|
 
c)
Güçlü Nükleer Kuvvet: Çekirdek içindeki
protonlar,elektromanyetik kuvvetin birbirlerini itmesi sonucu,çekirdeğin
dağılmasını gerekli kılarken, protonların çekirdek içinde
bir arada olmaları ancak bu kuvvete karşı gelebilecek daha yüksek
bir kuvvetin varlığı ile açıklanmaktadır.
İşte bu kuvvete güçlü çekirdek kuvveti adı verilir ve
proton ile nötronları ayrıca bunları meydana getiren
quarkları birbirlerine bağlayarak atom çekirdeğinin yerinde
kalmasını zorunlun kılan doğanın en güçlü kuvvetidir.
Menzili 10 üssü (- 13) cm.den az olup,kütlesiz ve yüksüz
olan (1) dönmeli foton(bozon) olan Gulonlar tarafından taşınmaktadır.
Ayrıca bu kuvvet elektro manyetik kuvvetlerden 10 üssü 2
defa, zayıf kuvvetten 10 üssü 6 ile 10 üssü 10 defa ve
gravitasyonel kuvvetlerden de 10 üssü 38 kez daha şiddetlidir.
Örnek reaksiyon olarak ; bozunma zamanı 10 üssü (-23) olan 1
anti protonun,negatif yüklü piona ve nötr piona dönüşümünü
verebiliriz.
Nasıl
ki gravitasyonel kuvvet kütleye,elektromanyetik kuvet de yüklü
parçacıklara etkinse (aslında kütle çekim dışındaki üç
kuvvet de yüklü parçacıklar üzerine etkindir. Fakat yüklü
parçacıklar arasındaki sınıflandırma dolayısıyla daha
detaya indirgenebilmektedir.) şiddetli kuvvet
de,Baryonlar,Mezonlar,Hadronlar üzerine etkindir.
Fermiyonlar ise ;kuarklar,leptonlar
baryonlar,mezonlar,hadronlar,hiperonlar gibi maddi parçacıklardır.
Şimdi de bunları irdeleyelim;
Nükleonları (atom çekirdeğinin diğer adıdır.) meydana
getiren proton ve nötronları birleştirerek oluşturan
quarklar üç grupta toplanırlar:
I.grup; u ve d
quarklarının antileri ile birlikte oluşturdukları
gruptur.Yukarı ve aşağı quarklar da denilen bu parçacıklardan
u =2é/3 yüke,
d=-é/3 yüküne sahiptir. Antileri ise bunların ters işaretlisidirler.
II.
grup quarklar,Tılsımlı (c),garip (s) kuarklarının
antileri ile birlikte oluşturdukları gruptur. Aynı şekilde c=2é/3
yüke, s=-é/3 yüküne eşittir.
Antileri ise bu yüklerin ters işaretlisidir.
III.
grup quarklar da, üst (t),alt (b) kuarklarının
antileri ile oluşturdukları t=2é/3
yüküne,b=-é/3 yüküne sahip quarklarıdır. Yine antileri bu
yüklerin ters işaretlisi olup toplam quark sayısı 6
iken,antileri ile birlikte 12 çeşit quarkı meydana getirir.
Bunun yanı sıra bir kuarkın birtakım fiziksel özellikleri
renklerle ifade edilerek,kırmızı ,yeşil ve mavi ,antileri de
antikırmızı,anti yeşilve anti mavi isimlerini alırlar.Bunu
göz önünde bulundurarak 6 kuarkın herbirinin üç farklı
renk özelliğinden dolayı 18,zıtlarıyla beraber de 36 tane
farklı quark ortaya çıkar. Quarklar birleşerek çeşitli
kombinezonları ,çeşitli parçacıkları meydana
getirir.Bunlar da sırasıyla
;mezonlar,baryonlar,hadronlar,hiperonlar, dolayısıyla nükleonlardır.
1.
MEZONLAR;iki quarkın çeşitli kombinezonlarından meydana
gelmişlerdir. Kuark-kuark birleşimi olabileceği
gibi,kuark-antikuark birleşimi şeklinde de olabilmektedir.
Mezonlar da fotonlar gibi, tamsayılı spinlere sahiptir.
S=0,1,2,…vb).buna örnek vermek istersek; pi mezonu (diğer
ismi ile pion) bir (u) quarkı ile bir anti (d) quarkının
birleşmesiyle meydana gelen parçacık olması gibi,
pi,eta,ro,omega,kapa da çeşitli mezon tipleridir.
2.
BARYONLAR ; 3 Quarkın çeşitli kombinezonlarından meydana
gelirler. Fakat mezonlar gibi, içinde anti quark barındırmazlar.Bunların
spinleri ise kesirli olup (1/2,3/2,5/2…vb) gibidir. Proton,nötron,delta,lambda,sigma,parçacıklarını
baryon çeşitleri olarak verebiliriz. Bir proton 2 tane (u)
,bir tane (d) kuarkının birleşmesiyle meydana gelirken (yük
toplamı +1 yapar ki protonlar +
yüklüdür.) Aynı şekilde bir nötron da iki tane (d)
ile bir tane (u) kuarkının birleşmesinden meydana gelir.
