Standart model atom alti parcaciklar
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Like this? Share it with your network

Share

Standart model atom alti parcaciklar

on

  • 2,512 views

 

Statistics

Views

Total Views
2,512
Views on SlideShare
2,512
Embed Views
0

Actions

Likes
0
Downloads
9
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft PowerPoint

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

Standart model atom alti parcaciklar Presentation Transcript

  • 1. Evrenin Yapı Taşları ve Standart Model ile açıklanması Prof.Dr. İbrahim USLU Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 2. Dünya neden yapıldı (Temel Maddenin Aranması)• insanlar dünyadaki herşeyin dört elementin bileşimleri olduğunu düşünüyorlardı Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 3. Dünya neden yapıldı Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 4. Sureler• Allah, her canlıyı sudan yarattı. İşte bunlardan kimi karnı üzerinde yürümekte, kimi iki ayağı üzerinde yürümekte, kimi de dört (ayağı) üzerinde yürümektedir. Allah, dilediğini yaratır. Hiç şüphesiz Allah, herşeye güç yetirendir. (Nur Suresi, 45)• "Gerçek şu ki, insanın üzerinden, daha kendisi anılmaya değer bir şey değilken, uzun zamanlardan (dehr) bir süre (hin) gelip-geçti." (İnsan Suresi, 1) Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 5. Evrenin Yapı Taşları• Bilimle uğraşanlar binlerce yıldır evreni oluşturan yapı taşlarını ve onları yöneten yasaları bulmaya ve böylece doğayı açıklamaya çalışmışlardır. Kopernik Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 6. Karanlık Madde• Evrenbilimciler gizemli karanlık maddenin evrenin ilk zamanlarında ortaya çıkmış olabileceğine inanmakta ve bu kuramsal parçacıkların ne olduğunu bilmeseler de onlara “baryonik olmayan parçacıklar” demektedir.• Fizikçilere göre, karanlık maddenin en önde gelen adayı, zayıf etkileşimli ağır parçacıklar” denen bir madde türü. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 7. Karanlık Madde• Yıldızların ve gaz bulutlarının hareketlerini inceleyen bilim adamları gökadalarının kütlelerini hesaplayabilmektedir.• Bunun sonucu ortaya çıkan madde miktarı, yıldızlar, gaz ve toz bulutları ve gözlenebilen öteki cisimlerin toplam kütlesinin yaklaşık 5 katı kadardır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 8. Karanlık Madde• Karanlık madde olarak adlandırılan, ışığı yaymayan ve soğurmayan bu madde, sadece kütle çekimi sayesinde saptanabiliyor. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 9. Karanlık Madde ve Karanlık Enerji Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 10. Karanlık Maddenin ve KaranlıkEnerjinin Sırrını Nasıl çözeriz Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 11. Baryonik Madde• Baryonik madde, temel olarak proton ve elektronlardan oluşan “sıradan” maddedir.• Baryonik madde, görebildiğimiz gök cisimlerini oluşturmasının yanında, karanlık maddenin de bir bölümünü oluşturur Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 12. Baryonik Maddelerde Her şey elektronlardan ve Kuarklardan yapılmıştır Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 13. Baryonik Maddeler Radyoaktif bozunum radioactive decays Zayıf Kuvvet holding Proton ve nucleus bir proton, nötronun arada tutulması 1 fm = 10-15 m Güçlü Kuvvet gluonlar Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 14. Evrenin Karanlık Enerji ve Karanlık Madde dışındaki Baryonik Maddeler Neden Yapılmıştır ~90 years ago ~60 years ago ~40 years ago Present 1 1 1 10,000 10 100,000Rutherford Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 15. Temel Parçacıklar ve Evrenin yapısı• Bildiğimiz en küçük şeyler olan temel parçacıklar ile uğraşan parçacık fiziği ile bildiğimiz en büyük şey olan evreni inceleyen kozmoloji arasında bir ilişki vardır.• Aristoteles evrendeki gök cisimlerini oluşturan maddenin Dünya’yı oluşturan maddeden farklı olduğunu düşünüyordu.• Galilei buna karşı çıkmış, gök cisimlerini oluşturan maddenin Dünya’yı oluşturan madde ile özdeş olduğunu ileri sürmüştü. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 16. • Bugün hava, ateş, yeryüzü ve sudan daha temel şeylerin olduğunu biliyoruz ATOMLAR Ancak Atom temel midir ? Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 17. Elektron, Proton ve Nötron• Atomların maddenin en küçük parçaları olduğu geçen yüzyılda bulunmuş ve sonrada atomların temel tanecik sanılan ve artık bölünemeyecekleri varsayılan elektron ve protondan oluştuğu düşünülmüştü.• Daha sonra iki temel parçacığa Einstein tarafından foton olarak adlandırılan üçüncüsü ilave dilmişti.• Daha sonra (1932) kütlesi hemen hemen proton kadar olan nötron bunlara ilave edildi.• Artık evrenle ilgili tüm parçacıkların bulunduğu, Binlerce çeşit molekülden, yüzün üzerinde farklı atoma ve onlarında oluşturduğu birkaç temel parçacıkla evrenin temel yapısının açıklanabileceği hissine kapılmıştı.• Sanki doğa ufağa doğru gidildikçe basitleşiyordu. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 18. Atomun İç Yapısı• Yapılan deneylerde de, gerçekten, atomlarında iç yapılarını olduğu görüldü. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 19. Bağıl Ölçek• Eğer bu resim bağıl ölçeğe göre çizilseydi: ve eğer protonlar ve nötronlar 1 cm çapında olsalardı; – Elektronlar ve kuarklar bir saç teli çapından küçük olurlardı; ve – Atomun tüm çapıda 30 futbol sahası uzunluğundan daha büyük olurdu!• Unutmayınız ki, bütün parçaçıklar (protonlar, nötronlar, kuarklar, ve elektronlar) sürekli hareket halindedirler. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 20. Atomaltı parçacıkların Boyutları Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 21. Protonların iç yapısı• Proton ve nötronlar ilk keşfedildiklerinde birer temel parçacık oldukları sanılmıştı.