|
08-14-2007, 03:58 PM
|
#1 (permalink) |
|
Mareşal
 
|
NÜkleer Fİzİk
NÜKLEER FİZİK
Yapay nükleer süreçlere ulaşmanın son zamanlarda insan yaşamı üzerinde yarattığı korkunç sonuçlar  «nükleer»terimine son derece olumsuz simgesel bir değer yüklemiştir: nükleer silahın geliştirilmesinden bu yana bu sözcük bazıülkelerin insanlığı yok etme gücünü hatırlatmaktadır. Bununla birlikte biz fark etmesek bile doğal nükleer tepkimelerbizi kuşatan dünyayı derinden derine biçimlendirmektedir. £SBF (European Synchrotron Raölation Faci/ity). Elektronlar Granoble'dakt (Fransa) bu senkrotronda önce doğrusal bir ttzlandınada sonra dairesel birKündınada S milyar elektronvo/tluk bir enerjiye kadar h/z/andınlır; ondan sonra stoklama halkasına (çevre uzunluğu 884 m) şmngalanır. Bu elektronlar maddenin atomGüzeyinde •gönHmesM sağlayan senkrotron /sığı yayar. CSflH'ltıLEP'Inde gerçekltftlrllen deney: ttlr Z°"ın bir kuvark bir karsıkuvarkve bir gluona bölünmesinden doğan üç huzmeli bir olay. iÇiNDEKiLER ÖZGÜN BiR ALAN NÜKLEER YAPININ KARARLILIK SINIRLARI SiHiRLi SAYILAR NÜKLEER MADDENiN HAL DENKLEMİ NÜKLEER TEPKİMELER VE NÜKLEER MODELLER Nükleer tepkimeler yaşamın ortaya çıkmasının kuşkusuz uzak ama birinci koşuludur. Mesela 1930lardan bu yana güneş enerjisinin dört protondan bir helyum çekirdeğinin oluşmasına yol açan nükleer parçalanma tepkimelerinden kaynaklandığı bi*linmektedir. Güneşin merkezinde açığa çıkan ışık veya ışın ener*jisi 15 kW/W gücündedir ve uzayda yayılıp bize ulaşmadan ön*ce güneşin yüzeyine kadar kendine bir yol açmak zorundadır. Yanardağ püskürmelerine ve yerkabuğu hareketlerine yol açan dünyanın iç ısısı da nükleer süreçlerden kaynaklanır: bu kez oluşumu sırasında dünyanın içinde kapana kısılmış radyoaktif maddelerin parçalanması sırasında açığa çıkan enerji söz konu*sudur. Bu radyoaktif rezervler tükendiğinde hiçbir süreç dünya*mızın yavaş yavaş soğumasını dolayısıyla da bugünkü vaşam biçimlerinin yok olmasını önleyemeyecektir. Nükleer fiziğin tıp*tan tarıma arkeolojiden sanayiye kadar uzanan pratik uygula*malarına gelince bunlar yavaş yavaş bütün etkinlik alanlarına yayılmaktadır.ÖZGÜN BİR ALAN 191 l'de Ernest Rutherford bir atomun içindeki elektrik yük*lerinin mekânda hep aynı biçimde dağılmış olmadıklarını göster*mek üzere çok önemli bir deney gerçekleştirdi.Atom çekirdeği Pozitif elektrik yüklü olan protonlar atom çekirdeği denilen ve yarıçapı birkaç femtometre (simgesi fm l fm = l O'15 m) olan hemen hemen küresel küçük bir top oluşturur; elektronlar çe*kirdekten birkaç on nanometre (l nm = 10'*) uzaklıkta bir ne*gatif elektrik bulutu diye düşünülebilir. Çekirdekte aşağı yu-kan protonlarla eşit sayıda olan ve elektrik yükü taşımayan nötron adlı parçacıklar bulunduğunun keşfedilmesi için yirmi168 yıldan fazla beklemek gerekmiştir. Bir nükleon (yani bir proton veya bir nötron) bir elektrondan yaklaşık l 800 kat ağır oldu- s] ğundan bir atomun kütlesinin esas bölümü çekirdekte yogimi; taşmıştır; bu nedenle çekirdeğin özgül kütlesi olağanüstü biz; değer olan 2«10Mg/cm3'e ulaşır; oysa sıradan bir maddenin öz-. gül kütlesi santimetre küpte bir gramla birkaç gram arasında* ] değişir. Bu