Bölüm 30- Kuantsal Enerji Aleminden atomlu-moleküllü maddeler alemine geçiş

yasliProf. Dr. İsmet GEDİK

Dünyamızın geçmişinin kayıtlarının bulunduğu Jeolojik katman verileri dünyamızın yaklaşık 4.6 milyar yıl önce oluşmaya başladığını ortaya koyar. Ondan önceki zamanlar hakkında ise fizik ve astrofizik araştırmaları bilgi vermektedir.


O bilgilere göre de evrensel sistem 10-13 milyar yıl önceleri kuantsal sistem denilen enerji öğelerinden oluşmaktadır.


Yani evren bir hiçlikten değil, bir enerji sisteminden oluşmaktadır.

çmavi


Şimdi bu çok eski geçmişimiz hakkında pek bir şey bilmediğimizden, biraz masalsı olarak konuyu ele alalım.

Evvel zaman içinde- kalbur saman içindeyken ve dünyamız, Güneşimiz ve gökteki yıldızlar oluşmamışken evrende çok ama çok küçük enerjik öğeler (canlılar) varmış.

Bunlar o kadar küçüklermiş ki, boyları 1.6×1035 (10 üzeri eksi (-) 35) metre imiş.

Çok sıfırlı sayılar kısaltılmış olarak şöyle gösterilir:

Bin = 1.000 = 10

Binde-bir = 10-3

Milyon = 1.000.000 = 106

Milyonda-bir = 10-6

 Dolayısıyla 10−35  değeri, 35 sıfırlı bir değerin sadece biri (burada 1.6) demektir. 

Bu mini-minnacık canlıların ömürleri o kadar kısa imiş ki saniyenin kuintilyonda-birden daha kısa süreçlerde doğup- ölürlermiş.

Kuintilyonda-bir = 0.000.000.000.000.000.001. Bu kadar kısa süreye verile isim ise atto-saniyedir.

Bu kadar küçük değerli sayıların kısa gösterim şekli ise şöyledir: 10-18 Bu kısa gösterim ise şöyle okunur: 10 üzeri eksi (-) 18.

Bu mini-minnacık canlılar o kadar hızlı hareketliymişler ki, saniyede 300.000.000 metre yol alabiliyorlarmış.

Atom-altı-öğeler iki gruba ayrılır: Fermiyon, genelde kütlesi olan atom-altı öğelerine verilen isimdir. Boson (bozon) ise foton (ışık) gibi kütlesi olmayan ama enerji (veya yaptırım potansiyeli, yani bilgi) sahibi olan atom-altı öğeleridir.

Laboratuvar deneyleri, kütlesi olmayan foton denilen kuantsal öğelerin gamma ışınları gibi çok enerjik olanlarının bir atom-çekirdeği çevresinden geçerlerse, pozitron ve elektron gibi kütlesi olan fermiyon öğelerine dönüştüklerini göstermektedir. Bu olaya pair production = çift-üretimi denilmektedir. Yani enerji madde ve anti-maddeye dönüşebilmektedir.


1.png
Şekil 93“Pair-production = çift-üretimi“ denilen olayla enerji madde dediğimiz öğelere dönüşebilmektedir.


Enerjinin korunumu yasası, bir çift fermiyonun oluşturulması için gereken minimum foton enerjisini belirler: bu eşik enerjisi, oluşturulan fermiyonların Toplam Durgunluk enerjisinden daha büyük olmalıdır.

Bir elektron-pozitron çifti oluşturmak için, fotonların toplam enerjisi, en az 2mec= 2 × 0.511 MeV = 1.022 MeV olmalıdır; bu değer yumuşak gama ışını fotonlarına karşılık gelen bir enerji değeridir. (me, bir elektronun kütlesidir ve c, vakumdaki ışığın hızıdır).

Proton ve antiproton gibi çok daha büyük bir çiftin oluşturulması, 1.88 Gev’den (sert gama ışını fotonları) daha fazla enerjiye sahip fotonlar gerektirir. Fotonun enerjisi Einstein’ın denklemine göre parçacık kütlesine dönüştürülür, E = mc2; burada E enerjidir, m kütledir ve c ışığın hızıdır.

Foton, üretimin gerçekleşmesi için bir elektron ve pozitronun geri kalan kütle enerjilerinin toplamından daha yüksek enerjiye sahip olmalıdır (2 ≈ 511 keV = 1.022 MeV, 1.2132 pikometrelik bir foton dalga boyu ile sonuçlanır).

Foton, momentumun korunmasını karşılamak için bir çekirdeğin yakınında olmalıdır, çünkü boş alanda üretilen bir elektron–pozitron çifti hem enerjinin hem de momentumun korunmasını tatmin edemez. Bu nedenle, çift üretimi gerçekleştiğinde, atom çekirdeği bir miktar geri tepme alır.

2.png

Şekil 94: Yüksek enerjili fotonların madde ve antimaddeye dönüşümleri laboratuvarlarda gözlenebilmektedir.


Şekil 2 m yüksekliğindeki bir atom-altı-öğeleri gözlem odası görüntüsüdür. Şekilde gözlem odasında gama–ışınlarının nasıl madde ve antimaddeye dönüştükleri görülmektedir.

Gözlem odasına üstten gama ışınları girerler. Bu ışınlardan bir tanesi (A) noktasında bir atom çekirdeğiyle karşılaşır ve enerjisi maddeye dönüşür ve üç yeni öğe açığa çıkar.

  • Bunlardan bir tanesi negatif-manyetik kutba doğru yönelip, dönerek ilerler ve saatin tersi yönünde bir spiral iz bırakır (pozitron).
  • Diğeri pozitif-manyetik kutba yönelir; saat yönünde dönen spiral bir iz bırakır (elektron).
  • Üçüncüsü yine bir elektrondur ve kısa turlu bir spiral yapmaksızın ilerlemesini sürdürür.

 (B) noktasında etkileşime giren gama ışını da yine bir elektron-pozitron çifti oluşturur, ancak bu çift çok daha enerjik olduklarından, spiral şekilde değil, hafif bir bükülme ile ilerleyen bir iz bırakırlar.

Görüldüğü üzere madde üretecek ışının enerji potansiyelinin, oluşturulacak madde- antimadde çiftinin durgunluk kütlesinden daha fazla bir enerjiye sahip olması temel koşuldur.

Bu olay ters yönde de işlemekte, elektron ve pozitron birbirleriyle birleşince (çarpışınca) foton denilen kütlesi olmayan enerji kümelerine dönüşebilmektedir. Yani madde ve antimaddesi birleşince, enerjiye dönüşmektedir.

İşte evrensel sistemin başlangıcındaki bu enerji kümeleri, “pair production = çift-oluşturma” yöntemiyle madde ve onun antimaddesini üreterek, doğadaki maddi varlıkları oluşturmaya geçtikleri, yukarıda açıklanan zaman oluşum aşamalarından anlaşılmaktadır.

Devamı var.

Bir Cevap Yazın

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

%d blogcu bunu beğendi: