Katalog

PARÇACIK F İ Z İ 6 İ Anti madde üzerine Negatif enerjili serbest elektronların keşif öyküsü Dr. Metin Önder Hacettepe Üniversitesi Mm \J. Nevvton mekaniğinin yeterli olmadığını, yepyeni bir teoriye gerek bulunduğunu farkettiler. Atomik düzeydeki olayların fiziğini anlamak için 1920'lerde geliştirilen ve kuvantum mekaniği olarak bilinen bu yeni teoriye en önemli katkılar Heisenberg, Schrödinger ve Dirac tarafından yapıldı Kuantum mekaniği, fiziğin geliştirdiği en soyut ve en doğru teorilerden. Klasik fizik çerçevesinde anlaşılması olanaksız pek çok fiziksel olay, kavantum mekaniği tarafından başarılı bir biçimde açıklandı. O ğ\ #11 yüzyılın başlarında fizikçiler, mikro dünyayı anlamak için Antimadde kavramına giden yol Kuvantum mekaniğinin temel denklemlerinden bırı Schrödinger denklemi. Bu denklemin Einstein'ın özel görelilık teorisı ile uyumlu olmayışı, antimadde kavramına giden yolun başı oldu. Denklem, Einstein'ın özel görelilık teorisiyle uyumsuzluğu nedeniyle, elektronun çok yüksek enerji ve momentuma sahıp olduğu durumlarda kullanılamıyordu. Kuvantum mekaniğinin bu yetersizliği, inglliz fizikçi Dirac'ın 1928'de geliştirdiği ve kendi adıyla bilinen bir denklemle gıderildi. Bu denklem hayret verıci başarılar sağladıysa da hemen yepyeni bir sorun doğurdu: Dirac'ın denklemi negatif enerjili serbest elektronlar öngörüyordu. Kı bu, negatif kütlelı parçacıklardemekti. Doğada, şimdide kadar gözledığimiz bütün parçacıklar pozitif kütlelidir. Eğer negatif kütleli elektronlar varsa, bunlar üzerine herhangi bir kuvvetın uygulandığı durumlarda, elektronların, kendilerine uygulanan kuvvetin tersi yönde hareket etme eğilimlerı göstermeleri beklenir. Diğer bir deyişle, itildiğinde gelen, çekildiğinde giden elektronlar olmaları gerekir. Bu özellik, Dirac denkleminin öngördüğü elektronlara, bazı fizikçilerin "eşek" elektronları adını takmalarına yol açtı. Bu sorunun çözüm yolu, gene Dirac tarafından 1931'de gösterıldı. llk bakışta deli saçması olarak gözükmesine karşın Dirac'ın getirdiği yorum, antimadde kavramının doğuşuna yol açtı. Dirac, kurduğu bir boşluk modelinde, boşluğun (vakumun) tamamen bomboş değil, aksine, "ağzına kadar", negatif enerjili ve varlığını belli etmeyen bu elektronlarla dolu olduğunu varsaydı. Fızikte, Pauli Dışarlama ilkesi nedeniyle (bu ilkeye göre bir yerın iki elektronla birden doldurulması olanaksızdır) pozitif enerjili (bildiğimiz) serbest elektronlar, negatif enerjili serbest elektronlara dönüşemiyorlardı. Dolayısıyla, gözlediğimiz elektronlar, sadece pozitif kütleli olanlardı. Yine Dirac'a göre bazan, yeteri kadar yüksek enerjili bir foton, bu denizdeki negatif enerjili bir elektrona çarpabilir ve onu denizden çıkarabilir, bildiğimiz pozitif enerjili ve kütleli elektrona dönüştürebilirdi. Dirac'a göre bu dönüşüm anında, negatif enerjili elektron denizinde bir "delik (hole)" oluşacak, bu deliğin kütlesi negatifin negatifi, yani pozitif, yükü de elektron yükünün negatifi, yani pozitif olacaktı. Bu yorumla, o güne kadar deneysel olarak bilinmeyen, kütlesi elektron kütlesine, yükü elektron yükünün tersine eşıt olan bir parçacık (yukarıda belirtilen özellikleri taşıyan delik) tanımlanmış oldu. Dırac, bu parçacığı "antielektron" olarak adlândırdı. " Çift yaratılım (pair creation) olarak bilinen bu olayın tersi, yani çift yokolum (pair annihilation) da olanaklıydı: Antielektron oluştuktan kısa bir süre sonra, normal bir elektron (pozitif kütleli bir elektron) bu delik tarafından çekilerek deliğin içine düşebilir ve fotonlara dönüşebilirdı. Dirac'ın bu yorumu, o günün fizikçilerıne o kadar kabul edilmez geldi ki ünlü fizikçi Niels Bohr, bu teoriden esinlenerek ve kendisine özgü bir espri anlayışıyla şu "fil yakalama yöntemini" önerdı: "Dirac teorisinin bir özeti, büyük bir panoya yazılarak, fillerin su içtikleri su kenarına dikilir. Akıllı hayvanlar olarak bilinen fıller, su içmeye gelip bu teoriyi okudukları zaman, ^aşkınlıktan bir süre kendilerine gelemeyeceklerdir. Bu şaşkınlıktan yararlanılarak, filler hemen bağlanabilir ve hayvanat bahçesine yollanırlar." Dirac'ın bu yorumu getiren makalesınin , yayımlanmasının üzerinden daha bir yıl geç önce teorik olarak varsayılan antimaddenin varlığı, kozmik ışın izlerinin. lotoğraflan incelenirken saptandı. meden, Amerikalı fizikçi Anderson, kozmik ışın izlerinin fotoğraflarını ıncelerken, pozitif yüklü elektron izlerini saptadı. Anderson, deneysel olarak ilk kez gözlenen pozitif yüklü bu elektronlara "pozltron" adını verdı ki pozitronlar, Anderson'un habersiz olduğu, Dirac'ın makalesınde varlığı öne sürülen antielektronlardı. Pozitron, aynen Dirac'ın öngördüğü gibi, bir elektronla aynı anda yaratılıyor (çift yaratılım) ve kısa bir süre sonra, başka bir elektronla karşılaşarak fotonlara dönüşüyordu (çift yokolum). Çok daha sonraları, proton ve nötronlann da antileri keşfedildi. Gelişmeler öyle oldu ki bugün, dev hızlandırıcılarda üretilen binlerce kararsız parçacığın her bıri için bir antiparçacığın bulunması, hiçkimse için sürpriz olmamakta Antıparçacıklar, normal koşullarda, yani bızim madde dünyamızda, çok nadirdirler: Ya uzaydan gelen radyasyon tarafından atmosferin üst tabakalarında ya da hızlandırıcılarda üretilirler. Örneğin, antiparçacıklardan pozitron, kendi başına kararlı olmasına karşın, kısa sürede bir normal elektronla karşılaşarak çift yokoluma uğrayacağından çok kısa ömürlüdür. Ancak çift oluşumda elektron ve pozitron aynı anda oluştuğuna göre evrenin bazı galaksilerinin antimadde galaksileri olduğu düşünülebilir. Bılımkurgu yazarlarının gözde konuların dan biri antidünya kavramıdır. Bu dünyalarda madde, antimaddedır. Yani, atomların çekirdeğınde antiproton ve antınötronlar, yörüngelerınde pozitronlar yer alır. Böyle bir dünyada ise bızim madde dünyamızın pozitif kütleli elektron, proton ve nötronları ender rastlanan misafırler olacaklardır. Oysa bu dünyaların fizik yasaları, bizim dünyamızın fizik yasalarından hiç de farklı olmayacaktır. Güneş sisteminde yer alan bizım dünyamızın çocukları, evrende antimaddenin yoğun bir biçimde var olup olmadığını anlamakta kullanılabilecek tek bir bılgı kaynağına sahipler: Fotonlar... Çünkü, dışdünyadan Guneş sıstemine ulaşan tek bilgi kaynağı bu. O halde, antımaddeye varmak için fotonları ıncelemek durumundayız. Ancak, bu yolla bir yere gidılemedı, gıdilemiyor. Çünkü, fotonun antisi yine foton. Yani, bir atomdan salınan bir fotonla, aynı atomun antisinden salınan bir foton arasında hiçbır fark yok. Fotonun kendisinin kaynağı hakkında doğrudan bilgı vermemesine karşın, güçlü ve görünmez Xışını kaynaklarının, evrendekı antimaddenin habercisi olabileceği düşünülmekte. Çünkü, eğer evrende antimadde galaksileri varsa, bu galaksilerin madde galaksileri ile sınır hatları boyunca, çift yokolum nedeniyle, kuvvetli bir radyasyon oluşacaktır. Fakat, şimdiye kadar, evrende böyle bir sınır çizgisi de gozlenemedi. ( i M N A J A N S KURS • • * * DERSANE • • • • EGITIM • • • • KURS • * • • DERSANE* * • * İNGİLTERE'NİN SEÇKİN ÖZEL OKULLARINDA; • Işletme Otel yönetimi, Bankacılık Guzel sanatlar Bilgisayar Muhasebe Tunzm Halkla ilişkiler 1$ idaresi Elektronik Diplomatik hizmet Fınansman Sigorta Gazetecılik Hukuk Tekstü Endüsıraı ANK: 231 26 99 I I I ENGLISH LANGUACE CENTRE İNGİLİZCE DİL KURSU CbeD ORG ÇALMAYI ELEKTRONİK ÇAĞA AYAK UYDURARAK TEK DİLLE YASANIR Ml? İNGİUZCE'yi Ya AMERİKA'da YalNGlLTERE'de «YadalSTANBUL BESTdeöĞREfİN G£UN BIRLİKTE KARAR VERELIM BUVUK S l l B « l ' OIEU K»RSISI C»YRE BİLGİSAYAR DESTEKLI MUZIK EGITIMI Başlangıç Orta 1leri ve PROFESYONEL Scviyclerde P A Y B I L G I S A Y A R A . Ş Apple Yetkılı Satıcısı Rüştjye Sok. No: 8 Kızıltoprak Tel:347 96 31 M U S I C ÖĞRENİN VE TABİI Kİ İNGİLİZCE EĞİTİMİ İÇİN REHBERİNİZ OLABİLİRİZ OHattada 2530 dersJik yoŞun kurs OKitaplar+Kırtasiye OAlle yanında yarım pansiyon konaklama INGILTEREDE İNGİLİZCE Haftada Sadece 129 Pound E r\ LİSANOKULLARIACENTESI g.[j 136 18 68 136 13 80 ı^c^u^a G i B ü F«h AŞ toıuluşjdur 20