Elektronun ömrü duyulmadık sayılarda
Yüklə 29,31 Kb. Pdf görüntüsü
|
| Elektronun ömrü duyulmadık sayılarda En az 66 bin “yottayıl”; evrenin yaşından 5 milyar “kentilyon” fazla...
İtalya’da bir yeraltı gözlemevindeki fizikçiler, elektronun gerçekten temel bir parçacık olup olmadığını belirlemek için yapılan deney sonunda, bu parçacığın “herhalde” kararlı, yani bozunamaz olduğu sonucuna vardılar. Bulgulara göre elektronun ömrü için alt sınır, metrik sistemdeki en yüksek ondalık birimden on binlerce kat daha uzun! Bu, evrenimizin 13.8 milyar olan yaşının milyar kere milyar katına karşılık geliyor. Parçacık fiziğinin “anayasası” denebilecek olan ve atomaltı ölçeklerde etkileşen parçacıklar ve kuvvetleri açıklayan “Standart Model” adlı kurama göre elektron, daha alt parçacıklardan oluşmayan yani parçalanıp bozunmayan temel parçacıklar arasında yer alıyor. İtalya’daki Gran Sasso yeraltı parçacık fiziği laboratuarında yapılan deneyi yürüten araştırmacıların vardıkları sonuç, evrenimizde var olan herhangi bir elektronun, en az 66.000 “yottayıl” (6.6 x 10 28 yıl), bir diğer ifadeyle 660.000.000.000.000.000.000.000.000.000 yıl sonra da var olacağı. Metrik sistemdeki en büyük ondalık birim olan Yotta, 10 24 sayısına (trilyon kere trilyon) karşılık geliyor. Bu da evrenimizin 13.8 milyarlık yaşının 5 kentilyon katı demek (1 kentilyon = 10 18 ya da 1000.000.000.000.000.000). Sıfırları tekrar tekrar saymaktan başınız dönmediyse devam: Daha ayıntılı anlatımıyla Gran Sasso araştırmacılarının yaptıkları deney, elektronun bir foton ve bir nötrinoya bozunup, elektrik yükünün korunumu ilkesini ihlal ederek Standart Model’in ötesinde yeni bir fiziğin işaretini verip vermediğini görmeye yönelik. Standart Model’de, temel doğa kuvvetlerinden elektromanyetik kuvveti taşıyan parçacık, daha basit deyimiyle “ışık parçacığı” olan foton, kütlesiz bir
parçacık. Nötrino ise temel doğa kuvvetlerinden (atom çekirdeklerindeki parçacıkları birbirine bağlayan) “güçlü kuvvet”le, elektrik yükü taşımadığı için elektromanyetik kuvveti hissetmeyip, yalnızca (atomların ve atomaltı parçacıkların başka atom ve parçacıklara dönüşmelerine yol açan) ”zayıf kuvvet” ten etkilenen, çok küçük kütleli bir parçacık. Elektron, bilinen fiziğe göre negatif elektrik yükünü taşıyan en küçük kütleli parçacık. Dolayısıyla, bozunabilir olması halinde nötrinolar gibi daha da düşük kütledeki parçacıkların ortaya çıkması lazım. Ama yukarıda belirtildiği gibi kütlesi elektrondan küçük parçacıklardan hiçbiri elektrik yükü taşımadığından, olası bir bozunma durumunda elektronun yükünün de “kaybolması” gerekiyor ki, bu da elektrik yükünüün korunumu ilkesinin ihlali anlamına geliyor. Dolayısıyla Standart Model’de elektron, bozunamaz bir temel parçacık sayılıyor. Ancak, Standart Model, deneylerle doğrulanan başarılı öngörülerine karşın fizikteki olguları açıklamakta tümüyle yeterli değil. Dolayısıyla bir elektron bozunması olayının bulunması doğanın yeni ve daha tutarlı bir resminin elde edilmesini sağlayacağından, araştırmacılar bu bozunmanın peşine düşmüşler. İşaretçi fotonun peşinde Araştırmacıların deney için kullandıkları araç, Gran Sasso laboratuarının altında, kozmik ışınlardan korunması için bir dağın altında yaklaşık 1.5 km derinde inşa edilmiş bir dedektör. Aslında Güneş’ten gelen nötrinoları yakalayıp incelemek için kurulmuş. Basit anlatımıyla, 300 ton organik (karbon içeren) sıvıyla dolu ve “çerenkov ışıması” denen özel bir ışığı belirleyip şiddetini artıran 2212 ışık yükselteciyle çevrili iç içe iki küreden oluşuyor.