• Hatta protona yunanca birinci anlamına gelen bu adın verilmesinin nedeni maddeyi oluşturan temel yapı taşı olduğunun düşünülmesidir.• Ama çok geçmeden bunların basit tanecik olmadıkları görüldü.• Protonlar çok yüksek enerjili elektronlarla bombardıman edilerek (Rutherford’un atomun yapısını anlamak için alfa tanecikleriyle yaptığı deneylere benzeyen deneylerle) protonun iç yapısının homojen olmadığı, içlerinde sert birtakım şeylerin olduğu görüldü. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 22. Parçacıklar• Protonları ve nötronları oluşturan bu daha küçük birimler, taneciklerden (örneğin protondan) bağımsız olarak bulunmamakta ve daima onların bir parçası olarak düşünülmeleri gerekmektedir.• Bu birimler, tıpkı bir canlıyı oluşturan hücrelerde olduğu gibi, tek başlarına iken pek bir anlam taşımazlar.• Organizmanın bir parçası olarak işlev yaparlar ve öyle görülürler.• Bu nedenle, yeni ortaya çıkan pek çok birimi anlatmak için tanecik yerine parçacık terimi kullanılmaya başlanmıştır.• Parçacıklar tek başlarına pek bir işe yaramazlar, ancak birleştirildiklerinde saati oluştururlar. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 23. Pionlar• 1935’de H. Yukawa, çekirdekteki proton ve nötronların, aralarındaki çok hızlı bir tanecik alışverişi nedeniyle bir arada bulunabildiklerini düşündü.• 1947 de, elektrondan 300 kat daha fazla olan pionların artı pion +, eksi pion -, ve nötral pion 0 olmak üzere üç şekli gözlemlendi. Artı ve eksi pionlar protonlarla nötronların arasında oluşan çekimden, nötral olanlarda iki proton veya iki nötron arasındaki çekimden sorumluydu. • p  n + + • n  p + - Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 24. Protonun nötrona dönüşmesi• Pionlar ışık hızına yakın bir hızla (saniyede 1023 defa) nötronla proton arasında gidip gelmektedir.• Bu çok büyük bir sayıdır. Bizim algılama hızımızla karşılaştırılamayacak kadar büyük bir hızla nükleonlar birbirine dönüşmektedir.• Bu durumda çekirdeğin içindeki proton ve nötronun tamamen birbirine özdeş parçacıklar olduğunu, ikisinin birbirinden ayırt edilemeyeceğini söyleyebiliriz. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 25. 1935’de H. Yukawa’nın düşüncesigerçekten doğru idi. Çekirdekte her annötronlar protona, protonlarda nötrona dönüşürmektedir Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 26. Çekirdekte Her an Neutronprotona, protonda nötrona dönüşür Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 27. Proton Bozunur mu?• Eğer bir kuark herhangi bir anda leptona dönüşebiliyorsa protonda bozunabilen bir parçacık olmalıdır.• Hesaplar, protonun 1031 yıl kadar olacağını gösteriyor. Evrenimizin yaşı 1010 yıl kadar olduğuna göre, protonun ömrünün sonsuz denebilecek kadar uzun olduğu düşünülebilir.• Yine de büyük miktarda suda, çok fazla sayıda proton gözlem altında tutulursa bu bozunma gözlenebilirse de şimdiye kadar bir bilimsel açıklama yapılmamıştır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 28. Masal gibi• Protonlar yüksek enerjili fotonlar (örneğin gama ışınlarının) etkisi altında nötrona dönüşür ve ayrıca bir artı pion oluşur. • P +   n + +• Bu tepkimeye bakılırsa, protonun bir nötron ile bir piondan oluştuğu düşünülebilir.• Ayni tepkimede nötral pion da meydana gelmekte ve bu pionda bozunmadan kalabilmektedir. • P +   p + 0• Eğer gelen fotonun enerjisi yeterince büyükse, çarpışmadan birden fazla pion da oluşabilmektedir. • P +   p +  0 + + + - + + + -• Protonun içinden habire bir şeyler çıkıyor gibi görünüyor ama proton yine aynı proton olarak kalıyor. masal gibi! Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 29. Şaşırıcı tepkimeler• Fotonların enerjisi daha da yüksek ise, çok daha şaşırtıcı olan tepkimelerle karşılaşılır. • P +   p + p + p-• Bu tepkimede bir protondan iki proton ve bir antiproton (eksi yüklü) çıkmaktadır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 30. Protonlar, Nötronlar ve Pionlar• Protonlar her zaman vardır ve ortadan yok olmazlar.• Pionlar hiç yoktan ortaya çıkıp saptanır ve sonra bütünüyle yok alabilirler. Üç pion beş piona dönüşebilir.• Nötronların davranışı ise pionlara değil protona benzer. Bir nötronun bütünüyle ortadan yok olduğu görülmemiştir. O da olsa olsa bir protona dönüşür. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 31. Alt Kimlik - üst kimlik• Pion etkileşmesini yapamayan proton ve nötronlar (çekirdeğin dışındaki serbest nükleonlar) yalnızca kendi kimliklerini taşır.• Çekirdeğin içinde ise bir an için proton olan tanecik bir an sonra nötrondur.• Şimdi artı yüklü ve çok çok kısa bir süre sonra nötraldır.• Çekirdekteki nükleonlar ömürlerinin yarısını proton, yarısını da nötron kimliğiyle geçirmektedir.• Ama her bir kimliği ancak 10-23 s kadar taşımaktadırlar.• Nükleonların arasında pion alışverişi sırasında, pionun bir nükleondan ayrılıp öbürüne gittiğini saptamak mümkün değildir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 32. Atmosferde parçacık avı, Kuzey Işıkları (Aurora)• 1960’lı yılarda parçacık avı başlamış ve parçacık sayısı yüzleri bulmuştur.• Artık günümüzde de Kuzey kutup bölgesine gemi turları düzenlenmekte ve atmosferde parçacıkların yeryüzüne girişi gözlenmektedir.• Auroralar (kuzey/güney kutup ışıkları) gökyüzündeki, özellikle kutup bölgelerinde gökyüzünde görülen, dünyanın mânyetik alanı ile güneşten gelen yüklü parçacıkların etkileşimi sonuncu ortaya çıkan doğal ışımalardır. Bu ışımalar, genellikle geceleri gözlemlenir, ağırlıklı olarak iyonosfer’de meydana gelir.• Kutup aurorası veya kutup ışıkları olarak da anılır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 33. Dipsiz kuyu• Kozmik ışınlar atmosferin en üst katmanlarında atomlara çarparak onları paramparça ederler. Böylece ortaya çıkan parçacıklarda büyük hızlarla diğer atomlara çarparak onları parçalar böylece adeta bir parçacık sağanağı ortaya çıkar.