Cern'den Asrın Mıknatıs Deneyi!

CERN'den Asrın Mıknatıs Deneyi!



Yaklaşık iki bin tonluk devasa mıknatıs, Fransa-İsviçre sınırının 100 metre altından geçen 27 kilometre uzunluğundaki tünele yerleştirilecek Mıknatısın Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi'ne (CERN) ait tünele yerleştirilmesi işlemi başladı Koordinatör Austin Ball, 16 metre yüksekliğinde, 17 metre genişliğinde ve 13 metre boyundaki mıknatısın, yeraltında 15 parçayla daha birleştirileceğini söyledi Daha önce sistemi oluşturacak 15 kilit parçanın sekizi tünele indirilmişti Mıknatıs, CERN'in yeraltı laboratuvarındaki "Büyük Hadron Çarpıştırıcısıyla" (LHC) parçacık çarpıştırma deneyi yapılmasını sağlayacak Parçacıkları çarpıştırma deneyi, araştırmacılara evrenin ilk zamanlarını anlama imkânı verecek Dünyanın en büyük deneylerinden biri olarak ifade edilen araştırmada, bu aşamaya gelinmesi 13 yıl sürdü Cihazlar hazır hale geldiğinde, bilim adamları birkaç ay içinde bugüne kadar geliştirilmiş en güçlü parça detektörünü çalıştırabilecek

Evrenin işleyişi
Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) isimli parçacık hızlandırıcısında, atom çekirdeğindeki protonlar çok yüksek enerjiyle çarpıştırılacak Şimdiye kadar inşa edilen en büyük ve en yüksek enerjili parçacık hızlandırıcısı olan LHCdeki çarpışma sonucunda ortaya çıkacak parçacıkların evrenin işleyişindeki rolleri incelenecek
LHCde protonlar, tünelin çevresine de yerleştirilen süper iletken mıknatıs parçaları tarafından yönlendirilecek Böylece zıt yönlerde dönen iki proton ışını üretilecek

Araştırmalara birkaç ay sonra başlanması bekleniyor Bu cihazlar evrendeki tüm maddelerin temel yapıtaşı olan atomların işleyiş prensiplerini daha iyi anlamamızı hedefliyor Sistem tam olarak işlemeye başladığında, atomları oluşturan parçacıkların, ışık hızına yakın bir hızla fırlatılarak birbirleriyle çarpışmalarını sağlayacak Bu deneyde amaç, evrenin oluşumunun başlangıcı olarak kabul edilen, Büyük Patlama'dan (Big Bang) hemen sonra ortaya çıkan şartları yeniden oluşturarak evrenin oluşumu hakkında ayrıntılı bilgiye ulaşabilmek Projenin maliyeti 3,5 milyar dolar

CERN, 12 Avrupa ülkesi tarafından 1954 yılında kurulan ilk parçacık araştırma laboratuvarı

Mıknatıs, manyetik kutup özelliğine sahip, demir-nikel-kobalt veya metal cisimleri çekebilir ama bakır aliminyum gibi maddeleri çekmez Genellikle, U şeklinde bükülmüş bir metal parçasından meydana gelir Bunun karşılıklı uçları manyetik çekme ve itme kuvvetlerinin merkezidir İki uca, mıknatısın iki kutbu da denir

Mıknatıslar genel olarak üç gruba ayrılır:

1 Tabii mıknatıslar: Çekme ve itme kuvveti mıknatısın kendinde mevcuttur
2 Suni mıknatıslar: Bu mıknatıslar suni vasıtalarla manyetik özelliği kazanırlar Ya devamlı veya geçici bir zaman içinde mıknatıs haline gelirler
3 Elektromıknatıslar: Ham demir çubuk etrafına sarılmış geçirgen bir sargı (selenoit) dan elektrik akımı geçmesi halinde meydana gelirler

