En Küçük Atom Altı Parçacık Nedir?

**Prof. Dr. Sinsi** · 11-04-2012

En küçük atom altı parçacık nedir?

Leptonlar ve kuarklar şimdiki bilgilerimize göre elementer parcacıklardır

Yani, kendilerini oluşturan başka parçacıklardan yapılmamışlardır

Leptonlar içinde hepimizin yakından tanıdığı elektron vardır

Elektron şimdilik başka parçacıklardan yapılmamış olarak kabul edilmektedir

Leptonların spini (dönüş) ½ ve elektrik yükleri -1 veya 0 dır

Yunanca lepton hafif parçacık anlamına gelmektedir

Temel Parçacıklar

1-) Leptonlar
2-) Kuarklar

3-) Nötrinolar

Elementer parçacıklar içinde adını James Joyce dan alan parçacıklar Kuarklardır

Kuarklarda spin ½ ve elektrik yükleri 2/3 veya -1/3 olan parçacıklardır

Şimdilik bilinen 6 kuark vardır

Atom cekirdeği etrafında bulunan elektron bir elementer parcacık olduğu için
onunla fazla uğraşmayacağız

Geriye kalan, "çekirdek nedir"?
Sorusuna cevap arayacağız

Çekirdek Nukleon adını verdiğimiz proton ve nötrondan meydana gelmiştir

Elektron ve çekirdek, içindeki Nötron ile Proton kararlı parçacıklardır

Çekirdeği ilgilendiren parçacıklar ailesi iki kısımdır

1-) Baryonlar

2-) Mezonlar

Baryonlar ağır parcacıklardır, mezonlar orta ağır parçacıklardır

Baryonlar ve Mezonların hepsine Hadronlar adı verilir

Yunanca kuvvetli parçacık anlamındadır

Kuark kuramına göre Baryonlar 3 kuarktan, Mezonlar ise bir kuark ve
bir antikuarktan oluşmuşlardır

Nötron UDD kuarklarından, Proton ise UUD kuarklarından meydana gelmiştir

Elektrik yükleri hesaplandığında 2/3 -1/3-1/3 = 0 yani yüksüz Nötron
ve 2/3+2/3-1/3 = 1 yüklü Proton olduğu görülür

Hadronlar Ailesi

Bir atom çekirdeğini oluşturan Hadronlar,Kuarklardan yapılmışlardır ve aradaki mezon
alışverişi ile kararlı parçacıklar ortaya çıkar

Bu olay esnasında ki kuvvet güçlü
etkileşimdir ve çekirdeği parçalanmadan tutar

Bu olgu ilk kez H

Yukova tarafından
ortaya konulmuştur ve bu olayda en çok rol oynayan mezon pi mezondur

Ortalıkta fazla görülmeyen bu maddelerin ömrü çok kısadır

Yüklü pi mezon 10-8 sn yaşar

Bir atom çekirdeğinin her zaman kararlı olmadığını biliyoruz, kararsız atom
çekirdeklerinde, ki radyoaktif maddelerin çekirdekleri böyledir, çekirdek
parçalanması olur bunu sağlayan zayıf etkileşimdir

Doğada varolan ve şimdilik bilinen 4 temel kuvvetin bağlantı kuantasına Gluon adı verilir

Elektromagnetik kuvvet gluonu FOTON

Zayıf Etkileşim kuvvet gluonu W+ W- Z0 parçacığı

Çekim Kuvveti gluonu GRAVİTON

Kuvvetli Etkileşim gluonu RENKLİ GLUONLAR

dır

Atom çekirdeğini ilgilendiren gluonlar Kuarkların tad dediğimiz özelliğini değiştirir
ve onların yapmış olduğu hadronları parçalar veya kuarkları zamk gibi birarada tutarak
kararlı parçacıkların yapılmasını sağlar

Şimdiye kadar bahsedilen bu parçacıkların Pauli yasası ile belirlenen spinleri göz
önüne alındıklarında (spin parcacığın iç açısal momentumudur), parçacıklar ya
tamsayılı spinlere sahiptir

0 , 1 ,2 …gibi veya yarım tamsayılı (buçuklu)
spinlere sahiptir ½ , 3/2 , 5/2

gibi

Yarı tamsayılı spinli parçacıklar
FERMİ istatiklerine, tamsayılı spine sahip olanlar BOSE istatiklerine uyarlar

Bu nedenle Spinler göz önüne alındığında parçacıklar iki kısma ayrılırlar

1-) Fermionlar ( Enrico Fermi den)

