Elementer Parçacıklar… (Elementary Particles…)

Elementary_Particles

(Bu  yazı, David  Butler’in  You  Tube’de  yer  alan  ve  adresi  aşağıda  verilen  video-anlatımı  ile,  aynı  adreste  belirtilen  yazılı  kaynaktan  istifade  edilerek  hazırlandı… İlgi  duyanların  bu  adresteki  kaynakları izlemesi/okuması  önerilir…)

Elementer  parçacıklar,  Evrenin  yapıtaşları  olmaları  sebebiyle, bu  sitede zaman  zaman  tanıtılmakta…Havacılık  ve  Uzayın  diğer  konularında  da  olduğu  gibi, yeni  bilgiler  elde  edildiğinde, bu  konulara  tekrar dönülmekte…

Kozmik  ışınlar  ve gama  ışınları atmosferdeki   atomlarla  çarpışarak  çok  çeşitli  parçacıkların ortaya  çıkmasına  sebep  olur…  

Bir  elementer (elementary) parçacık  “iç yapısı”  mevcut  olmayan, yani, içinde  daha  küçük  parçacık  barındırmayan, atom-altı  parçacık  olarak  tanımlanmakta… Bu  tanım  dikkate  alındığında, elektron  ve  foton  elementer  parçacıklardandır…

Fizikçiler, doğal  parçacık  sayısını 92  elementten  üç    elementer  parçacığa  (elektron, proton  ve  nötron) indiren kuantum  mekaniğini  geliştirirken, diğer  fizikçiler  atmosferde  gerçekleşen  kozmik  parçacık  çarpışmaları  esnasında  ortaya  çıkan diğer  parçacıkları  belirlemek  için dağların  yüksek  bölgelerine  tırmanmaktaydı…!

Dünyayı  sürekli  bombalamakta  olan  kozmik  ışınlar,   genelde, yüksek  enerjili  protonlar  ile, “gama  ışını”  adı  verilen, yüksek  enerjili fotonlardan  oluşmakta… Bu  kozmik  ışınlar  atmosferdeki  atomlara  çarptığında, birçok  yeni  parçacığın  ortaya  çıkmasını  sağlayan  ve  Dünyanın  yüzeyine  kadar  ulaşan  kozmik  ışın  “salkımına”  sebep  olmakta…

Kozmik  ışınlar  Yengeç  Nebulası (Crab Nebula)  gibi süpernova  patlamaları  esnasında  ortaya  çıkmakta…  Diğer  taraftan, Kara  Deliklerin  de gama-ışını  jetleri  fışkırdığı  biliniyor…

GRB 130427A  olarak  kodlanan  bir   gama  ışını  kaynağından  yayımlanan  ve  Dünyaya  27 Nisan  2013  tarihinde   ulaşan  fotonlar, önce, Fermi  Gama  Işını  Teleskobuyla, algılandı…Algılanan  bu  fotonların  enerjisi CERN’de  erişilebilecek  enerji  seviyesinin  çok  üzerindeydi…!

Bu  gama  ışınları, yüksek  enerjileri  sebebiyle, atmosferdeki elektronları,  protonları ve  nötronları  parçalayarak, daha  önce  bilinmeyen   parçacıkların  açığa  çıkmasını  sağlayabilmekte…

Fizikçiler,  bu  sebeple, dağlara  tırmanarak  veya atmosferin  yüksek  tabakalarına  balonla  çıkarak,  ortaya  çıkan  bu  yeni  parçacıkları  “bulut  odaları”yla (cloud  chamber) görüntülemeye  çalıştılar… 

Elektrik  yüklü (charged)  parçacıklar,  içinde  alkol  buharı  bulunan  “bulut  odası”na  girdiğinde , bir  yolcu  uçağının  arkasında  oluşan  iz  gibi,  alkol  buharının  küçük  damlacıklar  halinde  yoğuşmasına  sebep  olmakta…  Parçacıkların  geçişi  sebebiyle  oluşan  bu  izler  fotoğraf  plakası  üzerinde  görüntü  olarak  kaydedilebilmekte… Yine  de, bu  fotoğrafla tespit  olayı, parçacıkların  kalın  kurşun  levhalardan  geçirilerek, yavaşlatılmalarıyla  mümkün  olabilmekte…