• Bu sağanağın incelenmesinden mezonlar ve diğer küçük parçacıklar keşfedilmiştir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 34. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 35. Aurora Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 36. Aurora Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 37. Aurora Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 38. Laboratuarlarda yapılan deneyler• Laboratuvarlarda tanecik hızlandırıcılarının keşfiyle parçacık sayısı daha da artmıştır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 39. Yüzlerce parçacık• Deneylerde rastlanılan yüzlerce parçacık karışıklığın doğmasına neden olmuştur.• Fizikçiler 200 civarında parçacık keşfetmişlerdir (bunların birçoğu temel değildir.) Bu parçacıkları da Romen ve Yunan alfabesiyle adlandırmışlardır.• Önce parçacıklar yunan alfabesindeki harflerle (, , ,  vb) gösterilmeye çalışıldı. Harfler yetmeyince, harflerin yanına sayılar da yazılır oldu ( 1386 vb). Oda yetmedi latin harfleri kullanılmaya başlandı. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 40. Umutsuz vaka• Parçacıkların bu şekilde gün ışığına çıkmasıyla gitgide karmaşıklaşan durum, daha bir çok parçacığın var olduğunun ortaya çıkarılmasıyla bir ara içinden çıkılmaz, umutsuz görünen bir hal almış, fakat sonra bütün bu parçacıkların bir sistem içine yerleştirilmesi başarılabilmiştir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 41. Sınıflandırma• Parçacıklar artı ve eksi yüklü olduklarına göre sınıflandırılabilirler.• Büyük kütleli (baryonlar), orta kütleli (mezonlar) ve küçük kütleli (leptonlar) olarak sınıflandırılabilirler.• Fizikçiler, evrendeki bütün madde ve kuvvetleri tanımlamak için Standart Model adlı bir teori geliştirmişlerdir.• Bu modelin özelliği, yüzlerce parçacığı ve karmaşık etkileşmeleri bir kaç temel parçacık ve etkileşme ile açıklayabilmesidir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 42. Standart Model• Standart Model farklı temel parçacıkların nasıl düzenlendiğini ve farklı kuvvetler aracılığında birbirleri ile nasıl etkileştiğini açıklayan bir teoridir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 43. Standart Model• Doğada her çeşit maddenin fermion denilen parçacıklardan oluşmuştur.• Standart modelde her kuvvetin kendine özgü iki çeşit parçacık vardır: Madde parçacıkları (elektronlar, protonlar, nötronlar, ve kuarklar gibi) ve (kuvvet taşıyıcı parçacıklar (foton, graviton vb): a) Madde Parçacıkları (Kuarklar ve Leptonlar): – Temel parçacıklar kuarklar ve leptonlar olarak isimlendirilen iki aileye ayrılırlar. – Bu ailelerin her biri altı parçacıktan oluşur ve birinci nesil en hafif üçüncü nesil an ağır olmak üzere üç nesle ayrılır. b) Kuvvet Taşıyıcı Parçacıklar (Bozonlar): – Parçacıklar arasında da etkileşmeyi sağlayan dört farklı kuvvet ve kuvvet taşıyıcıları vardır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 44. Evrenin Tarifi Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 45. Madde parçacıkları: Kuarklar - LeptonlarKuarklar "hadron" olarak bilinen parçacıklar içerisinde hapis olmuşturdiyebiliriz.Kuarkları tek başlarına asla gözlemleyemeyiz. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 46. 6 çeşit Kuark Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 47. Kuarklar• Altı kuark vardır ancak fizikçiler genelde üç kuark çifti olarak ele alırlar: Üst/Alt, Tılsımlı/Acayip, ve Tavan/Taban.• Kuarklar -1 elektron yükünden yada +1 proton yükünden farklı olarak 2/3 yada -1/3 kesirli yüklerine sahiptirler.• Kuarklar ayrıca, daha sonra inceleyeceğimiz, renk yükü olarak adlandırılan başka bir yük çeşidine sahiptirler. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 48. Kuarklar kaçamaz Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 49. Kuarklar serbest olamazlar Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 50. Kuarkların Tablosu Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 51. Kuark “nihai parçacık mı?• Deneylerin maddenin bir sınırı olmadığını göstermesine rağmen, bilimciler halen “maddenin tuğlaları”nı araştırmaya devam ediyorlar.• kuark “nihai parçacık mı?• Temel ve yapısız olduğu iddia edilir.• Ama benzer iddialar geçmişte de önce atom için, sonra proton için, vs. dile getirilmişti.• Aynı şekilde, gelecekte çok daha “temel” madde biçimlerinin keşfedileceğini büyük bir özgüvenle öngörebiliriz. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 52. Leptonlar• Kuarklardan yapılmış olmayan ve çok daha küçük kütleli temel parçacıklar da vardır. Bunlara lepton denir.• Leptonlar kuarklara hiç benzemeyen, ayrı türde temel parçacıklar ama kuramsal olarak, kuarkların leptonlara dönüşebileceği de düşünülmektedir.• Leptonlar, kuarklardan oluşan parçacıklarla (hadronlarla) etkileşerek atomları meydana getirir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 53. Leptonlar• Altı çeşit lepton vardır. Bunlardan üç tanesi elektrik yüküne sahipken, diğer üçü sahip değildir.• En iyi bilinen yüklü lepton elektron (e) dur.• Diğer iki yüklü lepton muon (µ) ve tau () dur.• Diğer üç lepton ise yakalanması güç olan Nötrinolardır (). Yüksüz (nötr) olup, sıfır veya çok küçük kütleye sahiptirler.• Elektriksel olarak yüklü her lepton için karşı gelen bir nötrino vardır.• Yüklü leptonların hepsi negatif yüke sahiptirler. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 54. • Tau ve muon elektrondan daha fazla ağırdır. Leptonlar• Bunlar her zaman her maddede Sembol Kütle Yük bulunmaz. Bunun nedeni çok Elektron (e) 0.000511 -1 hızlı bir şekilde daha hafif Elektron nötrinosu 0 0 leptonlara bozunmalarıdır. (e) Muon (–) <0.00027 0 Muon nötrinosu (–) 0.105 -1 Tau (–) <0.0351.7 0 Tau Nötrinosu (–) 84 -1 Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 55. Leptonların Bozunmasını Açıklayan İki Kural• Birinci Kural:• Ağır bir leptonun bir bozunma ürünü daima onun karşılık gelen nötrinosu olacaktır.• Diğer ürün bir kuark ve onun antikuarkı, veya daha hafif bir lepton ve onun anti nötrinosu olacaktır.• İkinci Kural:• Önceki ve sonraki aile ürünlerinin toplam sayısı korunmalıdır.• Unutmamak gerekir ki bir anti parçacık negatif bir aile ürünü olarak düşünülür.• Örneğin, eğer bir tau parçacığı daha hafif bir leptona bozunursa tauya karşılık gelen nötrino bozunmanın bir ürünü olacaktır.• Diğer ürün daha hafif bir lepton ve onun karşılık gelen anti nötrinosu olacaktır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 56. Nötrinolar• Kütlesiz ve yüksüz tuhaf parçacıklar olan nötrinolar W. Pauli tarafından 1927’de beta bozunmasında enerji dağılımında düzensizlikleri açıklamak için ileri sürülmüştür.• Bu parçacıkların hiç alışılmamış özelliklere sahip olması, o yıllarda fizikçilerin onların varlığını kabul etmeye pek istekli olmamasına sebep oluyordu.• Pauli’nin kendisi bile yapılmaması gereken bir şeyi yaptım, anlaşılmaz bir durumu, gözlenmesi mümkün olmayan şeylerle açıklamaya kalkıştım demiştir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 57. Nötrinolar, • Nötrinolar yalnızca zayıf çekirdek kuvvetine duyarlı olduklarından maddeyle etkileşmeleri son derece küçüktür.• Bu nedenle, eğer enerjileri yeterince yüksek değilse algılanmaları çok zordur.• 1953 yılında Savannah River isimli nükleer reaktörün yanına algılama gücü yüksek detektörler ve çok büyük hacme sahip su tankları yerleştirilerek, nötrinoların sudaki protonların bazıları ile oluşturduğu, •  + p  n + e+• tepkimesiyle ortaya çıkan nötron ve pozitronların suda çözülmüş bulunan kadmiyum klorür üzerindeki etkilerini saptanmış ve ’ların varlığı gösterilebilmiştir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 58. Üç ayrı nötrino• Üç ayrı nötrinonun varlığı düşünülmektedir. – Elektron nötrinosu – Müon nötrinosu – Tau nötrinosu• Nötrinoların evrenin oluşumundan çok daha sonra ortaya çıktığı sanılıyor. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 59. Özet• Standart Modeli anlaşılabilir yapan, gözlenen bütün parçaçıkların:• 6 çeşit kuark• 6 çeşit leptonve...• Kuvvet Taşıyıcılarıile açıklanabilmesidir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 60. Hadronlar• Kuarklar asla ayrı ayrı bulunamazlar. Her zaman gözleyebildiğimiz parçacıklar, veya ancak çok yüksek enerjili çarpışmalarda ortaya çıkan diğer bütün parçacıklar, hep kuarklardan oluşmuştur• Kuarkların etkileşmesiyle oluşan parçacıklara genel olarak hadron denilmektedir.• Hadronlar (yani baryonlar ve mezonlar) temel parçacıklar değil, temel parçacık olan kuarkların birleşmesiyle meydana gelmiş bileşik parçacıklardır.• Kuarklar parçacıkların yükü tamsayı olacak biçimde bir araya geldiğinden kurakların her türlü kombinasyonu mümkün değildir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 61. Hadronlar: Baryonlar ve Mezonlar• Hadronların iki şekli vardır, baryonlar ve mezonlar.• Üç kuarkın bir araya gelmesi ile baryonlar oluşur, Baryonlara iki örnek proton ve nötrondur.• bir kuark ve bir anti kuarkın bir araya gelmesi ile mezonlar oluşur.• Mezonların hepsi sıfır veya tamsayı (0 veya 1) spinlerine sahip, kütlesi elektronun kütlesi ile protonun kütlesi arasında olan parçacıklardır. Tüm mezonlar en sonunda elektrona, protona, nötrino ve fotona bozunur. Pion, spini sıfır,kütlesi yaklaşık 140 MeV/c2 olan,bilinen en hafif mezondur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 62. Baryon örnekleri: Proton ve Nötron• Proton iki up kuark ve bir down kuarkın bir araya gelmesi ile oluşur. Şekilden görüldüğü gibi her bir kuarkın yükü toplanıp proton için yük +1 elde edilir.• Nötron iki down kuark ve bir up kuartan meydana gelir. Kuarkların yüklerini tekrar toplarsak 0 olan nötronun yüküne ulaşırız. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 63. Baryona örnek: Proton Altı kuark ve anti kuarkları ile birlikte üç guruba ayrılır. Kırmızı kuarklar elektrik yüküne sahiptir. Bununla beraber elektrik yükleri kesirlidir (2/3 veya - 1/3, -2/3 ve 1/3 anti kuarklar için) ve parçacıkları oluştururlarken yük daima tamsayıdır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 64. Baryona örnek: Proton Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 65. Baryona örnek: nötron Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 66. Nötron nötr renk yüküne sahiptir Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 67. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 68. Baryon yapalım Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 69. Mezonlara Örnek: Pionlar• İki kuarktan yapılmış olan (dolayısıyla baryonlardan daha küçük kütleli olan) parçacıklara mezon (orta kütleli) denir.• Pion bir yukarı bir de aşağı kuarkın bir araya gelmesi ile oluşur.• Mezonlar parçacık ve anti parçacık kombinasyonu olduğundan kararsız bir yapı gösterirler ve çok hızlı bozulurlar. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 70. Maddenin Tuğlaları• Asırlardır bilimciler boş yere maddenin en küçük parçacığı bulmaya çabaladılar.• Yüz yıl önce, aradıkları şeyi atomda bulduklarını düşündüler.• Atomaltı parçacıkların keşfi, fizikçileri maddenin yapısının daha da derinlerine inmek zorunda bıraktı.• 1928’le birlikte bilimciler keşfettikleri protonlar, elektronlar ve fotonların aradıkları en küçük parçacık olduğunu sandılar.• Tüm maddi dünyanın bu üç parçacıktan inşa edildiği sanıldı.• Hemen ardından bu görüş, daha da küçük parçacıklar yığınının yani nötrinolar, pi-mesonlar, mü-mesonlar, k- mesonlar ve diğerleri– keşfedilmesiyle tuzla buz edildi. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 71. Tauon, Müon, Elektron• Bu parçacıklardan bazılarının yaşam süresi o kadar küçüktü ki –bir saniyenin milyarda biri kadar– bunlar kuantum çağından önce kesinlikle tasavvur edilemez şeylerdi.• Tauon, yalnızca bir saniyenin trilyonda biri kadar bir süre boyunca varolur ve ardından önce bir müona ve sonra da bir elektrona bozunur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 72. Yüksüz Pion• Yüksüz pion daha da geçicidir, saniyenin katrilyonda birinden daha kısa bir süre boyunca varolur ve ardından bir çift gama ışını oluşturmak üzere yok olur.• Bazıları, yüksüz sigma parçacığı gibi, bir saniyenin yüz trilyonda biri kadarlık bir süreden sonra bozunurlar.• Ama bu bile hikâyenin sonu değildi. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 73. Temel Parçacıklar ve Kütleleri Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 74. Temel Kuvvetler• 100 m uzakta bir ağaçtaki kuşu vurmak istediğimizi düşünelim. Bir kuvvet kullanmanız gerekmekte, ama kuş sizden uzaktadır. Yerden bir taş alıp kuşa attığınızda onu vurabilirsiniz.• İşte bu taş bir kuvvet taşıyıcısıdır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 75. Kuvvet ve maddeye etkisi• Bir kişi görünmeyen bir şeyi yakalasın ve etkiden dolayı geriye doğru gitsin. Bu durumda, görünmez bir top yakaladığını düşünebilirsiniz. Topu göremeseniz bile, topun oyuncu üzerindeki etkisini görebilirsiniz. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 76. Etkileşmelerin nedeni• Madde parçacıklarını etkileyen bütün etkileşmelerin, kuvvet taşıyıcı parçacıklarının yer değiştirmesinden kaynaklandığı anlaşılmıştır.• Basketbol benzetmesiyle, oyuncular madde parçacıkları basketbol topu ise kuvvet taşıyıcısıdır.• "Kuvvetler" diye adlandırılan şeyler, kuvvet taşıyıcılarının madde parçacıkları üzerine etkisidir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 77. Etkileşme Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 78. Galilei vs Kepler• Galilei zamanında (17 yy), iki cisim arasında ancak birbirine değdikleri takdirde bir kuvvet etkileşmesi (itme veya çekme) olabileceği düşünülüyordu.• Uzaktan etkileşme çok gülünç görünüyordu.• Uzaktan etkileşmeyi ilk olarak, güneş’in gezegenlerin hareketini yönettiğini düşünerek J. Kepler ortaya atmış, Dünya’daki git-gel olaylarını da Ay’ın uzaktan etkisine bağlamıştı.• Ama bu fikir Galilei tarafından kabul dahi görmedi. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 79. Uzaktan etkileşme• Uzaktan etkileşme fikri ancak 17 yy sonlarına doğru Newton mekaniği dolayısıyla yeniden ortaya çıktı.• İki kütlenin veya elektrik yüklü iki cismin birbirini uzaktan etkileyebildiği kabul edildi.• Ancak bu seferde bu etkinin nasıl oluştuğu anlaşılamıyordu.• Bir kütle veya bir yük diğerinin varlığını uzaktan nasıl hissediyordu.• M. Faraday, 1871’de elektrik akımının manyetik bir etkisi olduğunu gösteren Oersted deneyi üzerinde çalıştı.• Elektromanyetik alan kavramı ancak J.C. Maxwell tarafından ortaya atıldı. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 80. 4 temel Kuvvet• Bu kuvvet taşıyıcıları aracılığı ile doğada 4 temel etkileşme vardır.• Kütle çekimi• Zayıf çekirdek kuvveti• elektromanyetik• Güçlü çekirdek kuvveti Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 81. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 82. Dört Temel Kuvvet Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 83. Kütle çekim Kuvveti• İnsanların çok eskiden beri tanıdıkları kuvvet kütle çekim kuvvetidir.• Yalnızca çekme şeklinde ortaya çıkar.• İlk fark edilen ve diğer dört kuvvetin en zayıfı olan bu kuvvet henüz açıklanamamıştır.• Graviton denilen taneciğin alış verişinden doğduğu varsayılmaktadır.• Böyle bir taneciğin varlığı henüz fark edilememiştir.• Bu kuvvet maddenin dağılmadan bir arada durabilmesinin ve dolayısıyla evrenin (galaksilerin, gegegenlerin, canlıların, herşeyin) var olabilmesinin nedenidir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 84. Gravitasyonel Etkileşme• Grativasyonel kuvvet kütlesi olan tüm parçacıklar arasında gerçekleşir. Bir kütle diğer kütleyi aradaki uzaklık arttıkça azalan bir kuvvetle çekecektir. Gravitasyonel kuvvet evrendeki büyük yapılarda belirgin olur. Gravitasyonel kuvvet çok kuvvetli gibi görünmesine rağmen ufak kütleli parçacıklara gelince zayıflığı yüzünden ihmal edilebilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 85. Graviton• Kütle çekiminin, etkileşen parçacıkların arasında graviton denilen bir bozonun alınıp verilmesinden doğduğu düşünülmektedir.• Gravitonun bir kütleye sahip olmadığı düşünülmekte ve bu nedenle taşıdığı kuvvet çok uzun erimli olabilmektedir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 86. Graviton• Örneğin, Güneş’i ve Dünya’yı oluşturan parçacıkların arasında graviton alışverişi bu iki kütlenin birbirini çekmesine neden olmaktadır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 87. Kütle çekim kuvveti (Özet)• Çok eskilerden beri fark edilmiş olan kütle çekimi dört kuvvetin son derece zayıf olanıdır.• Çok büyük uzaklıklardan bile etkilidir• Yalnızca çekme etkisi vardır, itme etkisi yoktur.• Büyük kütlelerde çok büyük kuvvetler oluşturabilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 88. Elektromanyetik Kuvvet• İkinci kuvvet yalnızca fermionların (elektron, kuark vb) arasında etkili olabilen elektomanyetik kuvvettir.• Bu kuvvet hem çekme (zıt yükler arasında) ve hem de itme (ayni çeşit yükler arasında) şeklinde kendini gösterir.• İki parçacık arasındaki etkileşme, kütle çekimi etkileşmesiyle kıyaslanamayacak kadar güçlüdür. Örneğin iki elektron arasındaki elektromanyetik itme kuvveti, kütle çekiminin bir trilyon katı kadardır.• O halde güneş ile dünya arasında niçin elektromanyetik etkileşme görülmüyor? Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 89. Elektromanyetik etkileşme• Büyük kütleleri oluşturan madde, aşağı yukarı eşit sayıda artı ve eksi yüklü parçacıktan meydana gelmiştir.• Böylece bu parçacıkların arasında oluşan elektromanyetik çekme ve itme birbirini hemen hemen yok eder ve meydan kütle çekim kuvvetine kalır.• Atomdaki elektronların çekirdeğin çevresinde dönmesini sağlayan kuvvetin yalnızca elektomanyetik çekme kuvveti olduğunu söyleyebiliriz.• Elektromanyetik etkileşmeyi sağlayan bozonlar yüksüz parçacıklar olan fotonlardır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 90. Elektromanyetik Etkileşme• Elektromanyetik kuvvet yaşamımızda baskın olan bir kuvvettir.• Monitörünüzden yayınlanan radyasyon elektromanyetizmanın bir sonucudur.• Elektromanyetik kuvvet yüklü parçacıklara etki eder.• Elektromanyetik kuvvet parçacıklar arası mesafe arttıkça giderek azalır.• Bu kuvvetin taşıyıcısı genelde ışık olarak gözlenen fotondur.• Diğer bir elektromanyetik kuvvet de atomları bir arada tutarak molekülleri oluşturmaktan sorumludur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 91. Zayıf Çekirdek Kuvveti• Bu büyük kütleli kuarkları gözlemleyememizin nedeni zayıf kuvvet yüzündendir.• Kütleli leptonları ve kuarkları daha hafif leptonlara ve kuarklara bozulmasına neden olan zayıf kuvvetlerdir.• Bu bozunmalara yol açan kuvvet parçacığı W+ ve W- parçacıkları ile yüksüz Z parçacığıdır.• Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 92. Beta boznumunda zayıf kuvvet bozonları Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 93. Nötron Dönüşümü, beta bozunumu Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 94. Anti parçacıklar ve spin Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 95. Pozitron bozunumu Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 96. Güçlü Çekirdek Kuvveti• Dördüncü kuvvet, Kuarkları bir arada tutarak proton, nötron, vb gibi parçacıkların oluşmasını sağlayan ve ayrıca proton ve nötronları çekirdek içinde bir arada tutan güçlü çekirdek kuvvetidir.• Bu kuvveti taşıyan bozonlara gluon deniyor.• Gluonlar sadece kuarklar ve kendi aralarında etkileşebilirler.• Çok kuvvetli olan güçlü çekirdek kuvveti kuarkları ayrılmaz biçimde birbirine bağlar.• Böyle olunca, bu parçacıkların varlığı fizik ötesi bir olay gibi görünür.• Etkileşen taneciklerin arasındaki uzaklığın dördüncü kuvvetiyle ters orantılıdır.• Yalnızca 10-14 m’den daha küçük uzaklıklarda etkili olabilmektedir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 97. Güçlü Çekirdek Kuvveti• Kuvvetli etkileşme çekirdekler arasında etkiyen aşırı derecede çekicidir.• Proton-nötron, nötron-nötron, proton-nötron bu kuvvetle birbirini çeker.• Bu kuvvet atom içerisindeki itici etkisi olan elektromanyetik kuvveti yenerek atomun bir arada kalmasını sağlar. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 98. Kuvvetler Hangi Parçacıkları Etkiler• Bütün parçacıklar her kuvvet taşıyıcısından etkilenmezler. Örneğin elektron ve proton elektromanyetik kuvvet taşıyıcısı olan fotonlardan etkilenirler. Foton yayınlayabilir ve soğurabilirler.• Yüksüz olan nötrino ise foton tarafından etkilenmez ve böylece foton yayınlayıp soğuramaz. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 99. Kuvvetlerin Temel Parçacıklar ile Etkileşmeleri•Fermionların bir kısmı olan kuarklar doğada fark edilen dört çeşitkuvvetin hepsiyle de etkileşebilen parçacıklardır.•Diğer fermionlar olan leptonlar ise güçlü çekirdek kuvveti dışındaki üçkuvvetten etkileşir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 100. Alan Kuvantumları• Tanecikli yapılar kuvantumlu olduğuna göre onların oluşturduğu kuvvet alanları sürekli olamazlar. Onlarda kuvantumludur.• Tanecikler arasındaki etkileşme alan kuvantumları tarafından sağlanmaktadır.• Görecelik kuramına göre herhangi bir etkinin ışıktan daha hızlı iletilemeyeceği varsayılmaktadır.• O halde iki cisim arasındaki etkileşmenin ancak sınırlı bir hızla gerçekleşeceğini düşünmek doğaldır.• Örneğin uzayda bir yük yerini değiştirdiği zaman, ondan etkilenmekte olan diğer bir yük kuvvet değişikliğini anında hissedemeyecek, ancak bir süre sonra tepki gösterecektir (tepki zamanı = uzaklık / c). Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 101. Büyük Birleşik Kuram• Bilim adamları, oluşma biçimlerinin benzer olduğu görünen bu dört kuvvetin birleştirilip birleştirilemeyeceğini merak etmişler ve birleştirmek için büyük çaba göstermişlerdir.• Elektromanyetik kuvvet ile zayıf çekirdek kuvvetinin başarı ile birleştirilebilmesi güçlü çekirdek kuvvetini de bunlara katabilme umudunu doğurdu.• Bu üç kuvveti birleştirmesi beklenen kurama Büyük Birleşik Kuram deniyor.• Büyük birleşik kuram gerçekleştirilse bile bunun Stephen Hawking kütle çekimini içermeyeceği açıktır.• Kütle çekimi diğer kuvvetlerin yanında çok küçüktür. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 102. Büyük Patlama• 1032 K sıcaklıkta kütle çekiminin de üç kuvvetle birleşeceği ve bu enerji düzeyinde bütün kuvvetlerin özdeş duruma gelebileceği öngörülmektedir.• Bu enerjiye hiçbir şekilde ulaşmak mümkün değildir.• Ama evrenin başlangıcı olduğu varsayılan büyük patlama anında buna benzer koşulların var olduğu düşünülebilir.• Büyük patlama anında tek bir kuvvet vardı.• Evren genişleyip soğumaya başlayınca önce kütle çekim kuvveti, sonra güçlü çekirdek kuvveti, daha sonraları da elektromanyetik kuvvet ile zayıf kuvvetin birbirinden ayrıldığı sanılıyor. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 103. Madde ve Karşıt Madde• Günümüzde her parçacığın bir de karşıtının olduğu biliniyor.