LECTURE NOTES DERS NOTLARI

Transkript

1 LECTURE NOTES DERS NOTLARI EDITORS / EDİTÖRLER: CÜNEYT ÇELİKTAŞ, AZİZ KURT, NURGÜL HAFIZOĞLU, GÖKÇE ARAT, OSMAN AZMİ BARUT

2 Bilime, Bilimsel Araştırmaya önem vermeyen ve bundan dolayı ileri teknolojileri üretemeyen ülkelerin, varlıklarını sürdürebilmeleri mümkün değildir. Prof. Dr. Baki AKKUŞ II

3 Değerli UPHDYO X Katılımcıları, Türk Fizik Derneği olarak 2005 Dünya Fizik Yılı ndan itibaren düzenlemekte olduğumuz parçacık hızlandırıcıları ve detektörleri yaz okulları nın bu sene onuncusunu düzenlemenin mutluluğunu yaşamaktayız. Dileğimiz, artık gelenekselleşen bu yaz okulunun önümüzdeki yıllarda da artan bir ilgiyle devam etmesidir. Yaz okulunun birincisi 4-9 Temmuz 2005 te Ankara Üniversitesinde, ikincisi Eylül 2006 da, üçüncüsü Eylül 2007 de, dördüncüsü 2-5 Eylül 2008 de, beşincisi 29 Ağustos -3 Eylül 2009 da, altıncısı 2-7 Eylül 2010 da, yedincisi Ağustos 2011 de, sekizincisi Eylül 2012 de, dokuzuncusu ise Eylül 2013 de Bodrum Belediyesi Nurol Kültür Merkezi, OASIS, Bodrum da gerçekleştirilmiştir. TÜBİTAK, Işık Üniversitesi, İstanbul Üniversitesi, Ege Üniversitesi ve Türk Fizik Derneğinin ortaklaşa düzenleyeceği ve Bodrum Belediyesinin ev sahipliğinde, Temmuz 2014 tarihleri arasında gerçekleşecek olan X. Uluslararası Katılımlı Parçacık Hızlandırıcıları ve Detektörleri Yaz Okulu nda sadece konuyla ilgili özellikle güncel bilgilerin yer alacağı dersler ve derslerden sonra deneylerin yapılması planlanmıştır. Organizasyonun hazırlanmasında emeği geçen Bilim Kurulu Başkanı Prof. Dr. İsa DUMANOĞLU, Düzenleme Kurulu Başkanı Doç. Dr. Cüneyt ÇELİKTAŞ, Yaz Okulu Koordinatörü Aziz KURT başta olmak üzere organizasyonda emeği geçen ve canla başla çalışan bütün arkadaşlara teşekkürü bir borç bilirim. Ayrıca yaz okulunun gerçekleşmesi için bizlere katkı sağlayan Bodrum kaymakamlığı, Bodrum Belediyesi, TÜBİTAK, Işık Üniversitesi, İstanbul Üniversitesi, Ege Üniversitesi, THM, Pearson, Renko, Rentech ve NEL Elektronik e teşekkür ediyorum Bilimsel Eğitim Etkinliklerini Destekleme Programı ile X. Uluslararası Katılımlı Parçacık Hızlandırıcıları ve Detektörleri Yaz Okulu nu desteklediği için TÜBİTAK a teşekkürü bir borç bilirim. Bu organizasyonumuzda bizlerden desteğini esirgemeyen Bodrum Kaymakamı Sayın Dr. Mehmet GÖDEKMERDAN a, organizasyonun başarılı geçmesi için bizlere destek veren Sayın Bodrum Belediye Başkanı Mehmet KOCADON a ve Bodrum Belediyesi Meclis Üyesi Sayın Hüseyin YILDIZHAN a teşekkürü bir borç biliyorum. Yaz Okulu nda ders anlatmayı kabul eden sayın hocalarımıza ve değerli katılımcılara teşekkür eder, bir doğa harikası olan Ege Bölgesi nin güzide turizm, kültür, sanat ve bilim merkezlerinden biri olan Bodrum ilçemize hoşgeldiniz der; yaz okulunun hepimiz adına başarılı geçmesini dilerim. Prof. Dr. Baki AKKUŞ Türk Fizik Derneği Başkanı President of the Turkish Physical Society III