Baloncuk  Odasına (Bubble  Chamber)  giren  bir elektron, uygulanan  manyetik  alana  da  bağlı  olarak, sağa  doğru  yay  çizer… Uygulanan  manyetik  alanın gücü  bilindiğinden, izlenen  yayın  yarıçapı  ölçülerek   parçacığın  momentumu   hesaplanabilir…  İzlenen  yörünge  doğruya  ne  kadar yakınsa, parçacık  o  kadar  hızlı  demektir…

Diğer  taraftan, ivmelenen  elektronlar  foton  ışıyarak  çıkararak  enerji  kaybederler…  Bu  durum  elektronların  daha  da  yavaşlamasına  ve  yörünge  eğriliğinin  artmasına  sebep  olur…

Parçacık  izi  ne  kadar  kalınsa, parçacık  kütlesi  o  kadar  büyüktür…

Carl  David, 1932’de, kendi  “bulut  odası”nda beklenmedik  bir  parçacık  izi  belirledi…Elektronla  aynı   kalınlıkta  yörüngeye (yani,  kütleye)   fakat  farklı  elektrik  yüküne  sahip  görünen  bu  parçacık, “Pozitron”  yani “anti-elektron”  idi…!

Yüksek  enerjili  bir  gama-ışını (foton)   baloncuk  odasındaki  bir  atomun  elektronuna  çarptırılırsa, çarpılan  elektron  bölgeden  uzaklaşırken, gama-ışınından , zıt  yönde  bükülen   eşdeğer  iki  parçacığın  doğduğu  görüntülenebilir… Ortaya  çıkan  bu  iki  parçacıktan  birisi  elektron  iken,  diğeri  de  pozitrondur (elektronun anti-parçacığı)…! Kısaca, gama-ışını   elektron  ve  pozitron üretmiştir…! Elektrik  açısından  yüksüz  olduğundan, gama-ışını  deney fotoğraflarında görünmez…

Bu  deney / gözlem enerjinin  maddeye  dönüşümünün  bir  örneği  ve  kanıtıdır… Bir  fotonun  elektron  ve  pozitron  üretebilmesi  için   en az  bir  milyon  elektron  volt  seviyesinde  enerjiye  sahip  olması  gerekir…

“Muon”  1932’de, Paul  Kunze  tarafından  keşfedildi… Kunze, eğrinin  yönünü  ve  deney  odasında  bıraktığı  izi  dikkate  alarak, bu  yeni  taneciğin  pozitif  yüklü, protondan  hafif  fakat elektrondan ağır  olduğunu  hesapladı…

Kararsız  bir  parçacık  olan  “Muon”, protonlardan  ve  elektronlardan  farklı  olarak, diğer  parçacıklara  bozunmadan  önce, 2.2  milisaniye kadar (saniyenin  milyonda  2.2’si… ) çok  kısa  bir  süre  için  varolabilmekte… Moun  veya  Anti-Muon,  oluşumuna  bağlı  olarak, elektrona  veya  pozitrona  bozunabilir…Deneyde belirlenen  parçacık, bir  elektronun  207  katı  kütleye  ve elektronla  aynı “Spin”e  ve  şarja  sahip,   bir  Anti-Muon’du…!

Muon’lar  elektronlar  ve pozitronlar  gibi elementer  parçacıklardır… Bu  parçacıklara, hafif  olduklarını  vurgulamak  için, “Leptonlar”  adı  verilmiştir… (Bu  deneyde, enerjinin  ve  momentumun  korunabilmesi  için, başka  parçacığın  da yaratılmış  olması  beklenirdi… Bu parçacık  gözlenemedi…Muhtemelen,   elektriki  açıdan  yüksüz  (nötr)  bir  parçacık  olmalıydı…

“Pion”,  Moun’un   yaratılma  sürecinde ortaya  çıkan  bir  parçacık… Bu  parçacık, atmosferin yüksek  kesimlerinde  gerçekleştirilen “kozmik  ışın-üretimi”  parçacık  araştırmaları  esnasında, 1947  yılında  belirlendi… (Pion’un  varlığını Yukawa Hideli, nükleer  fizik  araştırmaları  esnasında,  1935  yılında  ileri  sürdü…   Hideli, atom  çekirdeğinin  içindeki proton  ve  nötronlar  arasında, onların  birbirine  bağlanmasını  sağlayan, parçacık  değişiminin  mevcut  olduğunu  ileri  sürdü… Bu  öneri  kapsamında, yeni  parçacığın kütle  ve  elektrik  yükü  de belirtilmişti…

