Temel Parçacık Dönüşümleri

0
1174

Bu yazımda temel parçacık dönüşümleri hakkında bilgi vereceğim. Önceki yazımızda atom altı parçacıkları ve özelliklerini yazmıştık. Şimdi ise bu atom altı parçacıkların aralarındaki etkileşimleri (bozunmalar ve dönüşümler (temel parçacık dönüşümleri) inceleyelim.

kuark nedirYapı merdivenimize tırmanışımıza normal maddede bulunan iki kuark (fizikçiler onlara kuark tatları diyor) tipinden bahsederek başlayacağım. Bu kuaklar aşağı kuark ve yukarı kuarktır. Bir proton iki yukarı kuark ve bir aşağı kuarktan oluşmuş olmasına karşın onun biraz daha ağır kuzeni nötron, iki aşağı kuark ve bir yukarı kuarktan oluşmuştur.

Kuarkların kırmızı, yeşil ve mavi renkleri onları bir arada tutan bir özellik verir. O kuarkların, birbirlerini proton ve nötronun içinde bir arada durmalarını sağlayan renk yük özelliğidir. Bu proton ve nötronlar periyodik tablodaki her elementin çekirdiğini oluşturabilecek şekilde bir arada bulunabilirler. Çekirdekteki tek proton, hidrojen yapar 2 proton, helyum 6 proton ise karbon oluşturur.

Nötronlar protonların bir arada durmasına yardım eder. Elektrik yüklerinden dolayı, eğer nötronlar olmasa idi protonlar birbirlerini çok güçlü bir şekilde iteceklerdi ve daha ağır elementler oluşmayacak idi. Yaklaşık olarak her bir elementte nötron sayısı kadar nötron bulunur. Artı yüklü bir proton, bir nötron ve bir elektron yakaladığında atomlar oluşur. Nötr atomlar her proton için bir elektron yakalar. Hidrojen bir elektrona sahiptir, helyum ise 2 elektrona sahiptir.

Kuark Dönüşümleri: Resimde gördüğünüz aşağı kuarkın, yukarı kuarka dönüşüm sırasında geçirdiği aşamalardır;

  • 1. aşamada resimde gördüğünüz 2 aşağı 1 yukarı kuarkdan oluşan nötron çekirdeğidir.
  • 2. aşamada aşağı kuark , yukarı kuarka dönüşüyor. Bu dönüşme sırasında -1/3 elektrik yükü olan aşağı kuark +2/3 olan yukarı kuarka dönüşüyor ve ortaya elektrik yükünün dengelenmesi için -1 yüklü olması gerekiyor.
  • 3. aşamada W bozonu oluşuyor ve nötron ,protona dönüşüyor. Yukarı kuark ,aşağı kuarktan ağır olduğu için kütlenin korunumu ilkesi bu reaksiyonda geçirsiz kalıyor. Einstein’in E=mc’2 ilkesi göre bu reaksiyon gerçekleşebilir olduğunu gösteriyor. Dolaylı olarak ortaya çıkan W bozonu sanal parçacık olmak zorunda.
  • 4. aşamada Bozonlar çok kararsız oldukları için ortaya çıkan W bozonu hemen bozulup elektron ve elektron karşıt nötrinosuna dönüşüyor.

 Parçacık Dönüşümleri

kuark dönüşümleri

Not: Bu reaksiyonun tersi nötron yıldızlarında gerçekleşmektedir. Nötron yıldızlarında kütle çekim kuvvetine yenik düşen elektronlar çekirdeğin yapısında bulunan protonlara çarpar ve protonlarla reaksiyona girer.
Bu etkileşim sonucunda proton, nötrona dönüşür.

Kuark Yok Edilişleri

kuark yok edilişleri

Bir proton ile karşıt protonunun çarpışması sonucunda ortaya gluon bulutu çıkıyor. Üst kuarkın kütlesi, protondaki kuarkların kütlesinden fazla olduğu için ortaya çıkan gluonlar sanal parçacık olmak zorundadır.(Gluon: Güçlü etkileşimi sağlayan parçacıklardır.) Daha sonra bu ortaya cıkan gluonlar yüksek enerjiye sahip oldukları için üst kuark ve karşıt üst kuarka dönüşürler.
Oluşan karşıt üst kuarklar kütlesi çok yüksek olduğu için pek fazla ömürleri yoktur ve hemen onlarda iki W bozonu aracılığıyla bir alt kuarkla karşıtına dönüşüyorlar.

Lepton Bozunmaları; Leptonların arasında güçlü etkileşim kuvveti olmadığı için kuarklar gibi bir arada bulanımıyorlar karşıt parçacıkları ile sürekli etkileşime girip bozunuyorlar.

Elektron-Pozitron Yokedilişi:

Çarpışan elektron ile pozitronun etkileşimi sonucunda birbirini yok ederek zayıf etkileşimin taşıyıcısı olan Z bozonu yada elektromanyetik etkileşimin taşıyıcısı olan Gama ışını ortaya çıkar. Ortaya çıkan bu parçacıklar tılsım kuarkla, karşıt tılsım kuarkı oluşturuyor.

Oluşan bu tılsım kuarkların kütlesi çok büyük olduğundan hemen bozunurlar ve devam eden birkaç reaksiyonun sonunda iki adet D mezonu ve karşıt D mezonu oluşuyor.

Not:Çarpışan elektron ve pozitronun toplam kütlesi oluşan tılsım kuarkların kütlesinden küçük olduğu için ortaya çıkan Z ve Gama ışını sanal olmak zorundadır.

Düşünceleriniz Nedir?