Parçacıklar dünyası

[fizik delisi]

FOTONLAR

Albert Einstein 1905'te, Özel Görelilik Kuramı'nı geliştirdiği annus
mirabilis'te (olağanüstü yıl), bazı amaçlar için, ışığın (daha sonra
foton adı verilen) parçacıklardan oluştuğunun düşünülebileceğini öne
sürmüştü. fotonların varlığı, deneysel olarak 1914-1916 yılları
arasında Millikan'ın fotoelektrik etki üzerine yaptığı çalışmaların
sonuçlarıyla, 1922-1923'te Arthur Holly Compton (1982-1962) tarafından
X ışınlarının elektronlar üzerinden saçılması çalışmalarıyla ve o
zamandan bu yana pek çok sayıda değişik olayla doğrulandı. fotonlar
sıfır kütle ve sıfır elektrik yüküne sahiptprler ve daima ışık hızıyla
giderler; dolayısıyla atomların içinde bulunamazlar.

[fizik delisi]

NÖTRİNOLAR

Chadwick 1914'te radyoaktif bir çekirdeğin beta bozumunda salınan
elektronun (alfa parçacığı ya da gamma ışını gibi) belirli bir kinetik
enerjiyle çıkmadığını, tersine sıfırdan ana çekirdeğe özgü bir en
yüksek değere kadar uzanan sürekli bir enerjiler spektrumu ile
salındığını gözlemişti. bu çok şaşırtıcıydı;çünkü elektron
enerjisinin, bozunan çekirdek ile ürün çekirdeğin enerjileri
arasındaki farka eşit olması ve her özel radyoaktif element için sabit
bir değer alması bekleniyordu. bu enerjinin, elektron ile saptanamayan
bir gamma ışını arasında paylaşılmış olabileceği olasılık içindeydi.
eğer bu böyleyse, salınan toplam enerji, beta elektronlarının en
yüksek enerjisine eşit olmalıdır; çünkü bu en yüksek enerji, gamma
ışının ihmal edilebilir bir enerji kazandığı beta bozunumu
süreçlerindeki elektronun sahip olduğu enerjidir. bununla birlikte,
1927'de C.D.Ellis ve W.A.Wooster beta-radyoaktif radyum E (Bi)
çekirdeği örneğinde ortaya çıkan toplam ısı enerjisini ölçtüler ve
çekirdek başına salınan enerjinin, beta elektronlarının gözlenen en
yüksek enerjisine eşit olmadığını, fakat bunun yerine onların ortalama
enerjisine eşit olduğunu buldular. bu sonucun 1930'da L.Meitner ve
W.Orthmann tarafından doğrulanmasından sonra, ortada bir sıkıntının
olduğu iyice açıklık kazandı. koca Niels Bohr, beta-radyoaktivitesi
sürecinin, enerjinin korunumuna uyup uymadığı konusunda kuşkuya
düşmüştü. doğru çözüm, köklü olmaktan uzaktı. Wolfgang Pauli
(1900-1958)arkadaşlarına1930'da yazdığı mektuplarda şunu öneriyordu:
Beta bozunumunda elektronun yanında bir başka parçacık da salınır ve
elektron çıkan enerjiyi onunla bölüşür; bu parçacık (elektrikçe yüksüz
olmakla birlikte) bir gamma ışını olmayıp öylesine nüfuz edicidir ki
Ellis-Wooster deneyi gibi deneylerde enerjisi ısıya dönüşmez. 1932'de
nötronun keşfinden sonra, Pauli'nin varsayımsal parçacığı, nötrino,
yani "küçük nötr parçacık" olarak anılır hale geldi.
Nötrino, Fermi'nin 1933 tarihli beta-radyoaktivitesi kuramına dahil
edildi; bu kuramda temel süreç şuydu: bir çekirdeğin içinde (ya da
dışında) bir nötron kendiliğinden bir proton, bir elektron ve bir
nötrinoya dönüşür. Fermi kuamının öngördüğü elektron enerjileri
dağılımı ile deneysel olarak gözlenen dağılımın karşılaştırılması,
nötrino kütlesinin çok küçük (elektron kütlesinden aşırı derecede
küçük) olması gerektiği sonucuna götürdü bizi. bugün nötrino
kütlesinin, (10 üssü -4) elektron kütlesinden daha büyük olmadığı
biliniyor. (bu sınır değerin yarısı kdarlık bir kütleye sahip
olabileceğine dair belirtiler var. ayrıca bugün nötrinoların en az üç
farklı türde ortaya çıktıklarına inanılıyor; bunların bazıları bundan
daha ağır olabilir.)
Ayrıca Fermi kuramı, nötrinoların madde içinde soğurulma tesir
kesitini hesaplamayı da mümkün kıldı. temel etkileşimin çok zayıf
olması nedeniyle, tesir kesiti öylesine küçük çıkar ki,beta-
radyoaktivitesinden salınan nötrinoların tipik enerjisine sahip bir
nötrino, ışık yılları kalınlığındaki kurşunu soğurulmadan geçebilir.
nötrinoları saptamak aşırı derecede zordur; fakat nükleer reaktörlerde
(çekirdek parçalanmasında nötronlarca-zengin ürünlerin beta bozunumu
aracılığıyla) aşırı derecede çok sayıda salınırlar. gerçekten de en
sonunda 1955'te Savannah River reaktöründe Clyde L. Cowan Jr. ve
Frederick Reines tarafından gözlemlenmişlerdir. bu günlerde, büyük
hızlandırıcılarda üretilen parçacıkların bozunumlarından muazzam
sayıda nötrino elde edilmektedir ve nötrino etkileşimleri, hem
kuramsal hem de deneysel olarak yaygın biçimde çalışılmaktadır.
nötrinolar evrenimizin en yaygın sahipleridir; kozmik nötrinolar asla
gözlenememiş olsalar da, büyük patlamadan artakalan fotonlar kadar çok
olduklarına ve proton ve nötronlardan (10 üssü 9 - 10 üssü 10) kez
daha fazla olduklarına inanılmaktadır. bununla birlikte, sıradan
maddenin atomlarıyla öylesine aşırı derecede zayıf etkileşirler ki,
yakalanıp onların içinde tutulmaları söz konusu olamaz.