Bir  protonu  harekete  geçirecek  olay  Muon  ve  Pion’un  yaratılmasını  da sağlar…Yaratılan  Pion, takiben  Anti-Muon’a bozunur…Anti-Muon  da, daha  sonra   Pozitron’a  bozunur… Ortaya  çıkan  Pion  sadece 26  nano-saniye yaşar…Ortaya  çıkan  Muon  ise  pozitrondan  bin  defa  daha  uzun  ömürlüdür…

Pion’lar  protonun kütlesinin  bindöryüzdebiri  kadar  kütleye  sahiptir. Spin  durumu  ise  “sıfır”dır… Pion’lar, üç  farklı özellikte (flavor)  ortaya  çıkabilmekte; pozitif  yüklü, negatif  yüklü (Anti-Pion)  ve yüksüz…

Kaon, 1947’de  George Rochester  ve Clifford Butler  tarafından, kozmik  ışın  incelemesi  esnasında,   görünenlerden  hareketle, görünmeyene  akıl  yürütülerek, keşfedildi… Kaon’lar  da üç  ayrı “flavor”  olarak  ortaya  çıkmakta: pozitif  yüklü, negatif  tüklü  (Anti-Kaon)  ve  nötr…

Bozunma  sürecinde, pozitif  yüklü  bir Kaon     “Anti-Muon”a, “Anti-Kaon”  da  Moun’a  dönüşebilir… 

Kaonlar, doğal  parçacıkların   etkileşimi   üzerine  çok  büyük  miktarda  bilgi  edinilmesini  sağladı…

Beta  ışınları    dışarı  atılmış elektronlardır…Bir  atom  çekirdeği  içindeki   nötron,  kendiliğinden (spontaneously) protona  dönüşürken, bu  süreç  içinde,  bir  elektronu  açığa  çıkarır… Bir  protonun  kütlesiyle  bir  elektronun  kütlesinin  toplamı nötronun  kütlesinin  toplamından  küçüktür… Bu  aradaki  kütle  farkının bir  enerji  salınımı  olarak  açığa  çıkması  beklenir… Einstein’in  eşitliğine  göre, açığa  çıkması  gereken  enerji (fark)  kütlenin  ışık  hızının  karesiyle  çarpımına  eşittir… (E=M.c2)

Eğer  kayıp  kütle enerjiye  dönüştüyse, bir  atom  için  bu  enerji, birmilyon  elektronvolt’un  biraz  altında  olarak hesaplanabilir…

1927’de,  iki  fizikçi, C.D.Ellis  ve  W.A. Wooster, Radyum  atomunu  kullanarak,   bu  enerjiyi  hesapladı…  Bir  nötron  bir  elektron   ışıdığında (fırlattığında ), yüksek  hızla  fırlatılan  elektron  uzaklaşırken,  proton  çekirdek  tarafından  yakalanır  ve  atom  Polonyum atomuna  dönüşür…

Radyum’un  yarılanma  ömrü  beş  gündür… Bunun  anlamı, herhangi  bir  miktardaki  Radyumun  yarısının   Polonyum’a  dönüşme  süresi  beş  gündür…

Bu  süreç  basit  bir  deneyle tekrarlanabilir:  Temin  edilebilen  en  saf  haldeki  Radyum bir  kalorimetreye  konarak, ışıyan  elektronların yol  açtığı  radyasyonun  (beta  radyasyonu) açığa  çıkardığı  enerji  miktarı  ölçülebilir…   Beş  gün  süresince ısınan  suyun  sıcaklık  artışı  ölçülerek absorblanan  enerji  hesaplanabilir… Böyle  bir  ölçümle, her  bir  Radyum  atomunun,  doğal  olarak, 0.36 MeV  ışıdığı  belirlendi…

Buradaki  enerji  ölçümünde    önemli  bir  fark  belirlenmiş  oluyor…! Enerjinin  Sakınımı  Kanununa  ve Einstein’in enerji  eşitliğine  göre,  açığa  çıkan  enerjinin 0.8 MeV  kadar  olması  gerekirdi… Kısaca,  ölçülen  miktarın  iki  katı…!