veriler göstermektedir ki çekirdeğin kendine özgü;' bir uzaklık ölçeği vardır ve bu ölçek atomunkinden net bir bi*çimde farklıdır (10 000 kati). Bu uzaklık ölçeğiyle özel enerji ve: zaman ölçekleri de birleşir: bir çekirdeğe bir nükleon eklemek veya almak birkaç milyon elektrovoltluk (î eV l V'luk bir ge*rilime tabi olan l elektronunun enerjisidir) enerjileri harekete geçirirken bir atomun iyonlaştınlması (atomun bir elektron al*ması veya vermesi) birkaç eletrovolt ölçeğinde gerçekleşir. De*mek ki eşit kütlede nükleer bir tepkime -ister denetimli (nük*leer santrallar) ister patlayıcı (bombalar) olsun- kimyasal bir tepkimeden l milyon kat fazla enerji üretecektir. Nihayet ha*reket enerjisine (kinetik enerji) dönüştürülen l MeV'luk bir enerji eşit hızdaki bir nükleon için ışık hızının yaklaşık dört*te birine eşittir; oysa l eV'luk bir enerji eşit hızdaki bir elekt*ron için ışık hızının binde birine tekabül eder. Böylece bir nük-leonun çekirdeğin bir ucundan ötekine geçmesi için sadece l O"32 sn gerekir.Demek ki çekirdeğe özgü ve nükleer Eziği tanımlayan bir olay*lar ölçeği vardır. Nükleer fizikten doğan parçacık fiziği temel par*çacık kavramının karmaşıklaşmasına bağlı olarak yavaş yavaş ba*ğımsız bir etkinlik durumuna gelmiştir; temel parçacık kavramını özellikle yeni parçacıklann bulunması ardından da temel olduğu sanılan parçacıklann aslında bileşik oldukianmn keşfedilmesine yol açmıştır; maddeyi çekirdekaltı bir ölçekte incelemek için giderek daha güçlü hırlandıncılann geliştirilmesi de gerekmiştir.Güçlü etkileşim Pozitif yükler güçlü elektrostatik itimi karşılayacak güçte bir kuvvet olmadıkça bu kadar küçük uzaklıklarda kararlı bir biçim*de bir arada var olamazlar. Gerçekten de bu kuvvet uzaklığın karesinin tersi olarak değişmekte ve aralarında 2 fm'lik bir uzak*lık olan iki proton birbirlerini iki elektronla bir atom arasında etkili olan kuvvetten 10 milyar kat büyük bir kuvvede itmekte*dir. Bundan daha da önemlisi kuvantik nitelikli etkidir: dar bir mekâna hapsedilmiş olan parçacıklar bu mekânın boyutunun karesiyle ters orantılı bir kinetik enerji elde ederler: bu enerji bi*zim iki proton misalinde 10 MeV dolaylarındadır (burada Hc-isenherg belirsizlik bağıntılarının doğrudan bir sonucu söz konusu-dur). Bu iki etkiyi karşılayacak bir güç gereklidir. Burada nükle*er ölçekte tamamen göz ardı edilebilir bir kuvvet olan kütle çe*kimine başvurulamaz: kütle çekimi bir çekirdeğin içindeki iki proton için elektrostatik itimden l O34 kat daha zayıfurlÇekirdeğin bütünlüğünü sağlayan güçlü etkileşim denen özel bir etkileşimdir mikroskobik açıdan bakıldığında nükleonlar fi-on veya mezon k denen parçacık alışverişlerinde bulunurlar; bu kendini erimi pionun kütlesine doğrudan bağlı olan bütünüyle çekici bir kuvvetle gösterir. 1935'te tasarlanan bu kuramsal sü*reç yaratıcısı Yukava Hideki'ye. 1949 Nobel Fizik Ödülü'nü ka*zandıracaktır. Pion 1947'de deneysel olarak saptanmıştır
|
|
    
|
 |
| Etiketler |
| • nükleer fizik • nükleer fizik nedir? • nükleer tepkimeler ve nükleer modeller |
| Konuyu Toplam 1 Üye okuyor. (0 Kayıtlı üye ve 1 Misafir) | |
| Seçenekler | |
| Stil | |
|
|
Normal