Bunun da yük toplamı sıfırdır ki, nötronlar da yüksüzdür.
3.HİPERONLAR
; Muon ve Tau’lar ağır elektron, Kapa (diğer ismi kaon) ve
Eta parçacıkları pi mezonların ağır parçacıkları ise,
hiperonlar da ağır proton parçacıkları olup aynı rolü
oynarlar.
4.
LEPTONLAR; Sadece ½ dönmeli parçacıklar olup temel parçacıkları
yoktur (dolayısıyla ne quarklardan ne de başka bir parçacıktan
meydana gelmemişlerdir.) Bu sınıfta yer alan parçacıklar;
elektron,yüksüz elektron nötrinosu,(-1) yüklü müon ,yüksüz
müon nötrinosu,(-1)yüklü tau,nötr tau nötrinosudur.
Mezonlarla ,baryonların ortak ismi ise “Hadron”olmaktadır.
Bununla
birlikte , güçlü çekirdek kuvveti “kapatma” denen garip
bir özelliğe sahiptir. Buna göre parçacıklar birbirlerine,
her zaman renksiz sonuçlanacak birleşimlerle bağlanırlar.
Mesela bir quark,hiçbir zaman kendi başına bulunamaz. Aksi
halde,kırmızı,yeşil ve mavi renkli olması gerekir.(Bu renk
durumu gerçekten parçacıklar renkli oldukları için değil,olayı
betimlemek,kavramak için var sayılan bir kavramdır.) Bu yüzden
kırmızı bir quark bir yeşil ve bir mavi quarkla gulonlar
dizisiyle bağlanır. Yani,kımızı+yeşil+mavi =beyaz. Böylece
üçlü bir kuark birleşimi proton ve nötronu oluşturmuş
olurlar.
Başka,mezon
olarak adlandırılan olası bir diziliş de ,kırmızı+karşı
kırmızı veya yeşil-karşı yeşil ya da mavi+karşı (anti)
mavi =beyaz olan çiftler gibi. Fakat mezonlar kararsız parçacıklar
oldukları için ömürleri çok kısadır. Bu yüzden quarklar
karşı kuarklarla birleşip birbirlerini yok ederek,elektron ve
diğer parçacıklara dönüşmesine neden olur.
Kapatma
ilkesi benzer biçimde gulonların da tek başlarına bulunmalarına
izin vermemektedir. Çünkü onlar da renkleri yüzünden ancak
beyaz rengi doğuracak renk topluluğu içinde bulunmak zorundadırlar.
Böyle bir topluluk “yapışkan
top” ismiyle adlandırılan kararsız bir parçacığın oluşmasına
neden olur (yani bu parçacığı oluştururlar). Kapatma
ilkesinden dolayı, quarklar ve gulonlar tek başlarına gözlenmemelerine
rağmen, olağan enerji düzeylerinde güçlü çekirdek
kuvvetleri,quarkları birbirlerine sıkıca birbirlerine bağlamasına
karşın, olağan üstü enerji düzeylerinde bu kuvvet çok zayıflayarak
quark ve gulonların sanki özgür parçacıklarmış gibi
davranmasını sağlar. Ayrı bir deyişle, özgür olmak
demek,quarkların birbirlerine yaklaştırıldıkları zaman
aralarındaki kuvvetin elektromanyetik ve gravitasyonel
kuvvetlerde olduğu gibi uzaklığın karesi ile ters orantılı
olarak artması değil,azalması demektir. Bunun gibi quarkların
arasındaki mesafeyi artırdığımızda ise, bu kuvvet
azalmaya değil artmaya başlar. Ve bir quarkla bir anti
kuark birbirlerinden uzaklaştırılırlarsa daha çok alan
yaratarak,sonunda yeni bir quark ve anti kuark çifti oluşmasına
neden olur.
d)
Zayıf Nükleer Kuvvet: Adı “zayıf kuvvet” olmakla
birlikte, gravitasyonel kuvvetten 10 üssü 32 kat defa daha şiddetlidir.