Mıknatıs kuramları:
Eski ve kısmen günümüzde de kullanılabilen bir kuram olan mıknatısın moleküler kuramına göre; mıknatıs olmayan ama mıknatıs olma hususiyetine sahip olan bir cisimde (S) ve (N) kutuplar bulunur Cismin içindeki kutuplar cismin mıknatıs olmadan önce molekül halinde ve düzensiz gruplar halindedir Manyetiklik hususiyeti kazandığı zaman, cismin içindeki moleküller düzene girer (N) kutuplar (kuzey) ve (S) kutuplar (güney) zıt istikamete toplanırlar Böylece tek bir manyetik alan ve tam bir manyetik kutupluluk elde edilir Modern elektron teorisi de kısmen aynı noktaları kabul eder ama, yük fikrini bırakır Domain veya atom gruplarından meydana gelen tanecik fikrine ağırlık verir Manyetiklik durumunun sebebini atom ve moleküllerin manyetik momentlerine ve dış tatbiki kuvvetle cismin içindeki manyetik kuvvetin paralelleştirilmesine bağlar

Manyetik çekme kuvvetine çok az cevap veren cisimlere Paramanyetik cisimler denir Mesela hava, oksijen, dökme demir, ferro sülfat, ferrik sülfat ve palladyum böyledir Boşluktan daha az çekilen cisimlere diamanyetik cisimler denir Bizmut, antimon, çinko ve cam böyledir

Tabii mıknatıslar [değiştir]

İlmi adı Manyetit'dir Demiroksittir Düzgün sekiz yüzlü kristal yapıda, demir cevheridir İngilizler eskiden mıknatısa (Loadstone) derlerdi Mıknatıs kelimesi Latin menşelidir Manyes kelimesi daha sonra Manyesia taşı halini aldı Daha sonra ise, Manyet dediler ki İngilizce mıknatıs demektir

MÖ 6 yüzyılda Milas'lı Thales tarafından keşfedilen bu demir cevher parçası ile Thales, deneylerinde bu cevherin başka bir demir cevheri parçasını kendine çekebildiğini ispat etmişti Bu cevher Ege'deki Magnesia (şimdiki adıyla Manisa) gelmiş olduğu için Thales bu cevhere "Magnesia taşı" ismini verdi "Magnet" (mıknatıs) sözcüğü de buradan gelmektedir(2)*

İlk pusulanın keşfi ve kullanılması on ikinci asrın sonlarına doğrudur Mıknatıs taşı tahta üzerine konur, su dolu bir kaba salınırdı Kuzey güney hattı böylece bulunmuş olurdu

Tabii mıknatıs elde etme: Manyetik kutub özelliğine sahip olan kobalt, nikel ve daha başka alaşımlı sert çelik aşağıdaki şekillerden biri veya birkaçı vasıtasıyla mıknatıs haline getirilebilir:

1 Yeryüzünün manyetik meridyenine, yani manyetik alana paralel vaziyete koyup, çok şiddetli ve keskin bir darbe indirmek
2 Bir mıknatısa temas ettirmek veya mıknatısın bir kutbuna sürtmek
3 Elektro manyetik bir alana, ferro manyetik bir cisim yerleştirerek elektrik akımı geçirmek (Selenoit vasıtasıyla da yapılabilir)
4 Cismi ısıtmak ve soğurken dünyanın manyetik alanı istikametine çevirmek

Mıknatıs tipleri [değiştir]

Bir ucu pozitif, diğer ucu negatif olup, silindir veya dikdörtgen çubuk şeklini alabilir At nalı mıknatıs veya U mıknatısın iki ucu, zıt kutuplar halindedir Ancak çubuk mıknatısa nazaran zıt kutuplar birbirine daha yakındır U mıknatıslarının kullanıldığı yerlerden bazıları arasında; manyeto jeneratörler, spidometreler, d'arsonval galvanometreleri sıralanabilir U mıknatıslarının kutupları arasında tel sargının rotasyonu (dönmesi) halinde kutuplar arası kuvvet çizgileri kesilmiş olur ve elektrik akımı husule gelir Bir sargıdan elektrik akımı geçse, sargı U mıknatısın iki kolu arasında ise dönmeye başlar

Birleşik mıknatıs veya manyetik bataraynımıknatıslar, benzertip mıknatıslar eş kutupları üst üste gelecek şekilde çoğaltılır Böylece kutup kuvveti arttırılır

Elektromıknatıslar [değiştir]

