Protonun Yapısı

Engin ErenYazar Antik Yunan ’ın atom konseptinden bugün modern bilimin geldiği nokta arasındaki farkları biliyoruz.

Protonun Yapısı
Bu içerik 587 kez okundu.
Engin Eren
Yazar
Antik Yunan ’ın atom konseptinden bugün modern bilimin geldiği nokta arasındaki farkları biliyoruz. Bu süreç zarfında bir çok deney yapıldı ve atom çekirdeğinde proton ve nötron dediğimiz parçacıkların var olduğu görüldü. Bu arkadaşların sayısı ve oranı ile periyodik tablodaki elementlerin özelliklerini açıklayabiliyoruz. Ve tabiki çekirdeğin etrafında dönen elektron sayısı ve dağılımı ile birlikte...

1960 ’lara geldiğimizde Murray Gell-Mann ve George Zwig ‘ ’kuark-model ’ ’i önerir. Proton ve nötronun aslında kuark dediğimiz alt yapıları olduğunu ortaya atarlar. Yani proton, aslında iç yapısında kuarkları bulunduran ve tüm özellikleri bu kuarkların (ve gluonların) etkileşmleri ve dağılımları ile belirlenen bir tür parçacıktır. Sadece proton ve nötron için değil, aslında kuarklar ‘ ’hadron ’ ’ sınıfındaki (proton gibi) tüm parçacıkların alt yapılarını oluşturur. En önemlisi de bu hadronlar, kuarkların bir araya gelmesiyle oluşmuş bir bağlı-sistemdir. (bound-state). Protonun içinde  3 tane kuark bulunur. 2 tane yukarı türünde, 1 tane de aşağı türünde kuark vardır. İçeride ‘ ’güçlü kuvvet ’ ’ ile birbirine bağlanırlar ve gluon dediğimiz kuvvet parçacığı ile etkileşim içindedirler.  

Tabiki bu modelin deneysel olarak verilerle desteklenmesi gerekiyordu. Nitekim ‘ ’derin-saçılma ’ ’ (deep-inelastic scattering) deneyleri Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) ’ta başladı. Bu deneylerde proton veya nötrona, iç yapısı olmadığını bildiğimiz lepton denen temel parçacıklar belli enerjilerde hızlandırılıp fırlatılıyor. Mesela elektron, müon veya nötrino… Saçılan leptonun momentumunu ve saçılma açısını ölçebiliyoruz. Rutherford saçılmasından farklı olarak (başka bir yazının konusu), burada saçılma ‘ ’inelastik ’ ’ oluyor ; yani protonu parçalıyorsunuz. Matematiksel olarak ifade edersek,

Bu denklemde X dedektörde gördüğümüz başka parçacıklardır. Çünkü protonun içindeki kuarkların bağlanma enerjilerini kırıp, yani onları bir nevi serbest bırakıp, başka hadronların açığa çıkmasını sağlıyorsunuz. Bu sayede gelen elektron protonun içindeki kuarklarla etkileşip başka parçacıklara dönüşüyor. Tüm veriyi analiz ettiğinizde görüyorsunuz ki proton temel bir parçacık değil ve 3 tane kuark ile kuvveti taşıyan gluonlardan oluşuyor.

1990 ’lara geldiğimizde ise protonun yapısını daha da iyi anlamak için Almanlar Hamburg ’da HERA ismindeki elektron (pozitron) - proton hızlandırıcısını bitirip veri almaya başlıyorlardı. 6.3 km çevresinde olan dairesel bir hızlandırıcıda bu sefer proton da hızlandırılıyor ve belli enerjilerde elektron (veya karşı parçacığı olan pozitron) ile çarpıştırılıyorlardı. H1 ve ZEUS ismindeki iki farklı bağımsız dedektör ise sonuçları analiz ediyordu. 1992-2007 yılları arası deney çalıştı ve protonun yapısı hakkında bugüne kadarki en keskin ve hassas ölçümleri yaptı.

HERA verisinden sonra anlaşıldı ki proton aslında sadece kuark ve bunları bağlayan gluonlardan oluşmuyor. Protonu yüksek enerjilere çıkardıkça (kendi durgun kütle enerjisinin 100 katı mertebedeki) bu 3 quarkın yanında ‘ ’deniz ’ ’ kuarkları da ortaya cıkıyor. Bu deniz kuarkları Standart Model ’de bildiğimiz diğer 3 çeşit kuark; tılsım(charm), garip(strange), alt(bottom). Bunun yanında daha yüksek enerjilere gittiğimizde protondaki gluon yoğunluğu da ciddi biçimde artıyordu. Bu şekilde fizikçiler ‘ ’parton dağılım fonksiyonları ’ ’nı (PDFs) elde ettiler. Burda parton kelimesi protonun içindeki quark veya gluon demek. Yani protonun içinde gluondan ve hangi kuarktan hangi enerjilerde ne kadar var buna cevap verebiliyoruz.

Bugün biliyoruz ki CERN ’de, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ’nda yeni fizik veya yeni bir parçacık arıyorsak Standart Model ’i, yani bildiğimiz fiziği, çok iyi anlamalıyız. Bunun yolu proton yapısını iyi anlamaktan da geçer. Yani proton-proton çarpışmalarında ortaya çıkan parçacıkları ve onun altında yatan fiziği öngörmeliyiz. Simülasyon ile çarpışmalar üretip olası ardalanı (background) çok iyi anlamalıyız. Sadece ardalan değil, olası yeni parçacık görme senaryoları hesaplanmalı. (Ki zaten hesaplanıyor). Tüm bu teori girdisi için PDF (parton dağılım fonksiyonları) bilgisi tüm hesaplamaların çok önemli bir parçasını oluşturuyor.

, Protonun Yapısı www.trakyahaber.net farkıyla sizlerle.
elektronun kütlesi proton otomobil elektronun keşfi protonun keşfi kimya nötronun keşfi
Sende Yorumla...
Kalan karakter sayısı : 500
İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR X
Sabah Namazı Buluşmalarında Süt Ve Simit İkramı
Sabah Namazı Buluşmalarında Süt Ve Simit İkramı
İstanbul’da Yağan Kar, Edirne’de Pazarı Vurdu
İstanbul’da Yağan Kar, Edirne’de Pazarı Vurdu
maltepe escort alanya escort kartal escort manavgat escort