ELEKTRONUN KEŞFİ ÜÇ

                      Yazının önceki bölümünde kısaca bahsedilmişti J.J. THOMSON elektronu bulan ( keşfeden) kişi olarak bilinir. Bu yazıda bu konuyu biraz daha açarak ele alalım.

Atom ve atomaltı parçacıkların yavaş yavaş tanınması ve bu yeni fizik alanı ile ilgili teoriler geliştiriliyordu . Ancak unutmamak gerekiyor ki bu olgunun giriş kapısında bile bilimsel muhafazakarlığın direnişi olmuştur. Bunun en belirleyici yanı “gözlenemez oluşu” diyebiliriz.çünkü o günkü şartlarda bu imkansızdı kaldı ki bugün bile bu konu kısmen problemlidir. Kısacası kapı yeni yeni aralanıyordu.Zaten ilk zamanlar bilinenler  çok sınırlıydı. Atomlar ortada bir çekirdek ve yörüngelerdeki elektronlar olarak düşünülüyordu. Denebilir ki  güneş sistemine benzetilmiştir. 

Konunun iyi anlaşılması için bazı temaları   tanımlamak yararlı olacaktır. Öncelikle atomaltı parçacıkları bilim insanları iki ayrı kategoride inceler.

1-) LEPTON lar :   Bunlar şimdilik kaydı ile altı kadar parçacığı kapsar.

2-) HADRON lar : proton,nötron vb.  yüzlerce parçacığı kapsayan geniş bir ailenin oluşturduğu ve yapılan araştırmalarda sürekli yenileri bulunan bir kesimdir. Fakat bu parçacıkların çok büyük bir kısmı çok çok küçük zaman aralığında doğup yol olan veya değişen parçacıklardır.

Elektron,proton ve nötronlar bildiğimiz maddenin her zaman her yerde bulunan üyeleridir ve bu nedenle de ilk önce bu parçacıklar hakkında bilgiler edinilmiştir.

Elektronların stabil ( kararlı ) olduğuna inanılır. Proton ve nötron ise eğer bir normal atomun içinde bulunuyorsa çok çok uzun ömürlü olduğu kabul edilir ( 10 üzeri 30 yıl gibi ) 

Diğer parçacıklar bazı istisnalar hariç kısa ömür süresine sahiptirler. Bu nedenle de genellikle sıfır veya sıfıra yakın kütleye sahiptirler. Aynı şekilde bu parçacıklar çok küçük yüke sahiptir işte bu nedenlerle atom içinde tutulmaları çok zordur. Ancak bir konuya açıklık getirelim bu alanda çalışan bilim insanlarına göre uzun ömürlü kabul edilen parçalar insanlar için tanımlanması zor olacak kadar kısa olabilir. Bunun nedeni ise kıyaslamanın ışık hızının zamanda aldığı mesafe ile ölçülmesidir. Şöyle düşünelim bir parçacık sadece bir saniye  var olup yok oluyorsa bu süre zarfında yaklaşık 300.000 km yol kat etmiş olacaktır. Diyelim ki saniyenin binde biri kadar var olanı ise 300 km yol kateder. Diyelim ki  saniyenin yüz binde biri kadar yaşarsa ( biz böyle bir zamanı algılayamayız!) o parçacık 3 km yani 3.000 metre yol alır. Diyelim ki saniyenin milyonda biri kadar var olursa ışık yaklaşık 300 metre ( ~299)  yol alır . Bilim insanları bu kadar mesafe aldığı için bu parçacıkları ömürlü parçacık olarak niteler.

Mesele biraz karışık mümkün olduğu ölçüde basitleştirerek yazalım; en üstte LEPTON ve HADRON lar bulunuyor. Evrendeki bütün parçacıklar spini ( açısal momentum) esas alınarak iki ana kategoriye ayrılmış bunlara FERMİYON ve BOZONlar diyoruz.

LEPTON ve HADRON ise bu iki ana kategorinin alt sınıfları ve bileşenleridir.

önce “Fermiyon” lara bakalım: yarı tam sayılı spine sahiptirler ( ½  ;  3/2 gibi) evrenin en temel yapı taşlarını oluştururlar ,PAULİ dışlama ilkesine uyarlar .

PAULİ DIŞLAMA İLKESİ: Kısaca yazarsak aynı kuantum durumunda ikisi veya fazlası bir arada bulunamazlar mesela elektronlar çekirdeğin çevresinde aynı kuantum durumunda sadece biri o yörüngede bulunabilir fakat dıştan enerji aldığında kuantum durumu değişeceğinden yörünge değiştirebilir.Bu ilkeyi bulan kişinin adı verilmiştir.Bu durumda LEPTON ve KUARKlar birer FERMİYON durlar.

BOZON LAR: Bu sınıftaki parçacıkların hepsi birer kuvvet taşıyıcısıdırlar. Tam sayılı spine sahiptirler ( 0,1,2 gibi)  maddeyi bir arada tutan temel kuvvetleri ( elektromanyetizma, güçlü nükleer kuvvet, zayıf nükleer kuvvet) taşırlar . Örnek; FOTON ve GLUAN birer bozon durlar. 

FOTON : Işığı taşıyan parçacık

GLUON: Güçlü nükleer kuvvet taşıyıcısıdır ,çok küçük mesafelerde etkili olurlar.

Zayıf nükleer kuvvet: Atom çekirdeğinde etkindir. Bu kuvvet güneşdeki ( elbette diğer yıldızlarda da) hidrojen füzyonunun sorumlusudur. Bu anlamı ile yaşam için çok önemlidir. Ayrıca kuarkların dönüşmesini sağlar, bu kuvvetin taşıyıcıları “W” ve “Z” olarak adlandırılır.Bu parçacıkların kütleleri çok  büyük bozon parçacıklarıdır.Ayrıca zayıf kuvvet radyoaktif beta bozulumunu  sağlar .

Güçlü nükleer kuvvet:  Atom çekirdeğinde bulunan ve aynı yüke sahip protonların çekirdek içinde birbirini itmesini engeller. Böylece atomun dağılmamasını temin eder. Temel parçacıklar olan “kuarkları”  birbirine bağlayarak PROTON ve NÖTRON ların olmasını sağlar.Bu kuvvet çekirdek içindeki zayıf kuvvetin yaklaşık bir milyar katı daha güçlüdür.

LEPTONLAR: Daha küçük parçalara bölünemeyen temel fermiyonlardır. Yani bunlar kuvvet taşırlar. Yükleri vardır. Elektromanyetik ve zayıf kuvvetle etkileşime girerler.En çok bilinen örnekleri ; elektron, müon,tau  ve bunların nötrinolarıdır. Güçlü kuvvete katılmazlar.

NÖTRİNO : Evrende ışığın fotonlarından sonra en çok bulunan ve elektrik yükü olmayan ancak çok az da olsa kütlesi bulunan temel parçacıklardır.

Bilinen hiçbir madde ile etkileşime girmezler  ( hiç girmez anlamında değil) işte bu özellikler nedeni ile elektromanyetik ve güçlü kuvvetten hiç etkilenmezler ve bu şekilde de yıldızlardan ( elbette güneşten) ve de galaksilerden birer hayalet gibi geçip giderler.

Bu parçacıkların üç adet çeşidi bulunur , bunlar  A- elektron  B- Müon

C- Tau.

Bu üç parçacık hareket halinde iken sürekli dönüşüm geçirirler bu olaya “NÖTRİNO SALINIMI” adı verilir, bu sayede az da olsa kütlesi olduğu anlaşılmıştır ve bu gerçeği bulan bilim insanları Nobel ödülü almışlardır.

Bu üç çeşit nötrinonun oluştuğu kaynaklar ise ; yıldızlar, süpernova patlamaları, radyoaktif bozunma ile dünya atmosferine çarpan kozmik ışınları nedeni iledir.

2015 yılında “Takaaki KAJİTA ( Japonya) ile “Arthur B. MCDONALD ( Kanada) tarafından bulundu.

SÜPERNOVA PATLAMASI: İki şekilde oluştuğu kabul edilir , birincide bizim güneşimizden çok daha kütleli yıldız kütle çekiminin çok artması ve içe çökmesi sonucunda oluşur. İkinci ise beyaz cüce yıldızın partnerinden çok yoğun madde alımı sonucunda iyice içe sıkışıp patlaması ile. Bu patlama sonucunda özellikle ağır elementler meydana gelir ( altın, wolfram,platin,kurşun vb.)

KOZMİK IŞINLAR: Evrenin derinlerinden gelen ışık hızına yakın hıza sahip ve son derece yüksek enerjili atom altı parçacıklardan oluşan yağmur misali akımdır. Bunlar adına rağmen foton değildir iki varyasyonu bulunur birincisi uzaydan gelen ikincisi ise birincilerin dünya atmosferine girerken gaz molekülleri ile olan etkileşim sonucu oluşan yeni parçacıklardır. Bu parçacıkların %99 atom çekirdeklerinden %1 ise elektronlardan oluşur.kaynağı ise, süpernova,karadelikler,pulsarlar ve galaksi çekirdek parçaları olduğu kabul edilir.

PULSAR : Güneşten büyük kütleli yıldızların süpernova sonucu patlaması ve kütlesinin içe çökerek oluşan inanılmaz manyetik güce sahip çok hızlı dönen oluşumlardır. Kutuplarından her dönüşte çok güçlü elektromanyetik dalga yayarlar bunlar gemilere yol gösteren “deniz feneri” gibidir. Adı ise ingilizce tarifin baş harflerinden oluşturulmuştur türkçede “ATARCA” olarak isimlendirilmiştir.

Not: Yazı devam edecek.