Bu  durum  önemli  bir  problem  yaratmaktaydı… Ünlü  fizikçi  Neills  Bohr, bu  durumda enerjinin  korunumunun  geçerliliğini  kaybettiğini  düşündü… Ancak, Wolfgang  Pauli, bu  uymazlığın   başka  bir  parçacağın  varlığından  kaynaklanmış  olabileceğini  düşündü…Çevresiyle  fazla  etkileşmeyebilecek  bu  (olası)  parçacık  kayıp  enerjiyi  beraberinde uzaklaştırıyor  olabilirdi…!

Enrico  Fermi, 1931’de, Pauli’nin  ortaya  attığı, küçük  ve  nötr   parçacığı   “Nötrino”  adıyla  belirledi… Diğer  deneyler  de  göstermişti  ki, beta  bozunmasında açısal  momentumun  korunması  da  ihlal  ediliyordu…Bunun  üzerine  Pauli, önerdiği  bu  gizemli  parçacığa “spin”i  de  ekledi…

Nötrino’nun tahmin  edilen kütlesi  bir  elektronvolt’un  üçte  biri  kadardı… Bu  durumda  Nötrino  elektronun milyonda  biri  kadar  bir  kütleye  sahip  olabilirdi… tahmin  edilen  spin’i  ½   ve   tahmin  edilen  hızı  ışık  hızı  kadardı…!

Nötrino, sonunda, Hidrojen  Baloncuk  Odasında  (Hydrogen  Bubble  Chamber), 1970  yılında  görüntülenebildi…  

Bir  Protona  çarptırılan  Nötrino  üç  parçacık   izinin   ortaya  çıkmasını  sağlar… Bu  izlerden  biri  protona  aitken, çarpan  Nötrino   Muon  ve  Pion’a  dönüşür…

Anlaşıldı  ki, Nötrino  yıldızlarda gerçekleşen  birçok  nükleer  reaksiyonun  kritik  bir  bileşeni   durumunda…  Güneşin  fırlattığı  Nötrinoların  ve    1987’de, Süpernova  SN 1987A’nın   fırlattığı  Nötrinoların  belirlenmesi  Nötrino  astronomisini  başlatmış  oldu…!

Astrofizikçilere  göre, Nötrinolar  Evrende  en  fazla  bulunan  parçacıklar…   Evrendeki gökadaları,  yıldızları  (ve   insanları)  oluşturan    elektronlardan, protonlardan  ve nötronlardan  milyar  kat  fazla…! 

1969’da,  Stanford Linear Accelerator Center ‘deki (SLAC)  bir  grup  araştırmacı, MIT  ile  birlikte, Rutherford’un   58  yıl  kadar  önce  gerçekleştirdiği  saçılma (scattering)  deneylerinin  benzeri  olarak,    parçacık-atom  çarpıştırma  deneyleri  gerçekleştirdi…

Rutherford  deneylerinde  hedef  olarak  altın  folyo  kullanmıştı…  SLAC  deneylerinde ,  protonları  birbirine  olabildiğince  yakın  tutmak  için  çok  soğuk  sıvı  hidrojen  kullanıldı…

Rutherford, ışın kaynağı  olarak    bir  parça Radyum  kullanmıştı … Doğal  olarak ışıyan  alfa  parçacıklarının (helyum  çekirdeği; iki  proton+iki  nötron) enerjisi 7.7 milyon  elektronvolttu…   

Benzeri  bir  deney elektronlar  kullanılarak  da  yapılabilir…  Bunun  için bir  cam  tübün girişine  negatif  kutup,   çıkışına  da  pozitif  kutup  bağlanır…Batarya  devresi  açıkken (off)  elektronlar her  yönde  saçılır… Ancak, batarya devresi   kapatıldığında (on) , elektronlar  oluşan  elektrik  alanı  içinde  pozitif  kutba  doğru  akar…

Yeterince  yüksek  hıza  ulaşabilmek  için bu  tüplerin  birçoğu  birbirine  seri  bağlanır… Bu  sebeple, SLAC’da  oluşturulan  tüpün  uzunluğu  3  kilometre  kadardır…Böylece, SLAC’da,  elektron  kullanarak, Rutherford’un  deneyinde  alfa  parçacıklarıyla  eriştiği  enerji  seviyesinin   40 000  katına  ulaşılabilmiştir…

