir ve nüfuz gücü çok yüksektir öyle ki Ellish ve Wooster’ın deneylerinde gözlendiği gibi bu parçacığın enerjisi ısıya dönüşmez. 1932’de nötronun keşfinden sonra Pauli tarafından ortaya konan bu varsayımsal parçacığa nötrino adı verildi. ( Çözüm: Enerji farkını tamamlayan yeni parçacık nötrinolar!)

    Pauli Reis

    Nötrino kavramı 1933 yılında Fermi’nin beta radyoaktivitesi kuramına da dahil edildi. Kuramın temel süreci şöyleydi; bir çekirdeğin içinde ya da dışında bir nötron kendiliğinden bir proton, bir elektron ve bir nötrinoya dönüşür. Fermi kuramının öngördüğü elektron enerjileri dağılımıyla deneysel olarak gözlenen dağılımın karşılaştırılması, nötrinonun kütlesinin elektronun kütlesinden bile aşırı küçük olması gerektiği sonucunu ortaya çıkarır. Fermi kuramının nötrinolar için mümkün kıldığı bir olayda tesir kesitinin hesaplanmasıydı. Temel etkileşimin zayıf olması nedeniyle tesir kesiti aşırı küçük bir değerde çıkar bu ise beta radyoaktivitesinde salınan nötrinoların özgün enerjisine sahip bir nötrinonun ışık yılları kalınlığındaki bir kurşunun içinden hiçbir soğurulmaya maruz kalmadan geçebileceği sonucunu ortaya koyar.

    Fermi Baba

    Nötrinoları saptamak ve gözlemlemek aşırı zordur fakat nükleer reaktörlerde gerçekleşen çekirdek parçalanmalarında sayıca oldukça fazla bulunurlar. Bu fazlalık sayesinde 1955’te Savannah River reaktöründe Clyde L. Cowan Jr ve Federick Reines tarafından gözlenmişlerdir. Günümüzde ise büyük çaplı parçacık hızlandırıcılarında üretilen parçacıkların bozunumdan aşırı denecek miktarda nötrino elde edilebilmektedir. Hem kuramsal hem de deneysel anlamda nötrino etkileşimleri oldukça sıkı çalışılmaktadır.

    Nötrinolar, sıradan maddenin atomlarıyla oldukça zayıf bir güçte etkileştiklerinden orada tutunup kalamazlar ancak Güneşten gelen kozmik ışınların yer atmosferindeki atomlarla çarpışmalarından ve hatta bir süpernovadan, dünyamızdan 150 bin ışık yılı kadar uzaktaki Büyük Magellan Bulutsusu olarak bilinen yıldızlar bulutunun bir yıldızının 1987’de gözlenen olağanüstü patlamasından geldiği gözlenlenmiştir.

    Sırra kadem basan Nötrinoları bulabilelim diye yapılan nötrino dedektörü

    Nötrinolar asla doğrudan gözlenememiş olsalar da evrenin ilk oluşum zamanından artakalan fotonlar kadar çok oldukları öyle ki proton ve nötronlardan 10^10 kez daha fazla miktarda olduklarına inanılmaktadır.

    Foton Neydi?

    Albert Einstein, 1905’te Özel Göreliliği geliştirdiği fiziğin olağanüstü yılında, ışığın bazı durumlar için parçacıklardan oluştuğunun düşünülebileceğini ileri sürmüştü. (bu parçacıklara ilerleyen zamanlarda foton adı verildi) Fotonların varlığı, 1914/16 yılları arasında Millikan’ın fotoelektrik etki üzerinde yaptığı çalışmalarla, 1922/23 yıllarında ise Arthur Holly Compton’ın X ışınlarının elektron üzerine saçılması deneyiyle gösterildi ve doğrulandı. Fotonlar sıfır kütle ve sıfır elektrik yüküne sahiptirler.

    Yazan: Şafak YASUN

    Kaynak: Atomaltı Parçacıklar / Steven Weinberg

    YouTube Kanalımız

    Şafak Yasun
    İsmi 1 Eylül günü şafak vakti doğduğu için Şafak. İstanbul Üniversitesi Fizik bölümü son sınıf öğrencisi. Neden fizikçi oldu bilmiyor, sadece en iyi yaptığı iş bu. İleride Parçacık Fizikçisi olmak istiyor. Şifreleme, kuantum ve atom altı parçacıklar ilgi alanları. Hayatın kafasındaki kadar harikulade olmayacağını biliyor ve bu yüzden keske bir tau nötrino olsaydım diyor, haklı.

    Popüler Yazılar

    İlgili Yazılar

    Leave a reply

    Please enter your comment!
    Please enter your name here

    %d blogcu bunu beğendi: