|
Hızlandırıcılar
2 Eklenti(ler)
Hızlandırıcılar |
Cevap : Hızlandırıcılar
2 Eklenti(ler)
Manyetik alan bileşeni parçacıklara, hareketlerine dik yönde kuvvet uyguladığından, parçacıklar doğru üzerinde değil, spiraller üzerinde kayarlar. Dolayısıyla, manyetik alan kuvvetlerinin kinetik enerji artışına bir katkısı, genelde zaten olamadığı gibi, burada da yoktur. Parçacıklar, ana hareket yönlerine dik düzlemde de hız bileşenlerine sahip olabildiklerinden, zamanla bu düzlemde bir dağılma gösterirler. Dolayısıyla arada bir ve özellikle de çarpıştırma öncesinde, bir araya getirilmeleri gerekir. Bu amaçla tüp boyunca, ara konumlarda yerleştirilmiş, odaklayıcı 'manyetik mercek'ler bulunur. Daha ağır olan protonları hızlandırmak, elektronlara oranla daha zordur. Parçacıkların yolları üzerinde atom veya moleküllere rastlayıp çarparak hız kaybetmemeleri için, hızlandırma işinin, vakumlanmış bir tüpün içinde yapılması gerekir. Eğer tüp bir doğru şeklinde ise, bu doğrusal bir hızlandırıcı olur. Parçacıkların ne kadar yüksek enerjilere çıkması isteniyorsa, tüpün de o kadar uzun olması gerekir. Bu durum, tüpün yerleştirileceği tünelin maliyetini arttırır. Bunun alternatifi, ek bir manyetik alan uygulamak suretiyle, parçacıkları dairesel yörüngeler üzerinde döndürerek hızlandırmaktır. Bu seçeneğe göre inşa edilen dairesel hızlandırıcılara, hızlandırma işlemi için kullanılan alan türlerine ve şekillerine bağlı olarak, 'siklotron' veya 'senkrotron' denir. Parçacıkları R yarıçapındaki bir tüpün içinde tutabilmek için; manyetik alanın ilgili parçacık üzerinde ve parçacığın hareketine dik yönde etki ettirdiği kuvvetin (qvxB/c), merkezkaç kuvvetine (mv2/R) eşit olması gerekir. Bu eşitliğin verdiği yarıçap değeri (R=mvc/qB) sabit kalmak zorunda olduğundan, parçacıklar hızlandıkça, onları yörüngelerinde tutmaya çalışan manyetik alanın şiddeti arttırılmak durumundadır. Dolayısıyla, dairesel tüp üzerindeki bazı konumlarda, güçlü elektromıknatıslar bulunur. Dairesel hızlandırıcıların maliyetini yükselten unsur da budur. Hızlandırılan parçacık demetleri; ya sabit hedeflerle çarpıştırıldıkları 'sabit hedef,' ya da kafa kafaya getirilerek çarpıştırıldıkları 'ışın çarpıştırma' deneylerinde kullanılır. Parçacıklar hızlandırılma sürecinde, ivmelendirilen her yüklü parçacığın yaptığı gibi, ışıyarak enerjilerinin bir kısmını kaybederler. Kayıp miktarı, parçacıklar hızlandıkça giderek artar ve dairesel hızlandırıcılarda, ek bir merkezkaç ivmesinin de varlığı nedeniyle, daha yüksektir. Buna karşılık doğrusal hızlandırıcılarda, hızlandırılmış olan demetlerin, başarıyla çarpıştırılamamaları halinde, hızlandırılmaları için harcanmış olan çabanın tümüyle boşa gitmesi söz konusudur. Halbuki dairesel hızlandırıcılarda, demetleri daha sonraki turlardan birinde tekrar bir araya getirmek imkanı vardır. Doğrusal hızlandırıcılar, sabit hedef deneylerinde kullanıldıkları gibi, ışın çarpıştırmalarında da kullanılabilirler. Bazen ön hızlandırıcı olarak kullanılırlar ve hızlandırdıkları parçacıklar dairesel hızlandırıcıya aktarılırlar. Dairesel hızlandırıcılar da keza; doğrusal bir tüpe aktarımla sabit hedef deneylerinde veya doğrudan ışın çarpıştırıcı olarak kullanılabilirler. Tabii, çarpışmadan geriye kalan veya çarpışma sırasında ortaya çıkan ürünlerin belirlenmesi, deneylerin ana hedefidir. Bu amaçla çok çeşitli parçacık belirleyicileri (dedektör) kullanılmak durumundadır. Sabit hedef deneylerindeki hedef çoğu zaman, bu belirleyicinin içindeki bir malzemedir. |
Cevap : Hızlandırıcılar
MADDENİN TEMEL YAPI TAŞLARINI ARADIĞIMIZ LABORATUVARLAR HIZLANDIRICILAR Bir maddenin içinde ne olduğunu görmek için en ilkel çağlardan beri kullandığımız bir yöntem, o maddeyi küçük parçalarına ayırmaktır. Önce mekanik yollarla, kırmak istediğimiz cismi bir başka cisme çarptırmak suretiyle onu küçük parçalara ayırırız. Daha çok miktarda ve daha küçük parçalara ayırmak istersek, yapmamız gereken bu cisimleri birbirine daha hızlı çarptırmaktır. Hızlandırıcılarda yapılan da tam anlamıyla budur. Değişik türleri olmakla beraber (dairesel veya doğrusal hızlandırıcılar, lepton veya hadron çarpıştırıcıları, vs.) bütün hızlandırıcılarda yüklü parçacıklar elektrik ve manyetik alanlar kullanılarak hızlandırılarak, hassas dedektörlerin içinde birbirleri ile çarpıştırılırlar ve dedektörler aracılığıyla da çıkan parçacıklar incelenir. Hızlandırıcılar geliştirildikçe ve enerjileri arttıkça, bilim insanları bir sürprizle karşılaştı. İki elektron çarpıştığında, eğer elektronların enerjileri yeterince fazlaysa, ortaya çıkan parçacıklar arasında, ağırlığı elektronun ağırlının yaklaşık 2000 katı olan proton da dahil olmak üzere, pek çok parçacık ortaya çıkıyordu. Ne olmuştu? Elektorunun içinde, proton mu vardı ki ortaya çıkmıştı, yoksa başka bir süreç mi gerçekleşmişti? Gerçekte olan, Einstein'in görelilik kuramında ortaya koyduğu enerji madde eşitliğine göre (E=mc") enerji maddeye dönüşmüştü. İlk elektronların birbirlerine çarparken sahip oldukları hareket enerjilerinin bir kısmı, proton ve diğer parçacıklar olarak kütleye dönüşmüştü. Hızlandırıcılarda, sadece proton, nötron ve elektronlar gözlemlenmez. Kuvvetli etkileşim dediğimiz etkileşimlerden etkilenen proton ve nötron gibi pek çok "ağır" parçacık gözlemlenir. Bunların hepsine "baryon" adı verilir. Baryon, Yunanca "ağır" anlamında barus kelimesinden gelir. Gözlemlenen bir başka kuvvetli etkileşen parçacık grubuysa "orta ağırlıkta" olan mezonlardır. Bu parçacıkların ismi ise yine Yunanca'da "orta" anlamına gelen mesos kelimesinden gelmiştir. Kuvvette etkileşen hadron ve mezonlar dışında, kuvvetle etkileşmeyen ve kütlesi dışında elektronun kopyaları olan muon ve leptonlarıyla, elektronun nötrinosunun neredeyse kopyası olan muon nötrinosu ve tau nötrinosudur ve bu iki sınıfın dışında da kütleleri protonun kütlesinin yaklaşık 80 katı olan W ve Z bozonları ile, kütlesiz fotonlardır. Her ne kadar günümüzde bazı baryonlardan daha ağır mezonlar, veya leptonlar yaratabiliyor isek de, isimleri konduğunda, bu parçacıkları birbirinden ayıran en önemli özelliğin kütleleri olduğu sanılıyordur. Bugünkü bilgilerimiz dahilinde leptonlar (elektron, muon, tau ve bunların nötrinoları) ile W ve Z bozonları ve fotonun bir iç yapısı olmadığına, yani bunların temel parçacık olduğuna inanılmakta. Mezonların ve baryonlarınsa onlardan daha temel kuarklardan oluştuğu biliniyor. Bildiğimiz bütün baryonlar ya üç kuark, ya da üç anti-kuarktan oluşur, bütün mezonlarsa bir kuark ve bir anti-kuarktan oluşur. Anti-kuarklar, kütle, spin gibi özellikleriyle kuarklarla özdeş olmakla beraber, elektrik, zayıf, vb. yükleri kuarkın tam tersidir. Sadece kuarkların değil, bütün parçacıkların anti (karşıt) parçacıkları vardır. Foton herhangi bir yükün olmadığı için anti parçacığı da kendisine eşittir. Madde ve anti madde bir araya gelirlerse, büyük miktarda enerji açığa çıkararak birbirlerini yok ederler. |
Powered by vBulletin®
Copyright ©2000 - 2025, Jelsoft Enterprises Ltd.