SLAC’da  ışıyan  fotonlar  elektronik  sinyaline dönüştürülerek, hodoskop (hodoscope) adı  verilen bir  koordinat haritası  elde  edildi… Bu  sayede hidrojen  atomuna  çarptırılan   yüksek  enerjili  elektronların saçılma paternini  görüntülemek  mümkün  oldu…  SLAC’daki  manyetik  alan saçılan  elektronların yörüngelerinin  bükülmesini  sağladı… Sürecin  sonunda  kalorimetreye  yönlendirilen  elektronların   enerjileri  ölçülebildi…

Rutherford, gerçekleştirdiği  deneylerde, beklenenin  aksine,   birçok  parçacık   saçılması  gözledi… Atom  yapısı  “üzümlü  puding”e  benzemiyordu…! Elektron  kullanılarak  gerçekleştirilen  deneyde,  atomun  içindeki  elektronlar  ve  protonlardan  dolayı karmaşık  bir  saçılmanın gözlenmesi  beklenmeliydi… Ancak,  çarptırılan  elektronun  enerjisi  yeterince  büyükse (de Broglie  dalga  boyu  yeterince  küçükse)  ve  protonun  elektrona  enerji kaybettirecek  bir  iç  yapısı mevcut  değilse,  elektron, küçük  bir  miktarda  momentum  kaybıyla (elastik  saçılma-elastic  scattering)  protonun  içine  girebilirdi…  

SLAC-MIT  deneyinde protonun  içinde  üç  parçacığın  mevcut  olduğu  belirlendi…!

Geçmişte, 1964  yılında, yeni  keşfedilen   Pion,  Kaon  gibi  ağır  parçacıkları  açıklamak  için,  “Kurak” (Quark)   modeli   Murray  Gell-Mann  ve George Zweig   tarafından önerilmişti… SLAC’da, 1969  yılında  gerçekleştirilen  bu  keşif  “Kuark”ların  gerçekten  var  olduklarını  doğruladı…

(Elektronlar  yerine  Moun  ve  Nötrino  kullanılarak, takiben  gerçekleştirilen   çarptırma  deneylerinde, Kuarkların  varlığı  tekrar  doğrulandı…Yine  de, Kuarklar  tek  başlarına görüntülenemedi…

Kuarklardan  oluşan  parçacıklara, ağır  anlamına  gelen “Hadron”  adı  verilmiştir… İki  adet  Kuarktan  oluşan  Hadronlara “Meson”, üç  Kuarktan  oluşanlara  da “Baryon”  adı  verilmiştir…

Bir  protonu  ve  nötronu  oluşturan Kuarkların iki çeşidi/tipi (flavor) mevcut  bulunmakta; “Up  Quark”  ve “Down  Quark”…  Pozitif  yüklü  olan  “Up Kuark”ın  elektrik  yükü elektronun  yükünün 2/3’ü  kadardır. Ayrıca,  bu  Kuark     (+1/2  Spin)  özelliğindedir…  Negatif  yüklü   “Down  Quark”ın  yükü  elektronun  yükünün 1/3’ü  kadardır… Bu  Kuark  ayrıca, (-1/2  Spin)  özelliğindedir… “Down  Quark”ın  kütlesi  “Up  Quark”ın  kütlesinden biraz  daha  büyüktür…

Bir  Protonda  iki  adet “Up  Quark”  ile  bir  adet “Down  Quark”  mevcuttur… Bu  sebeple, elektrik  yükü  elektronun  yüküne  eşittir, fakat, pozitiftir… Spin  durumu  ise  “1/2  Spin”dir…

Bir  Nötronda bir  adet “Up  Quark”  ile iki  adet  “Down   Quark”  mevcuttur… Toplam elektrik  yükü  sıfırdır… Spin  durumu  ise  “1/2  Spin”dir… Bu  durum  Nötrona protondan  biraz  daha  büyük  bir  kütle  kazandırır…!