2-) Bozonlar ( M

K

Bose dan )

Fermi istatistiklerine uyan parcacıklar aynı anda aynı konumda olamazlar (elektron gibi)

Bose istatiklerine uyanlar ise aynı anda konumda olabilirler (foton dolayısı ile laser gibi)

Tüm bahsedilen parçacıkların bir antiparçacığı da olduğunu, ki buna antimadde diyoruz

Unutmamakta fayda var

En çok bilinen örnek Pozitron yani antielektrondur

"Peki ortalıkta antimadde niye görülmüyor?" diyorsanız sebebi; madde ile
antimadde karşılaştığında, ortaya enerji çıkmasıdır

Kısaca özet halinde konuyu anlatmaya çalıştık, konu çok geniş ve gittikçe
karmaşık hale gelmektedir

Korunum yasaları, Pauli dışarlama etkisi, Parite,
Ayar teorileri, Sicim teorisi, sekizli yol gibi teferruata girmedik belki ileride
meraklısı artarsa konuyu daha geniş olarak inceleriz, şimdilik aklınızda bu
kadar kalsın yeter

Nötrinolar

Nötrinolar leptondur

Yüksüz (nötr) ve sıfır veya çok küçük kütleye sahiptirler

Bu yüzden diğer parçacıklarla neredeyse hiç etkileşmezler

Bir çok nötrino, bir kere bile etkileşmeden yeryüzünün içinden geçerler

Nötrinolar değişik bozunma ve etkileşmeler ile üretilir

Örneğin, bir nötron bir proton, bir elektron, ve bir anti-nötrinoya bozunur

Aslında, fizikçiler nötrinoların, radyoaktif bozunmaların dikkatli gözlemleri sounucu varolduklarını varsaymışlardır

Örneğin, bir nötron, bir elektron ve bir protona bozunduğunda, elektron ve protonun momentumları toplamı başlangıçtaki nötronunkine eşit değildir

Bu yüzden, kayıp momentuma karşı gelecek başka bir parçacık olmalıdır : yani, nötrino

Nötrinolar çok sayıda üretildiklerinden ve maddeyle çok nadir etkileşmeye girdiklerinden, Evrende çok büyük miktarda bulunurlar

Eğer kütleleri varsa, Evrenin toplam kütlesinin çoğuna katkıda bulunacak ve genişlemesini etkileyeceklerdir

11-04-2012	#1
Prof. Dr. Sinsi	En Küçük Atom Altı Parçacık Nedir? En küçük atom altı parçacık nedir? Leptonlar ve kuarklar şimdiki bilgilerimize göre elementer parcacıklardır Yani, kendilerini oluşturan başka parçacıklardan yapılmamışlardırLeptonlar içinde hepimizin yakından tanıdığı elektron vardır Elektron şimdilik başka parçacıklardan yapılmamış olarak kabul edilmektedir Leptonların spini (dönüş) ½ ve elektrik yükleri -1 veya 0 dır Yunanca lepton hafif parçacık anlamına gelmektedir Temel Parçacıklar 1-) Leptonlar 2-) Kuarklar 3-) Nötrinolar Elementer parçacıklar içinde adını James Joyce dan alan parçacıklar Kuarklardır Kuarklarda spin ½ ve elektrik yükleri 2/3 veya -1/3 olan parçacıklardır Şimdilik bilinen 6 kuark vardır Atom cekirdeği etrafında bulunan elektron bir elementer parcacık olduğu için onunla fazla uğraşmayacağız Geriye kalan, "çekirdek nedir"? Sorusuna cevap arayacağız Çekirdek Nukleon adını verdiğimiz proton ve nötrondan meydana gelmiştir Elektron ve çekirdek, içindeki Nötron ile Proton kararlı parçacıklardır Çekirdeği ilgilendiren parçacıklar ailesi iki kısımdır 1-) Baryonlar 2-) Mezonlar Baryonlar ağır parcacıklardır, mezonlar orta ağır parçacıklardır Baryonlar ve Mezonların hepsine Hadronlar adı verilir Yunanca kuvvetli parçacık anlamındadır Kuark kuramına göre Baryonlar 3 kuarktan, Mezonlar ise bir kuark ve bir antikuarktan oluşmuşlardır Nötron UDD kuarklarından, Proton ise UUD kuarklarından meydana gelmiştir Elektrik yükleri hesaplandığında 2/3 -1/3-1/3 = 0 yani yüksüz Nötron ve 2/3+2/3-1/3 = 1 yüklü Proton olduğu görülür Hadronlar Ailesi Bir atom çekirdeğini oluşturan Hadronlar,Kuarklardan yapılmışlardır ve aradaki mezon alışverişi ile kararlı parçacıklar ortaya çıkar Bu olay esnasında ki kuvvet güçlü etkileşimdir ve çekirdeği parçalanmadan tutar Bu olgu ilk kez H Yukova tarafından ortaya konulmuştur ve bu olayda en çok rol oynayan mezon pi mezondur Ortalıkta fazla görülmeyen bu maddelerin ömrü çok kısadır Yüklü pi mezon 10-8 sn yaşar Bir atom çekirdeğinin her zaman kararlı olmadığını biliyoruz, kararsız atom çekirdeklerinde, ki radyoaktif maddelerin çekirdekleri böyledir, çekirdek parçalanması olur bunu sağlayan zayıf etkileşimdir Doğada varolan ve şimdilik bilinen 4 temel kuvvetin bağlantı kuantasına Gluon adı verilir Elektromagnetik kuvvet gluonu FOTON Zayıf Etkileşim kuvvet gluonu W+ W- Z0 parçacığı Çekim Kuvveti gluonu GRAVİTON Kuvvetli Etkileşim gluonu RENKLİ GLUONLAR dır Atom çekirdeğini ilgilendiren gluonlar Kuarkların tad dediğimiz özelliğini değiştirir ve onların yapmış olduğu hadronları parçalar veya kuarkları zamk gibi birarada tutarak kararlı parçacıkların yapılmasını sağlar Şimdiye kadar bahsedilen bu parçacıkların Pauli yasası ile belirlenen spinleri göz önüne alındıklarında (spin parcacığın iç açısal momentumudur), parçacıklar ya tamsayılı spinlere sahiptir 0 , 1 ,2 …gibi veya yarım tamsayılı (buçuklu) spinlere sahiptir ½ , 3/2 , 5/2 gibi Yarı tamsayılı spinli parçacıklar FERMİ istatiklerine, tamsayılı spine sahip olanlar BOSE istatiklerine uyarlar Bu nedenle Spinler göz önüne alındığında parçacıklar iki kısma ayrılırlar 1-) Fermionlar ( Enrico Fermi den) 2-) Bozonlar ( M K Bose dan ) Fermi istatistiklerine uyan parcacıklar aynı anda aynı konumda olamazlar (elektron gibi) Bose istatiklerine uyanlar ise aynı anda konumda olabilirler (foton dolayısı ile laser gibi) Tüm bahsedilen parçacıkların bir antiparçacığı da olduğunu, ki buna antimadde diyoruz Unutmamakta fayda var En çok bilinen örnek Pozitron yani antielektrondur "Peki ortalıkta antimadde niye görülmüyor?" diyorsanız sebebi; madde ile antimadde karşılaştığında, ortaya enerji çıkmasıdır Kısaca özet halinde konuyu anlatmaya çalıştık, konu çok geniş ve gittikçe karmaşık hale gelmektedir Korunum yasaları, Pauli dışarlama etkisi, Parite, Ayar teorileri, Sicim teorisi, sekizli yol gibi teferruata girmedik belki ileride meraklısı artarsa konuyu daha geniş olarak inceleriz, şimdilik aklınızda bu kadar kalsın yeter Nötrinolar Nötrinolar leptondur Yüksüz (nötr) ve sıfır veya çok küçük kütleye sahiptirler Bu yüzden diğer parçacıklarla neredeyse hiç etkileşmezler Bir çok nötrino, bir kere bile etkileşmeden yeryüzünün içinden geçerler Nötrinolar değişik bozunma ve etkileşmeler ile üretilir Örneğin, bir nötron bir proton, bir elektron, ve bir anti-nötrinoya bozunur Aslında, fizikçiler nötrinoların, radyoaktif bozunmaların dikkatli gözlemleri sounucu varolduklarını varsaymışlardır Örneğin, bir nötron, bir elektron ve bir protona bozunduğunda, elektron ve protonun momentumları toplamı başlangıçtaki nötronunkine eşit değildir Bu yüzden, kayıp momentuma karşı gelecek başka bir parçacık olmalıdır : yani, nötrino Nötrinolar çok sayıda üretildiklerinden ve maddeyle çok nadir etkileşmeye girdiklerinden, Evrende çok büyük miktarda bulunurlar Eğer kütleleri varsa, Evrenin toplam kütlesinin çoğuna katkıda bulunacak ve genişlemesini etkileyeceklerdir