Lepton,mezon ve baryonlar gibi,tüm elemanter parçacıklara
etki eder. Pek çok parçacığın ve hatta pek çok tuhaf atom
çekirdeğinin kararsız olmasından sorumludur. Ve bu kuvvet
bir parçacığın kendisiyle akraba başka bir parçacığa dönüşmesine,
bu arada bir elektron ile bir nötrino çıkartmasına neden
olur. Güneşte de bu kuvvet çok etkindir. Özellikle güneşin
çekirdeğinde hidrojenin helyuma dönüşmesinden, yani çekirdekteki
reaksiyonlardan sorumludur. Ayrıca bu kuvvet atom çekirdeklerini
bir arada tutan şiddetli etkileşim,atomların ve moleküllerin
yapısını ayakta tutan elektromanyetik etkileşim ve
gezegenleri,yıldızları galaksileri bir arada tutan yer çekimi
etkileşimi gibi olmayıp,yalnızca belirli bir parçacık çarpması
ve bozunması sırasında (başka temel parçacıklarına dönüşmesi)
ortaya çıkmaktadır. Bu kuvvetin menzili 10 üssü (-17) cm
den kısa olup (çünkü diğer üç kuvvetin taşıyıcısı
olan parçacıklar gibi kütlesiz değil) (1)dönmeli parçacıklar
olan 81 gev’lik(1 gev =1 milyar elektron volt enerji demektir)
kütleye sahip (+) yüklü (w), (-) yüklü (w) ile
93 gev’lik kütleli (yüksüz) nötr (z) bozonları
tarafından taşınır. Yani,yaklaşık olarak (w)’ lar bir
protonun 81,(z) de 92 katına eşittirler. Örneğin;(+w) bozonu
nötronu protona (ki bir nötron,bir proton,bir elektron ve bir
antinötrino salarak 3 parçacık şeklinde belirir) (-w) da
protonu nötrona (ki bir proton (-w) parçacıkları
salarak bir nötrona,bir antielektron olan pozitrona ve bir nötrinoya
dönüşür)ya da tam tersi olarak (kafada daha iyi canlandırmak
için) bir proton,bir elektron ve bir anti nötrino,(+w) parçacıkları
ile birleştirilerek bir nötrona dönüşür.
Bunun yanında,nötr (z) parçacık bozunmasıyla hiçbir ilişkisi
olmayan bir başka tür zayıf kuvvetten sorumludur. Yani bu yüksüz
akım, diğer parçacıkların kimliklerini değiştirmeden nötrinolorla
etkileşmesine izin verir.
Zayıf
nükleer kuvvet,çekim kuvveti ya da foton gibi parçacıklarla
etkileşmeyip sadece spinleri (1/2) maddi parçacıkları olan
,elektron,muon,taun,nötrinodan oluşmuş lepton ailesine
etkilidirler. (Nötr z) etkileşimine örnek olarak,bir
elektronun ,bir mü nötrinosuna yaklaşırken ,(nötr z) parçacığı
değiş tokuş edilerek birbirleriyle esnek çarpışma yapıp
tekrar uzaklaşması,ya da bir elektron,bir protona yaklaştığında
(nötr z) akımının,neden olduğu aynı etkinin oluşması
gibi.
Çekirdekteki Nükleonlarda, yani iki protonu,iki nötronu ya da
bir proton ile bir nötronu,pi(nötr pi,+ yüklü pi,- yüklü
pi) mezonu alışverişi ile etkileşirler. Bu etkileşme
sonucunda ortaya çıkan bağlanma,çekirdek kuvvetleri olarak
adlandırılır ve bunun menzili de 1.4 10 üssü –13 cm
kadardır. Buna örnek olarak da , nükleonlar içindeki proton
ve nötronlar arasındaki çekimin, + pi mezonların alış verişi
(değiş tokuşudur ki bu kavram, takip eden yazımızda ayrıntılı
açıklanmıştır.) yapması sonucu ortaya çıktığını
verebiliriz. Bunun yanında, protonlar ve nötronlar sadece pi
mezonlar yayınlayarak da birbirlerine dönüşebilirler. Tıpkı,
protonun,bir nötron ve +yüklü pi mezonuna, nötronun da bir
proton ve – yüklü pi mezonuna dönüşmesi gibi.
Temel
parçacıkların bir başka sınıflandırılmasında kullanılan
kavramlar ise;baryon sayısı,lepton sayısı,acayiplik sayısı
ile izo spin sayılarıdır. Ayrıca bu kavramlar Reaksiyonlarda
enerjinin ve momentumun korunumları gibi,hayati bir rol
oynarlar.(Yani bozunma ya da çarpışma öncesi sahip oldukları
özellikler ile sonrasında sahip oldukları özelliklerin sayısal
toplamının eşit olması)
Bunlardan,
maddenin baskınlığına Baryon sayısı denir. Örneğin; bizim çevremiz madde olduğundan
baryon sayısı (+1) dir. Anti maddenin çevremizdeki varlığı
da (-1) baryon sayısı ismini alır.(Yani yoktur.) Baryon
olmayan parçacıklar için bu sayı sıfırdır. Aynı şekilde
her lepton (+1) lepton sayısına eşittir,antisi ise (-1) sayısına.
Lepton dışı parçacıkların lepton sayısı da yine sıfırdır.
Acayiplik
sayısı ile izospin kavramı ise; temel parçacıkların açıklanamayan
bazı özelliklerini gidermek için ortaya atılmış kavramlardır.
Bunlardan izo spin parçacığın dönme hareketinin ya da
spininin korunumunu hatırlatan,korunum yasasının matematiksel
yapısından kaynaklanırken, acayiplik sayısı, hadronlar için
tanımlanmış kuantum sayısı olup izo-spinde (ve diğerlerinde)
olduğu gibi reaksiyon öncesi toplamı ile sonrası toplamı eşit
ise, korunumlu değilse korunumsuz ismini alır.
İstanbul
- 08.02.2001
http://sufizmveinsan.com
|