4 Değerli UPHDYO 10 Katılımcıları, Bu yıl Bodrum da onuncusunu düzenlediğimiz ve artık geleneksel hale gelen TFD Ulusal Parçacık Hızlandırıcıları ve Dedektörleri Yaz Okulu na hoş geldiniz. Sizleri aramızda görmekten mutluluk ve kıvanç duymaktayız. Okulumuzun ilk düzenlendiği 2005 yılından günümüze kadar ülkemizde önemli gelişmeler oldu. Çok yakın bir zamanda ülkemiz de yeni bir hızlandırıcıya sahip olacak. Türk Hızlandırıcı Merkezi Projesi çerçevesinde Gölbaşı nda tesisler kurulmaya başlandı. Ayrıca TAEK öncülüğünde de bir proton hızlandırıcı merkezi kuruldu ve çalışmaya başladı. Bu yıl nihayet yıllardır hayalini kurduğumuz CERN üyeliği konusunda en ciddi adım atıldı ve Sayın Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanı Taner Yıldız CERN e asosiye üye olmak için sözleşmeyi imzaladı. Gönlümüz tam üyelikten yanaydı. Bunun da en yakın zamanda gerçekleşeceğine olan inancımız daha da arttı. Bu gelişmelere daha önce düzenlenen okulların katkısının önemli olduğuna inanıyorum. Bu gelişmeler ışığında yetişmiş genç eleman gücüne olan ihtiyacımız da gittikçe artmaktadır. Bu konuda hepimizin omuzlarına önemli bir sorumluluk binmiştir. Bu sorumluluğun bilincinde olarak hepimizin elinden gelen katkıyı ortaya koyacağına olan güvenim tamdır. Okulumuzda hızlandırıcıdan dedektörlere ve dedektör fiziğinden parçacık fiziğine çok değişik konulara değinilecek ve imkanların el verdiği ölçüde de bunların uygulamasını içeren deneyler yaptırılacaktır. Bu kadar geniş bir yelpazeyi kapsaması açısından da okulumuz oldukça önemlidir. Sizlerin bu fırsatı en iyi şekilde değerlendireceğinize olan güvenim tamdır. Bu okulun düzenlenmesinde emeği geçen herkese, bizi güler yüzleriyle yıllardır karşılayan Bodrum Belediye Başkanlığına, bu okulu geleneksel hale getiren Türk Fizik Derneğine, değerli katkılarını esirgemeyen Bilim Kurulu na, değerli zaman ve emeklerini ortaya koyan Düzenleme Kurulu na ve verdikleri ders ve düzenledikleri deneyleri büyük özveriyle hazırlayan saygıdeğer meslektaşlarıma, desteklerini esirgemeyen bütün kurum ve kuruluşlara ve de buraya bir şeyler öğrenip ülkesi için faydalı işler gerçekleştirmek için gelen siz sevgili öğrencilerimize en içten duygularımla teşekkür ederim, tüm çalışmalarınızda başarılar dilerim. Ek olarak 2229 Bilimsel Eğitim Etkinliklerini Destekleme Programı kapsamında 10. Uluslararası Katılımlı Parçacık Hızlandırıcıları ve Dedektörleri Yaz Okulu nu desteklediği için TÜBİTAK a teşekkürü bir borç bilirim. Prof. Dr. İsa DUMANOĞLU UPHDYO 10 Bilim Kurulu Başkanı IV