derinlikte kurulu dedektörün asıl görevi, Güneş’in merkezindeki farklı füzyon tepkimeleriyle ortaya çıkan nötrinoları ayırt edebilmek. Dedektörün üzerindeki 1.4 km kalınlıktaki kaya blok, kozmik ışınlardan kaynaklı müon akısını büyük ölçüde frenlemiş. Müon akısını daha da düşürmek için küre biçimli “iç dedektör”, içi 2100 ton saf suyla dolu ve 208 ışık sensörü (ışık yükselteci) ile donatılmış,16.9 myükseklikte ve 18 m çapında kubbeli bir silindir biçimli “dış dedektör” ile korunuyor. Bu kalkan, kaya blokundan geçebilen kozmik parçacıkların yol açtığı Çerenkov ışınımını sensörler ile belirleyerek bunların ayıklanmasını sağlıyor; ayrıca kaya bloktaki radyoaktif bozunmalardan çıkan nötronları da soğuruyor. İç dedektördeyse, iç içe küre şeklinde iki naylon kılıf içinde organik sıvılar bulunuyor. Dış kılıftaki 200 ton sıvı, dış kalkandan geçen istenmeyen parçacıkları yakalayan ek bir kalkan görevi yaparken, 100 ton organik sıvıyla dolu ve 2212 sensörle çevrili iç kılıfta da, nötrino etkileşimlerinin yol açtığı Çerenkov ışınımının özelliklerine bakılarak nötrinolartın hangi tepkimelerden kaynaklandığı belirleniyor.
Gran Sasso ekibinin aradığı, varsayımsal bir elektron bozunması durumunda bir nötrinoyla birlikte ortaya çıkacağı öngörülen 256 keV (256 bin elektronvolt) enerjide bir foton. Bu fotonun, sıvıdaki elektronlardan biriyle etkileşime girmesi halinde ışık sensörlerinin yakalayacağı, “Çerenkov ışıması” denen bir ışığın ortaya çıkması gerekiyor. Fizikçiler, 2012 Ocak ayından, 2013 Mayıs’ına kadar olan sürede ışık sensörlerinin yakaladığı sinyalleri tarayarak 256 keV enerji düzeyindeki fotonları aramışlar. Ancak, dedektör içinde radyoaktif bazı maddelerin bozunmasından ya da nötrinoların sıvıdaki atomlarla etkileşiminden kaynaklanan bu enerjideki tüm fotonların belirlenip çıkarılmasından sonra, bu süre içinde hiçbir elektron bozunması işareti gözlenmemiş. Borexino dedektöründeki organik sıvıda 10 32 (100 katrilyon kere katrilyon) elektron bulunduğu hesaplandığından, araştırmacılar bir elektronun “ortalama” ömrünün minimum değerinin 6.6 X 10 26 yıl olduğu sonucunu çıkarmışlar. Borexino araştırmacılarına göre dedektördeki yabancı ışınım kaynaklarının daha da perdelenebilmesi halinde elektronun minimum yaşam süresi 10 31
yıla yükselebilir. İyilşetirmeden sonra dedektör ayrıca elektronların olası “ilave boyutlara” kaçarak kaybolması olasılığı da araştırılabilir.
Raşit Gürdilek Çerenkov Işıması
Keşfin sahibi Rus fizikçi Pavel Alekseyevich Cherenkov’un adıyla “Çerenkov Işınımı” diye adlandırılan olgu, boşlukta (vakum) saniyede 300.000 km hızla hareket eden ışığın, daha yoğun ortamlarda (Ör: hava, su, cam vb.) daha yavaş hareket etmesi ve elektrik yüklü parçacıkların, yoğun ortamdaki ışığın hızından daha hızlı giderken ışınım yaymaları ilkesine dayanıyor. Nötrino dedektörlerinde, nötrinoların, depodaki sıvı içinde son derece ender olarak bir atomla çarpışıp etkileşmesinde ortaya çıkan negatif elektrik yüklü parçacıklar, (genelde elektronlar), ya da kozmik ışınların (genelde ışık hızına yakın hızda protonlar) atmosferdeki moleküllerle çarpışması sonucu ortaya çıkan ve elektronun daha ağır bir türü olan müonlar, sıvı içinde “ışığın o ortam içindeki hızından daha hızlı olarak” yol alırken artlarında bıraktıkları türbülans, düzgün fazda bir şok dalgası halinde ışıma yapar. Çerenkov ışınımı denen bu ışınım da özel ışık sensörlerince belirlenebilir.
KAYNAKLAR: “Electron lifetime is at least 66,000 yottayears”, Physics World, 9 Aralık 2015 “Real-time solar neutrino spectroscopy atlow energies”, Max-Planck-Institut für Kernphysik, (Particle & Astroparticle Physics), https://www.mpi-hd.mpg.de/lin/research_bx.en.html “Electron”, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Electron
Yüklə 29,31 Kb. Dostları ilə paylaş:
|