Pion’da  iki  adet “Up  Quark”  ile, bir  adet “Anti-Down”  Quark’tan  oluşur… Bir  “Anti-Pion”da  ise  bir  adet “Anti-Up  Quark”  ile, bir  adet “Down  Quark”  mevcuttur…

Bir  Kaon’da  iki  adet,  üçüncü  tip  “Quark”  (Strange  Quark)  mevcuttur…!   Pion  ve  Kaon  “Meson”  grubundan  parçacıklar  olup,  bunlara   “p-meson”  ve  “k-meson”  da  denmektedir…

“Down”, “Up”  ve  “Strange  Quark”lara  ilave  olarak, “Charm”, “Top”  ve  “Buttom  Quark”lar  da  keşfedilmiştir… Böylece,  Kuarkların  sayısı  altıya  yükselmiştir…! Kuarklar, toplam  elektrik  yükleri,  bir  elektronun, protonun  yüküne  eşit  olacak  veya  “sıfır”  olacak  şekilde, ikili  veya  üçlü  gruplar  halinde  bir  araya  gelebilirler… Fizikçiler, Kuarklar  hakkındaki  bu  bilgiyle  donanarak, Gell-Mann’s   ve  Zweig’in  teorisinde  tanımladığı  üç-kuarklı  parçacıkların  bazılarını   araştırmaya  başladılar…

Yeni  parçacık, “Lambda”, kozmik ışın  etkileşmeleri   incelenirken, 1947’de  keşfedildi…  Kısaca, bu  inceleme  yönteminde, bozunma  paternlerinde   kütle, enerji,  momentum  ve  elektrik  yükünün korunumu  dikkate  alınarak,  aranan  parçacık  gözlenemese  de  özellikleri  belirlenir…

Pion’un  yaratılma  sürecinde, üç  adet Kuarka  sahip  olan  Lambda’nın  mevcut  olması  gerektiği  sonucuna  varıldı… 10-23 (on  üzeri (eksi)  yirmiüç) saniye lik  bir  süre  yaşaması  öngörülen  bu  parçacığın 10-10 (on üzeri (eksi) on)  saniye  yaşadığı  belirlendi… Lambda’nın  beklenmeyen  bu  uzun  ömrü, onun  “acayip” (strange)  adı  verilen  bir Kuark  barındırmasından  kaynaklandığı  sonucuna  varıldı… Kuark “Strange”  de  böylece  keşfedilmiş  oldu…!

Bir  Baryon  olan “Xi”,  1964  yılında,  Brookhaven National Laboratory’de    keşfedildi…

Bir  hidrojen  çekirdeğiyle (protonla)  çarpıştırılan “Anti-Proton”  birbirini  yök  eder… Çekirdekteki  Protonun  kütlesi  ile, çarpan  “Anti-Prpton”un  kütlesi  ve kinetik  enerjisi   büyük  kütleli  iki  parçacığın  doğmasına  sebep  olur… Bunlardan  biri, negatif  yüklü  “Xi”  ile, diğeri  ise pozitif  yüklü   “anti-parçacığı”  olan “Anti-Xi”dir…  Yaratılan  “Xi”  ve  “Anti-Xi”nin  izleri  deney  odasında kaydedilebilmektedir… Bozunan  “Anti-Xi”den  doğan  parçacıklar daha  net  bir  şekilde  görüntülenebilmektedir…!

Parçacık “Omega”  da, 1964’te, Brookhaven National   Laboratory’de  keşfedildi…  “Omega”  üç  adet Kuark “Strange”den  oluşmaktadır…  Parçacık “Omega”nın saniyenin  trilyondaseksenikisi  kadar  bir  süre  yaşayabildiği  belirlendi…!

Omega’nın   keşfi  ve  diğer  olası  parçacık  tahminleri Kuark Teorisine müthiş  bir  hız  kazandırdı…!  

Bir  karbon  atomunun  çekirdeği  bu  atomun  çapının   yirmialtıbindebiri   kadardır… En  küçük  çekirdek  Hidrojen Atomundadır…  sadece  bir  adet  Proton  bulunan  bu  çekirdek   Karbon  Atomunun yetmişsekizbindebiri  kadardır…

Proton, elektron  bombardımanıyla  incelendiğinde üç  adet  Kuarktan  oluştuğu  anlaşılmıştı… Güçlü hızlandırıcı  ve  hadron  çarpıştırıcılarıyla  yapılan  incelemelerde,  Kuarkın    çapının  10-18 (onüzerieksionsekiz)  metre  kadar  olduğu  belirlendi…  Bu,  Protonun  çapının binyediyüzaltmıştabiri  kadar, Karbon  Atomunun  da yüzkırkmilyondabiri  kadardı… Bu, aynı  zamanda,  bir  elektronun  çapı  için  üst  sınır  değeri…

En  küçük  elementer  parçacık  olan  Nötrinonun  çapı  bir  elektron  veya  Kuarkın  çapının bindebiri  kadar… Bir  insan  saçının kesitinin yüzkırkbintrilyonda  biri  kadar…!

 Elektron  ve  Nötrino, “hafif”  anlamındaki “Lepton”lar  grubuna  dahildir…

Kuarklar  proton  ve nötronlar  gibi büyük/ağır  (Hadronlar)  parçacıkları oluşturmakta…

Çevremizde  gördüğümüz   her  şey (madde)  kararlı  üç  parçacık  olan   elektron, “Up  Quark”  ve “Down  Quark”tan  oluşmakta…

Proton  ve  nötrona  ilave  olarak, birçok  başka hadron  da  mevcut…Ancak, bunlardan  sadece  proton  kararlı  bir  parçacık…

Yalnız  bir  nötronun  yarılanma  süresi 15  dakika  kadar…!  Bozunmayı  önleyebilmesi  için mutlaka  protonla  birleşmesi  gerekli…

Bir  parçacığın “spin”  özelliği bu  parçacıkları sınıflandırmada anahtar  bir  parametre… Elektronların “1/2  Spin”  özellikte  olduğunu  ve  Pauli’nin “dışlama (exclusion) prensibi”ne  uyduğunu  biliyoruz…

“Spin 1”  özelliğinde  olan  fotonlar  bu  prensibe  uymaz…  Büyük   gruplardaki  parçacıkların “Spin ½”  davranışını tanımlayan  istatistikler Enrico  Fermi  ve Paul  Dirac  tarafından  geliştirildi… Bunlara  “fermions”  adı  verildi… Büyük  gruplarda  “Spin 1” parçacık   davranışını  tanımlayan  istatistikler  Satyendra Nath  Bose  ve  Albert  Einstein  tarafından   geliştirildi… Bunlara  da  “bozonlar” (boson) adı  verildi…

Aynı  kuantum  durumunda  (quantum  state) olmayan  büyük  parçacık  grupları, parçacıkların kendi  başına  gösterebileceklerinden   daha  farklı  davranabilmekte…Bir  enerji  çukurunda (energy  well)  bozonlar  çukurun dibinde yoğuşmuş  olarak durabilir…Fermiyonlar  ise, kendilerini atomdaki  elektronlar  gibi,  hıyerarşik  bir  yapıda  konumlayabilmektedir… 

Bir  örnek  olarak,  bir  foton   ( ışın)  demeti  aynı  kuantum  durumunda  olacak  şekilde yaratılabilir…Bu  lazer  (fenerinin) ışığının  çalışma  prensibidir…!

Bir  başka  şekilde, elektronların  aynı  kuantum  durumunda olamaması  sebebiyle  oluşan  dışa-doğru  basınç   yıldızların içe  çökmesini (collapse)  önlemekte  ve   “beyaz  cüce”  yıldızların  oluşmasını  sağlamaktadır…

Elektrona  benzeyen  başka  bir  parçacık  olan  “Tau”  1975’te  keşfedildi… Bu  parçacığın  kütlesi  elektronun  kütlesinin  3484  katıdır…   Buna  rağmen, “Lepton”  olarak  sınıflandırılmakta…

Bu  leptonlar  bozunduğunda, bozunma  ürünü  nötrinolar, her  yerde  karşılaşılan  elektron Nötrinolardan   biraz  farklıdır… Bunlara  “Muon  Nötrino”  ve  “Tau  Nötrino”  adı  verilmektedir…”Tau  Nötrino” 2000  yılında  keşfedildi…

Bu  açıklamalardan  sonra, “Parçacık  Fiziğinin  Standart  Modeli”nin  başlangıcına  gelmiş  olduk…! 

 

Yararlanılan  Kaynak:

https://www.youtube.com/watch?v=wAsceiIMY2I

 

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s