5 Değerli Hocalarım, Sevgili Öğrenciler, Türk Fizik Derneği ve çok değerli akademisyenlerimizin katkıları ile 2005 yılından bu yana düzenli olarak gerçekleştirilen ve artık geleneksel hale gelmiş olan Parçacık Hızlandırıcıları ve Detektörleri Yaz Okulu nu onuncusunu bu yıl Temmuz 2014 tarihleri arasında Bodrum da gerçekleştirmekteyiz. Bu yılki yaz okuluna katılan tüm hocalarımıza ve öğrencilerimize öncelikle hoşgeldiniz diyerek hepinizi saygı ve sevgilerimle selamlıyorum. Siz öğrencilerimize ders vermek, sizlerin ilgi ve bilgilerini artırmak için zaman ayıran, ders notu hazırlayan, büyük fedakarlıklarla her türlü yardımda bulunan, yaz tatilini sizlerle geçirmeyi kabul eden, yurt içinden ve dışından gelen tüm eğitmenlerimize yürekten teşekkürlerimi sunarım. Her yıl olduğu gibi bu yıl okulumuzun düzenlenmesinde emeği geçen başta Türk Fizik Derneği (TFD) Genel Başkanı Prof. Dr. Baki Akkuş ve Yönetim Kurulu üyeleri olmak üzere, Bilim Kurulu ve Düzenleme Kurullarında görev alan tüm hocalarımıza, genç çalışma arkadaşlarımıza ve öğrencilere de teşekkür ediyorum. Ayrıca yaz okulunu Bodrum'da düzenlememizde katkılarından dolayı Muğla Valisi, Bodrum Belediye Başkanı, Bodrum Kaymakamına ve destek veren tüm kurum, kuruluş ve şirket yöneticilerine hepimiz adına şükranlarımı sunarım. Ek olarak, 2229 Bilimsel Eğitim Etkinliklerini Destekleme Programı kapsamında 10. Uluslararası Katılımlı Parçacık Hızlandırıcıları ve Dedektörleri Yaz Okulu nu desteklediği için TÜBİTAK a teşekkürü bir borç bilirim. Dünyadaki gelişmiş ülkelere bakıldığında, bu ülkelerin bilim ve teknolojiye büyük önem verdikleri görülmektedir. Bunun bir örneği Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi (CERN) olarak verilebilir. Bu araştırma merkezinde kullanılan dedektör çeşitleri gibi tüm elektronik cihazlar konu üzerindeki yoğun çalışmaların bir sonucu olarak ortaya çıkarılmıştır. Doğaldır ki bu araştırmaların hiçbiri yeterli bilgi birikimi ve alt yapı oluşturulmadan meydana getirilemez. İşte bu sebeple öğrencilerimizin ilgilerini, bilgilerini, deneyimlerini ve ufuklarını artırmak, kendilerine hocalarımızın yardımlarıyla rehberlik etmek, araştırma çalışmalarına yardımcı olabilmek ve her türlü katkıyı verebilmek amacıyla bu tip yaz okulları düzenlenmektedir. Bu yaz okulu vasıtasıyla öğrencilerimizin bilgi ve deneyimlerinin artırılması, ileriki hedeflerine ulaşmalarında yardımcı olunması ve ufuklarının gelişmesi hedeflenmiştir. Bu yaz okulu sadece öğrencilerimiz için değil, tüm katılımcı akademisyenlerin de birbirleriyle fikir alış verişine ve işbirliklerine vasıta olacaktır. Temel bilimlere olan ilginin azaldığı bu günlerde ülkemizin uluslararası düzeydeki araştırmalarda yer alabilmesi ve her türlü bilimsel çalışmalarda adını duyurabilmesi için yetişmiş, bilgili insan gücünün artırılması bu tip yaz okulu aktivitelerinin devamlılığı ve desteklenmesi ile mümkün olacaktır. Son olarak, 2007 yılında Isparta da meydana gelen uçak kazasında kaybettiğimiz bilim şehitlerimizi saygıyla anıyor, bu yaz okulunun gerçekleşmesinde emeği geçen herkese bir kez daha teşekkür ediyor, öğrencilerimize yaz okulunun verimli olmasını diliyorum. Saygılarımla, Doç.Dr. Cüneyt ÇELİKTAŞ UPHDYO 10 Düzenleme Kurulu Başkanı 14 Temmuz 2014 V

