, (Compton Saçılması) e e, (Çift Yokoluşu) OMÜ_FEN

Transkript

1 Göreli olmayan kuantum mekaniği yıllarında tamamlandı. Göreli kuantum mekaniğinin ilk başarılı uygulaması 1927 de Dirac tarafından gerçekleştirildi. Dirac denklemi serbest elektronlar için uygulandığında iki farklı enerji için bu denkleminin sağlandığı görüldü. Böylece positron teorik olarak keşfedildi de Anderson tarafından deneysel olarak da keşfedildi. Böylece antiparçacık kavramı ortaya çıktı. Antiproton 1955 de Berkeley deki Bevatron da keşfedildi. Sonraki yılda ise aynı yerde antinötron keşfedildi. Antiparçacık, ilgili parçacığın sembolü üzerine bir çizgi konularak gösterilir (positron, e +, hariç). p, n gibi.

2 Nötronun net yükü sıfır olmasına rağmen, bir yük dağılımına sahiptir: pozitif merkezde ve sınırlarda ve bunların arasında negatif merkez, Nötronun magnetik momenti de vardır, Antinötron için bu iki nicelik ters işaretlidir. Parçacık fiziğinde ters simetri ilkesi vardır. A B C D Reaksiyonu varsa, buradaki parçacıklar kendi antiparçacığına dönüşerek denklemin diğer tarafına geçebilirler ve bu reaksiyonda izinli olur. (Enerjinin korunumuna uymak şartı ile) OMÜ_FEN A B C D A C B D C D A B e e, (Compton Saçılması) e e, (Çift Yokoluşu)

3 Nötrinolar ( ) 1930 a dönelim. Beta bozunması olayını inceleyelim. A B e Yukarıdaki denkleme göre enerji ve momentumun korunumundan çıkan elektronların enerjisi (KM çerçevesinde) aşağıdaki gibi olmalı ma mb m e 2 E c 2mA Deneyler ise, elektronların enerjisinin tek değil sıfırdan yukarıdaki ifade ile belirlenen bir maksimum enerjiye kadar değiştiğini gösterdi

4 Bu, Beta bozunumunun 3 parçacıklı bir bozunum olduğunu ortaya koyar. Peki üçüncü parçacık nedir? Pauli ona nötron dedi (1930) Fermi yeni bir teori ortaya koydu ve bu parçacığa nötrino adını verdi (1933). (Yüksüz ve kütlesiz) n p e e ye kadar nötrinoların var olması gerektiği teorik olarak doğrulandı ama kimse deneysel olarak onların varlığını göremedi. Neden? OMÜ_FEN

5 p n e Yukarıdaki reaksiyonu gerçekleştirirsek, ki bunu reaksiyon ürünlerinin varlığı ve enerjileri ile anlarız, nötrinoları tespit etmiş oluruz li yılların oratalarında Cowan ve Reines bu işi başardı. Nötrino ve antinötrino aynı mıdır? Değilse, bunları birbirinden ayıran özellik nedir? Cevap, 1953 de Konopinski ve Mahmoud tarafından verildi: Lepton sayısı. Lepton Sayısı, L; elektron, müon ve nötrino için +1 ve pozitron, pozitif müon ve antinötrino için -1 dir. Reaksiyonlar da lepton sayısının korunumu doğal olarak ortaya çıkmış oldu.

6 e e Müon bozunumunda yayınlanan nötrino ve anti nötrinoyu birbirinden ayıran nedir? Helislikleri: nötrino sol elli, anti nötrino ise sağ ellidir. Diğer önemli bir özellik ise nötrinoların elektron ve müon için ayrı ayrı var olmalarıdır: elektron-nötrino ve müon-nötrino. L 1, 1, 1 n p e e e e L 1 e, e 1 1 e, e e e

7 Acayip Parçacıklar ( ) 1947 de temel parçacık fiziğindeki büyük problemlerin çözüldüğüne inanılıyordu, fakat müonun varlığı biraz kafa karıştırıcıydı. Bunu kim ısmarladı? 1947 nin aralığında Rochester ve Butler yeni bir sis odası fotoğrafı yayınladılar. Yüksüz Kaon u keşfettiler da Powell yüklü kaonun bozunumunu keşfetti. K 0 K

8 Kaonlardan sonra bir çok mezon daha keşfedildi:,, ve lar de Cal Tech. deki Anderson un grubu yeni bir V parçacığı keşfettiler: p Lambda proton ve nötron gibi baryon ailesine mensuptur. Proton neden kararlıdır? p e Bu cevabı Stülckelberg 1953 de baryon sayısının korunumu kanunu ile verdi: buna göre tüm baryonlar +1 baryon sayısına sahipken, bunların anti parçacıkları -1 baryon sayısına sahiptirler. Lambda dan sonra da bir çok baryon keşfedildi: lar, lar ve lar. Dikkat edilirse baryon ve lepton sayısının korunumuna karşı mezon korunumu diye bir korunum kanunu yoktur. Bazen bir mezon yok olup lepton oluşurken, bazen de bir baryonun bozunumu ile mezon oluşmaktadır. Bazı ilginç yeni baryonlar ve mezonlar da keşfedildi ve bunlara acayip parçacıklar denildi. Bunların acayip olarak isimlendirilmesinin nedenlerinden en önemlisi ise bunlar çok hızlı bozunan (10-23 ) parçacıklardan üretiliyorken, kendilerinin bozunumları ise oldukça yavaştır (10-10 s). Bu parçacıklar güçlü nükleer kuvvetler vasıtası ile üretiliyorken, bozunumları zayıf kuvvetler aracılığıyla olur. Acayip parçacıklar çiftler halinde üretilirler.

9 1953 de yeni bir sayı ortaya çıktı: Acayiplik. Bu sayı herhangi bir güçlü etkileşimde korunurken, zayıf etkileşimde korunmamaktadır: p K K K p K n K lar için S=+1 iken sigmalar ve lambda için S=-1 dir. Diğer sıradan parçacıklar için ise S=0 dır. Öte yandan bu parçacıklar bozunurken acayiplik korunmaz: p 0 p n Acayiplik sadece hardronlar için geçerli bir kavramdır. Leptonların acayipliği yoktur. Çünkü leptonlar güçlü kuvvetleri hissetmezler. Çok sayıda parçacığın keşfi tam bir kaosa dönüştü. Bunları yeni bir şekilde sınıflandırmaya ihtiyaç vardı.

10 Sekiz Katlı Yol ( ) Parçacık fiziğinin Mendeleev i Murray Gell-Mann dır de Sekiz Katlı Yolu tanımlamıştır. Sekiz Katlı Yol baryon ve mezonları yüklerine ve acayipliklerine göre sıralayan acayip geometrik şekillerdir. Sekiz en hafif baryon için. Sekiz en hafif mezon için

11