Bu mıknatıslar, yalıtılmış ince kabloların ham demire sarılıp, kablolardan akım geçirilmesiyle meydana gelir Bu sistemin mıknatıslık hususiyeti elektriğe bağlı olduğundan anında elektrik kesip, mıknatıslık hususiyeti ortadan kaldırılabilir Veya elektrik akımı arttırılıp çekim kuvveti arttırılabılır Mesela talaş nakliyatı, telgraf cihazları, kapı zilleri gibi daha birçok tatbikat sahası olan elektromıknatıslarda kalıcı bir mıknatıslık hususiyeti zaten istenmezelektro mıknatıslar genellikle bakırcılarda kullanılmakta ve denenmektedir

Mıknatısın kutupları (n)ve (s)olmak üzere ikiye ayrılırN kutbu kuzeyi S kutbu güneyi gösterirMıknatıs ne kadar kırılırsa kırılsın yine N ve S kutbu oluşur

Mıknatıslar

SERT MALZEMELER, MIKNATISLARDA VE BİLGİSAYAR BELLEKLERİNDE KULLANILIR; YUMUŞAK MALZEMELERDENSE MANYETİK EKRANLARDA, TRANSFORMATÖRLERDE VEYA ELEKTROMIKNATISLARDA YARARLANILIR

İyi bir mıknatıs yapmak için, manyetikleştirici alan çekildiğinde mıknatıslanmayı koruyan ve dış alanlara az duyarlılık gösteren sert bir malzeme kullanılır Bilgisayar belleği için sert malzemenin histeresiz çevriminin kare olması zorunludur; böylece mıknatıslanma 0 ve 1 rakamlarını simgeleyen iki değerden başkasını almaz Tersine zayıf alanda kolaylıkla mıknatıslanabilen ve yüksek frekanslarda alanı iyi izleyen bir malzeme isteniyorsa, histeresiz çevriminin dar ve büyük eğimli olması gerekir

Böyle bir malzeme içinde akımlarla alan arasındaki orantı, geçirgenlik adını alır ve 104 veya 105 kere artar Bir dış alan içine yerleştirilen yumuşak malzeme güçlü bir mıknatıslanma kazanır ve alan çizgilerini kendinden geçmeye zorlayarak hapseder Bu malzeme bir kap çevresinde yer alırsa manyetik ekran rolü oynar ve kabı yerçekimi alanından korur Bir transformatörde alan (dolayısıyla manyetik akı) metal çerçeve içinde hapsolur Birincil ve ikincil devreler düzeyinde alternatif akım rejiminde akı değişimleriyle indüklenmiş elektromotor kuvvetlerle (gerilimler) her sargının n sarım sayısı orantılıdır Bir elektromıknatısta manyetik devre l< kalınlığında bir çekirdek aracılığıyla kesilmiştir Kapalı bir devredekinden düşük olmasına rağmen alan gene bu önemli ölçüdedir Yaklaşık bağlantı olan B= �*0 ni/e eşitliği güçlü bir alanın (1 tesla) kabul edilebilir çekirdek aralığı içinde (=10 cm) önemli bir akım (105A) gerektirdiğini gösterir Bu yüzden Joule olası önemli kayıplar doğurur ve bu alanda aşırı iletkenlere ihtiyaç duyulur

Elektromıknatıslar daha çok ferromanyetik cisimleri çekmede kullanılır Bu cisimler, alan tarafından tutulduğunda manyetik devreyi kapatma eğilimi gösterir

Mikroskopik Mıknatıslar

MIKNATISIN MANYETİK ALAN ÇİZGİLERİ ELEKTRİK BOBİNİNİN ÇİZGİLERİNE BENZER BUNA KARŞILIK MIKNATISIN HER ATOMU MİKROSKOPİK BİR HALKAYA BENZETİLEMEZ

Bir mıknatısın kuzey kutbundan çıkan veya güney kutbuna giren alan çizgileri gözlemlendiğinde, bu kutuplar bir elektrik dipolünün yükleri gibi birbirine karşıt işaretli iki manyetik kütleye benzetilir

Coulombun da belirtmiş olduğu gibi iki mıknatısın uçları, elektrik yükleri yasasına göre birbirini çeker ve iter Gerçekte bu kütleler yoktur Kutupları soyutlamak için mıknatıs ikiye bölününce, aynı şiddette kutupları olan iki yeni mıknatıs elde edilir Parçalar arasındaki alanın yönü mıknatısın içinde dışarıda olup bitenin aksine alan çizgilerinin güney kutbundan kuzey kutbuna gittiğini gösterir