6 DESTEKLEYEN KURULUŞLAR / SUPPORTERS VI

7 SCIENTIFIC COMMITTEE / BİLİM KURULU İsa DUMANOĞLU Çukurova University / President of the Scientific Committee Çukurova Üniversitesi / Bilim Kurulu Başkanı ************************************* Baki AKKUŞ İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Ercan ALP Argonne National Laboratory / Argonne Ulusal Laboratuvarları Haluk DENİZLİ Abant İzzet Baysal University / Abant İzzet Baysal Üniversitesi Bilge DEMİRKÖZ Middle East Technical University / Orta Doğu Teknik Üniversitesi Mahmut DOĞRU Bitlis Eren University / Bitlis Eren Üniversitesi Eda EŞKUT Çukurova University / Çukurova Üniversitesi Maurizio IORI Sapienza University / Sapienza Üniversitesi Semra İDE Hacettepe University / Hacettepe Üniversitesi Mithat KAYA Kafkas University / Kafkas Üniversitesi Yeşim ÖKTEM İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Yaşar ÖNEL The University of Iowa / Iowa Üniversitesi Gülsen ÖNENGÜT Çukurova University / Çukurova Üniversitesi Erdal RECEPOĞLU - Turkish Atomic Energy Authority (TAEA) / Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK) Zehra SAYERS Sabancı University / Sabancı Üniversitesi Saim SELVİ Ege University / Ege Üniversitesi Saleh SULTANSOY TOBB University of Economics and Technology / TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi Ali TANRIKUT Turkish Atomic Energy Authority (TAEA) / Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK) Ömer YAVAŞ Ankara University / Ankara Üniversitesi Taylan YETKİN Yıldız Technical University / Yıldız Teknik Üniversitesi VII

8 PRESIDENT OF SUMMER SCHOOL YAZ OKULU BAŞKANI Baki AKKUŞ İstanbul University / President of the Turkish Physical Society İstanbul Üniversitesi / Türk Fizik Derneği Başkanı ******************************************* INVITED SPEAKERS ÇAĞRILI KONUŞMACILAR Ercan ALP Argonne National Laboratory, USA / Argonne Ulusal Laboratuvarları, ABD VIII

9 LECTURERS / DERS VERENLER Ercan ALP Argonne National Laboratory, USA / Argonne Ulusal Laboratuvarları, ABD Ömer YAVAŞ Ankara University / Ankara Üniversitesi Maurizio IORI Sapienza University / Sapienza Üniversitesi Cüneyt ÇELİKTAŞ Ege University / Ege Üniversitesi Latife ŞAHİN İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Ercan PİLİÇER Uludağ University / Uludağ Üniversitesi İlkay TÜRK ÇAKIR İstanbul Aydın University / İstanbul Aydın Üniversitesi Orhan ÇAKIR Ankara University / Ankara Üniversitesi İsa DUMANOĞLU Çukurova University / Çukurova Üniversitesi R. Burcu ÇAKIRLI İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Sema Bilge OCAK Turkish Atomic Energy Authority (TAEA) / Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK) Uğur YAHŞİ Marmara University / Marmara Üniversitesi Ergun GÜLTEKİN İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Mehmet BAYBURT Ege University / Ege Üniversitesi Adnan KILIÇ Uludağ University / Uludağ Üniversitesi Yeşim ÖKTEM İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Ayşegül ERTOPRAK İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Leyla POYRAZ İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Çağla ÖZTÜRK İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Ahmet Gürol KALAYCI Süleyman Demirel University / Süleyman Demirel Üniversitesi Bayram TALİ Çukurova University / Çukurova Üniversitesi Özkan ŞAHİN Uludağ University / Uludağ Üniversitesi Fatma KOÇAK Uludağ University / Uludağ Üniversitesi Özlem KARSLI Ankara University / Ankara Üniversitesi IX