• Parçacıklarla karşıtının hemen hemen bütün özellikleri aynıdır.• Karşıt madde ile her yerde bulunan normal madde birbirine değdiği an, ikisi de hemen korkunç miktarda enerjiye dönüşerek ya yok olur yada bazı durumlarda çok çok daha küçük kütleli taneciklere dönüşür.• Karşıt maddenin uzun süre saklanabilmesi için, hiç madde içermeyen büyük boşluklara sahip düzeneklerin (vakum) geliştirilmesi ve çok ileri derecede yalıtma tekniklerinin kullanılması gereklidir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 104. Madde ve Karşıt Madde Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 105. Her şey çift• Her parçacığın bir karşıtı vardır.• Örneğin pozitron elektronun karşıtıdır (kütlesi aynıdir ve aynı miktarda yük taşır.• Protonun karşıtı anti proton nötronun anti nötrondur.• Evrende her şey çift yaratılmış gibi görünüyor.• Görünür bir karşıtı olmayan tek parçacık fotondur Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 106. Foton’un karşıtı• Fotonun karşıtının, normal fotondan hiçbir farkı olmayan ama zaman içinde geriye doğru giden bir foton olduğu varsayılır. Yani fotonun karşıtı yine kendisidir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 107. Ayna Simetrisi• Sağ ve sol elinizi, parmakları aynı yöne bakacak şekilde üst üste getirmeyi deneyin. Getiremezsiniz !• Eldiven teklerini de aynı şekilde üst üste getiremezsiniz. Bir kere daha deneyin! Sağ ayağınızı sol ayakkabınızın tekine sokamazsınız. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 108. Doğada Ayna Simetrisi• Dış görünüşü bakımından tamamıyla özdeş iki tür salyangoz vardır; ama bunlar evlerini ayrı biçimde yapar: Birinin kabuğunun kıvrımı saat yelkovanı yönünde ötekininki ters yöndedir.• Doğa, şaşırtıcıdır. Sağ ve sol olmak üzere iki tür şeker vardır ve şeker yiyen iki tür bakteri vardır ve bunlar yalnızca bu şekerlerden birini yer. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 109. 330 nötrino/cm3 Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 110. Karşıt madde ve Ayna Simetrisi• Karşıt-madde kavramı Leibniz’e, 18.yy’a kadar gider.• Leibniz, Newton’un çağdaşıdır ve ondan bağımsız diferansiyel ve integral hesabın keşifçisidir.• İkili arasındaki tartışma, aşağıdaki gibi anlatılabilir: Eğer bir cismi veya bir tür fiziksel süreci doğrudan doğruya veya aynada izlersek, cismin veya sürecin doğrudan veya yansımış görüntüsünün hangisinin doğrudan, hangisinin yansımadan görüldüğünü ayırt edemeyiz.• Bir şeyin gerçeği ile aynadaki görüntüsü arasındaki tek fark, sağ ve solun değişmesidir.• Bunun sonucunda, tüm cisimler ve süreçler, sağ ve sol değişmelerine karşı eşit olasılıkla oluşmuşlardır. Bu mantıksal kural, çekirdek ve elektromanyetik etkileşmeler için deneylerle doğrulanmıştır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 111. Ayna simetrisi Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 112. Anti Parçacıklar• Anti parçacığı Leibniz gibi aynadaki görüntü gibi düşünelim. Aynaya bakıldığında sağdaki ve soldaki görüntüler sadece aynadaki terslenmelerdir.• Anti parçacığın kütlesi, spini ve diğer bir çok özelliği de parçacık ile aynıdır.• Genelde bir anti parçacığın adı parçacığın önüne anti kelimesi gelmesi ile yazılır. Örneğin protonun anti parçacığı anti protondur.• Bu kurala uymayan elektronun anti parçacığı olan pozitrondur.• Anti parçacık hakkında ilginç olan evrendeki her bir maddenin anti parçacığı olmasıdır. Bu her nedense bir gizemdir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 113. Anti parçacıklar• Bir antimadde parçacık, uygun parçacık sembolünün üstüne bir çizgi çizilerek sembolize edilir.• Örneğin, proton (p), p+ şeklinde yazılır ve p– antiparçacığa sahiptir.• Bir protonun antiparçacığı antiproton, bir elektronun(e–) antiparçacığı ise pozitron (e+) olarak adlandırılır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 114. Karşıt protonlu ve nötronlu çekirdekler• Laboratuarlarda karşıt protonlarla karşıt nötronlar birleştirilerek karşıt çekirdekler elde edilebilmiş ve çok kısa bir süre içinde yok olan bu çekirdeklerin var olabildiği çok hızlı detektörler sayesinde ortaya çıkarılabilmiştir.• Bu yolla karşıt döteronlar ve karşıt helyum gözlenmiştir.• Ama ölçülebilir bir miktarda karşıt atomların ve moleküllerin biriktirilebilmesi için, oluşan karşıt maddenin bir manyetik alan içinde, normal maddeden tamamen yalıtılmış olarak uzun süre hapsedilmesi gerekmektedir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 115. Bir Soru• Acaba evren, madde ve antimadde bölgelerinden oluşan yamalı bir bohça mı?• Görünüşe göre evrende karşımadde son derece az.• Evrende madde egemen.• Neden acaba?• Karşıtmadde vardı da yok mu oldu? Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 116. Karşıt Madde• Evren’in gözleyebildiğimiz kadarında karşıt maddenin farkedilebilir miktarda var olduğu anlamına gelen hiçbir kanıt yoktur.• Dünya dışında karşımadde var mı? Karşımaddenin oluşturduğu bir yıldız varsa o da öbürleri gibi parlayacaktır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 117. Evrende Gama Işıması Mevcut• Astronomların büyük çoğunluğu, evrenin maddeden yapıldığı kanısındadır. Bazıları evrenin ilk anlarında, en az gökadalar büyüklüğünde antimadde adaları bulunduğunu, büyük patlamadan hemen sonra madde ve antimaddenin birbirini yok ettiğini, bu yok oluşun sonunda yüksek enerjili gama ışınlarının çıktığını belirtmektedir.• Gerçekten böyle bir gama ışıması vardır fakat bu ışıma hesaplananın beşte biri kadardır.• O halde acaba evrende hala yok olmayan antimadde adaları var mıdır? Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 118. Uluslarası Uzay İstasyonunda Alfa Manyetik Spektrometresi Evrende Anti madde Arıyor2000 sonunda uzaya fırlatılan uluslararası uzayistasyonunda bir de antimadde detektörü bulunmaktadır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 119. Balonla Taşınan Süperiletken Tayf Ölçer• Balon yardımıyla uzaya gönderilecek araç 2004 ve 2005 yıllarında uzayda antihelyum (antialfa) çekirdekleri arayacak.• İki ton ağırlığında balonla 37 km yukarıya çıkılacak.• Deneyin başarılı olması halinde büyük patlama kuramında öngörülen antimadde gökadalarının varlığı kanıtlanmış olacak.• Papüler Mechanics, Kasım 2003 Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 120. Karşıt madde ile ilgili Teorik Çalışmalar• Karşı-parçacıkların varlığı, kuantum mekaniği ile özel görelilik kuramının ilkelerinin doğrudan matematiksel bir sonucu olarak öngörüldü.• 1928de Cambridge’den kuramsal fizikçi P. A M. Dirac(1902-1984), bu iki fikir kümesini birleştirdi.• Dirac Denkleminin iki çözümü vardı. Birinci çözüm, elektronun negatif elektrikle yüklü olduğu diğeri ise pozitif elektrikle yüklü bir parçacığı işaret ediyordu. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 121. Dirac Denklemi benden akıllı çıktı• Matematiksel olarak bu durum, basit bir işlemle açıklanabilirdi.• X2 = 4 ün iki çözümü vardı (x = 2 veya x = -2),• Dirac, kuramına bilinmeyen bir parçacık sokmak istemediği için, ilk başta o zaman için bilinen tek artı yüklü parçacık olan protonla özdeşleştirdi. Ancak, kısa süre içinde bu pozitif parçacığın elektrondan iki bin kat daha ağır olan proton olamayacağını, doğanın artı yüklü elektronlar içermesi gerektiğini tahmin etti.• "akıllı denklemin düşü" 1932de gerçek oldu.• Yine de "denklemim benden akıllı çıktı" demekten kendini alamamıştı. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 122. Pozitronlar• Böylece Paul Dirac, alıştığımız maddenin tam tersi olan bir maddenin varlığını ortaya koymuştur.• Örneğin, antimadde, (+) yüklü elektronlara (pozitronlar) sahiptir.• Bundan iki yıl sonra, Amerikalı iki bilim adamı, R. Milikan ve C. Anderson, kozmik ışınların atmosfere girişi sırasında pozitron oluşumunun gerçekleştiğini ortaya koydular. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 123. Pozitronun Keşfi• Carl Anderson ve P.Blackettin kozmik ışınlarda pozitronu gözlemelerine (1932) değin fizikçiler anti-parçacık düşüncesine kuşkuyla yaklaşıyorlardı. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 124. Anderson’un kozmik ışınlarda pozitronu Gözlemlemesi Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 125. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 126. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 127. Antimadde Tıpta Anahtar Rolü Oynuyor• Tıpta, Pozitron Salma Tomografisi (PET) taramaları, beyin ve kalp fonksiyonlarının saptanmasında kullanılıyor.• Hastaya pozitron yayan radyoaktif madde enjekte ediliyor. Pozitronlar, yakındaki elektronlarla bir araya gelince parçacıklar yok oluyor ve bir gama ışını oluşturuyorlar ve bu ışın PET tarayıcısı tarafından algılanıp organların görüntülenmesinde kullanılıyor. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 128. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 129. PET Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 130. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 131. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 132. PET Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 133. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 134. Anti Proton ve Antinötron Keşfi• 1930 yılında Ernest Lawrence Bevatron adlı parçacık hızlandırıcısını çalıştırmayı başardı.• 1955 de E. Segre ve arkadaşları, bir milyar elektronvoltluk bir enerji ile protonları metal bir hedef üzerine çarptırmıştı.• Segre 1959 da Çok yüksek enerji ile gerçekleşen bu çarpışmadan Ernest Lawrence ve antiprotonlar ortaya çıktığını ispat Arkadaşları Bevatronda ederek Nobel aldı.• Bir yıl sonrada yine Bevatron hızlandırıcısında çalışan diğer ekip anti nötronun keşfini başardı ve Nobel ödülünü aldı.• Bu durumda tüm parçacıkların, aynı kütle fakat ters yükte, maddenin aynadaki görünümü gibi anti-parçacıkları olduğu kanıtlanmış oldu. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 135. Anti Çekirdek mümkün müydü?• Anti proton ve antinötron keşfedilmişti ama acaba bunlar birbiri ile birleşerek bir antiçekirdek oluşturacaklar mıydı?• Cevap 1965 de iki fizikçi tarafından geldi. Birisi A. Zichichi’den CERNdeki Proton hızlandırıcısını kullanarak, diğeri de L. Lederman’dan, Newyork’taki Brookhaven Milli Laboratuarındaki “Alternating Gradient Synchrotron” (AGS) isimli hızlandırıcıyı kullanarak geldi.• Anti döteron keşfedilmişti. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 136. Anti Madde Keşfedilebilir miydi?• Bir antimadde atomunun çekirdeği eksi yüklü olacak, antiproton ve antinötronlardan oluşmuş bu çekirdeğin çevresi, bir pozitron bulutuyla kaplı bulunacaktır.• Böyle bir atomun, manyetizmaya ve yüklerin ters oluşuna doğrudan bağlı özellikleri dışında tüm özellikleri, normal atomla aynı ve onun kadar kararı olacaktır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 137. Antiatom Mümkün mü?• Anti çekirdeğin keşfinden sonra doğal olarak antiatom keşfine odaklanıldı.• 1995 yılında cevap geldi. Önce CERN’de the Low Energy Antiproton Ring (LEAR) isimli bir özel makine yapıldı. Bu makine bir anlamda hızlandırıcı değil yavaşlatıcı idi. Hızlandırıcıda elde edilen anti protonlar önce antiproton akümülatörde toplanıp ve LEAR makinesinde yavaşlatılarak antiprotonların birbirine yapışması sağlanacaktı.• Çok geçmeden ATHENA Projesinden Alman ve İtalyan fizikçilerden oluşan bir ekip 9 tane antihidrojeni yapmayı başardılar.• Gerçek bir antimadde yapılmış oldu Prof.Dr. İbrahim USLU
  • 138. Kaynaklar• Bu sunumda M. Ayhan ZEREN’in “Atomlar ve Moleküller” isimli kitabından yararlanılmıştır. Prof.Dr. İbrahim USLU