10 ORGANIZING COMMITTEE ORGANİZASYON KOMİTESİ Cüneyt ÇELİKTAŞ Ege University / President of Organizing Committee Ege Üniversitesi / Organizasyon Komitesi Başkanı ********************************************** Tuba ÇONKA NURDAN Turkish-German University / Vice President of Organizing Committee Türk-Alman Üniversitesi / Organizasyon Komitesi Başkan Yardımcısı Aziz KURT İstanbul University / Coordinator İstanbul Üniversitesi / Koordinator Pervin ARIKAN Gazi University / Gazi Üniversitesi İlkay TÜRK ÇAKIR İstanbul Aydın University / İstanbul Aydın Üniversitesi R. Burcu ÇAKIRLI İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Elif Ebru ERMİŞ Ege University / Ege Üniversitesi Lidya SUSAM İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Gözde TEKTAŞ Ege University / Ege Üniversitesi Çiğdem YALÇIN İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Özlem KARSLI Ankara University / Ankara Üniversitesi X

11 LOCAL ORGANIZING COMMITTEE YEREL ORGANİZASYON KOMİTESİ Özgür AYTAN İstanbul University / President of Local Organizing Committee İstanbul Üniversitesi / Yerel Organizasyon Komitesi Başkanı Gökçe ARAT İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Amaç ASLAN İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Şahin AYDOĞDU İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Engin BOZKURT İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Gökçe ERDOĞAN İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Ayşegül ERTOPRAK İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Nurgül HAFIZOĞLU İstanbul University / İstanbul Üniversitesi M. Şehin ÖZBALAK İstanbul University / İstanbul Üniversitesi F. Çağla ÖZTÜRK İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Gülfem SÜSOY İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Mert ŞEKERCİ Süleyman Demirel University / Süleyman Demirel Üniversitesi Yasemin TANDOĞAN İstanbul University / İstanbul Üniversitesi Yağmur TURAN Ege University / Ege Üniversitesi ve İstanbul Üniversitesi Fizik Kulübü XI

12 İÇİNDEKİLER HIZLANDIRICILAR, SAVAŞLAR, TARİH VE COĞRAFYA Baki AKKUŞ 1 APPLICATION of SILICON PHOTOMULTIPLIERS in ASTROPARTİCLE DETECTOR Maurizio IORI 7 PASİF NÜKLEER İZ DEDEKTÖRLERİ İLE RADYASYON ÖLÇÜMÜ Ahmet Gürol KALAYCI 17 PARÇACIK HIZLANDIRICILARININ TİPLERİ VE KARŞILAŞTIRILMALARI Ömer YAVAŞ 34 GAZLI DEDEKTÖRLER Özkan ŞAHİN 51 POZİTRON/POZİTRONYUM ANNİHİLASYON SPEKTROSKOPİSİ Uğur YAHŞİ, Cumali TAV 59 EXPERIMENT to DETECT ULTRA HIGH ENERGY COSMIC NEUTRINOS Maurizio IORI 86 SİNTİLASYON DEDEKTÖRLERİ Fatma KOÇAK 96 DEDEKTÖR BENZETİŞİM UYGULAMALARI Ercan PİLİÇER 103 SİNKROTRON IŞINIMI VE KULLANIM ALANLARI İlkay Türk ÇAKIR 109 PARÇACIK FİZİĞİNDE OLAY ÜRETİCİLERİ VE UYGULAMALARI Orhan ÇAKIR 121 PARÇACIK FİZİĞİNDE KULLANILAN KALORİMETRELER İsa DUMANOĞLU 132 SPECT GAMA KAMERALAR Leyla POYRAZ 152 VAKUM TEKNOLOJİSİ Ergun GÜLTEKİN 173 YARI İLETKEN DEDEKTÖRLER Sema Bilge OCAK 181 TÜRK HIZLANDIRICI MERKEZİ (THM) PROJESİ Ömer YAVAŞ 197 PARÇACIK HIZLANDIRICILARINDA RF GÜÇ KAYNAKLARI VE GÜÇ İLETİMİ Özlem KARSLI 207 PARÇACIK HIZLANDIRICILARI VE IŞINIM KAYNAKLARININ DÜNYADAKİ DAĞILIMI VE GENEL UYGULAMALARI Ömer YAVAŞ 230 TEMEL ELEKTRONİK Ahmet Gürol KALAYCI 255 MİKRODENETLEYİCİ TABANLI SİSTEMLER Ahmet Gürol KALAYCI 285 NÜKLEER DEDEKTÖR VE ELEKTRONİĞİ Mehmet BAYBURT 313 PARÇACIK KAYNAKLARI Latife ŞAHİN YALÇIN 320 XII

13 DEDEKTÖR BENZETİŞİM UYGULAMALARI GEANT4 Adnan KILIÇ 340 LHC DENEYLERİ Bayram TALİ 349 PARÇACIK HIZLANDIRICILARININ NÜKLEER UYGULAMALARI Yeşim ÖKTEM 370 PARÇACIKLARIN MADDE İLE ETKİLEŞİMİ Ayşegül ERTOPRAK 390 RADYASYON VE RADYASYONDAN KORUNMA R. Burcu ÇAKIRLI 411 MAGNETLER Fatma Çağla ÖZTÜRK 423 KATILIMCI LİSTESİ 443 XIII

14 INDEX ACCELERATORS, WARS, HISTORY AND GEOGRAPHY Baki AKKUŞ 1 APPLICATION of SILICON PHOTOMULTIPLIERS in ASTROPARTİCLE DETECTOR Maurizio IORI 7 RADIATION MEASUREMENT WITH PASSIVE NUCLEAR TRACK DETECTORS Ahmet Gürol KALAYCI 17 TYPES OF PARTICLE ACCELERATORS AND COMPARISON Ömer YAVAŞ 34 GAS-FILLED DETECTORS Özkan ŞAHİN 51 POSITRON POSITRONIUM ANNIHILATION SPECTROSCOPY Uğur YAHŞİ, Cumali TAV 59 EXPERIMENT to DETECT ULTRA HIGH ENERGY COSMIC NEUTRINOS Maurizio IORI 86 SCINTILLATION DETECTORS Fatma KOÇAK 96 APPLICATIONS of DETECTOR SIMULATION Ercan PİLİÇER 103 SYNCHROTRON LIGHT AND APPLICATIONS İlkay Türk ÇAKIR 109 EVENT GENERATORS IN PARTICLE PHYSICS Orhan ÇAKIR 121 CALORIMETERS USED IN PARTICLE PHYSICS İsa DUMANOĞLU 132 SPECT GAMMA CAMERAS Leyla POYRAZ 152 VACUUM TECHNOLOGY Ergun GÜLTEKİN 173 SEMICONDUCTOR DETECTORS Sema Bilge OCAK 181 TURKISH ACCELERATOR SENTER (TAC) PROJECT Ömer YAVAŞ 197 RF POWER SOURCES IN PARTICLE ACCELERATORS AND POWER TRANSMISSION Özlem KARSLI 207 WORLD DISTRUBITION AND GENERAL APPLICATIONS OF PARTICLE ACCELERATORS AND LIGHT SOURCES Ömer YAVAŞ 230 BASIC ELECTRONICS Ahmet Gürol KALAYCI 255 MICRO CONTROLLER BASED SYSTEMS Ahmet Gürol KALAYCI 285 NUCLEAR DETECTORS AND ITS ELECTRONICS Mehmet BAYBURT 313 XIV

15 PARTICLE SOURCES Latife ŞAHİN YALÇIN 320 APPLICATIONS OF DETECTOR SIMULATION GEANT4 Adnan KILIÇ 340 LHC EXPERIMENTS Bayram TALİ 349 NUCLEAR APPLICATIONS OF PARTICLE ACCELERATORS Yeşim ÖKTEM 370 INTERACTIONS OF PARTICLES WITH MATTER Ayşegül ERTOPRAK 390 RADIATION AND RADIATION PROTECTION R. Burcu ÇAKIRLI 411 MAGNETS Fatma Çağla ÖZTÜRK 423 PARTICIPANT LIST 443 XV