Skip to content Skip to navigation

Atomaltı Parçacıkların Kütleleri Nasıl Ölçülür?

Dr. Mahir E. Ocak
27/04/2016 - 16:47

Atomaltı parçacıklar çok küçük oldukları için kütleleri geleneksel yöntemlerle ölçülemez, ancak gelişmiş deneysel ve kuramsal yöntemler kullanılarak hesaplanabilir.

Elektriksel olarak yüklü olan parçacıkların kütlesini ölçmek, yüksüz parçacıkların kütlesini ölçmekten çok daha kolaydır, çünkü bu parçacıklar elektromanyetik alanlardan etkilenir. Örneğin proton ve elektronun kütlelerini ölçmek için manyetik alanlardaki hareketlerinden yararlanılabilir. Manyetik kuvvetler her zaman hareket yönüne dik oldukları için parçacıkların enerjisini değiştirmezler. Ancak parçacıkların ivmelenmesine ve hareket yönlerinin değişmesine neden olurlar. Örneğin yüklü bir parçacık hareket doğrultusuna dik ve büyüklüğü sabit bir manyetik alana girdiği zaman dairesel hareket eder. Elektromanyetik kuram ve mekanik yasaları kullanılarak yapılan hesaplar, parçacığın takip edeceği yörüngenin yarıçapının  olduğunu gösterir. Bu denklemde r yarıçap, m kütle, v parçacığın hızı, q parçacığın elektrik yükü, B ise manyetik alanın büyüklüğüdür. Dolayısıyla hızı ve elektrik yükü bilinen bir parçacığın kütlesi, büyüklüğü belli bir manyetik alandaki yörüngesinin yarıçapı ölçülerek hesaplanabilir.

Elektrik yükü taşımayan parçacıklar elektromanyetik kuvvetten etkilenmedikleri için kütlelerini belirlemek daha zordur. Örneğin nötronu keşfeden James Chadwick, nötronun kütlesini hesaplayabilmek için radyoaktif bir kaynaktan yayılan nötronların protonlarla çarpışmalarını incelemişti. Parçacıkların bu çarpışmalar sırasındaki enerjilerini ve momentumlarını ölçerek ve korunum yasalarını kullanarak nötronun kütlesini hesaplamıştı. Nötronun kütlesi çekirdek tepkimelerinden yararlanarak da hesaplanabilir. Örneğin döteryum atomunun çekirdeği olan dötron, bir proton ve bir nötron içerir. Elektriksel olarak yüklü olduğu için bu çekirdeğin kütlesi, manyetik alandaki hareketi incelenerek bulunabilir. Daha sonra protonun kütlesi, dötron çekirdeğinin proton ve nötrondan oluşumu sırasında gerçekleşen çekirdek tepkimesinin enerjisi ve kütle ile enerji arasındaki eşitliği kullanılarak nötronun kütlesi hesaplanabilir.   

İlgili İçerikler

Fizik

Hem bilimsel çalışmalar hem de günlük hayattaki pek çok etkinlik için kendi içinde tutarlı ölçüm birimlerine ihtiyaç vardır. Günümüzde bu amaçla yaygın şekilde kısaca SI olarak adlandırılan Uluslararası Birim Sistemi (Système international d’unités) kullanılsa da henüz arzu edilen düzeye erişilebilmiş değil.

Fizik

Ölçü birimlerine bir standart getirmek için 1790’larda Fransa’da metrik sistem oluşturulmuştu.

Fizik

TÜBİTAK Bilim İnsanı Destekleme Daire Başkanlığı tarafından üniversite öğrencilerine yönelik olarak düzenlenen Girişimcilik ve Yenilikçilik Yarışması, Özel Sektöre Yönelik Lisans Bitirme Tezleri Yarışması ve Öncelikli Alanlarda Üniversite Öğrencileri Proje Yarışması başvuruları bugün başladı.

Fizik

Kristal kadar berrak yağmur damlaları, turkuaz rengi okyanuslar ya da pembe göller... Hepsi sudan meydana gelmelerine rağmen renkleri farklı. Çünkü suyun rengini su moleküllerinin ışıkla etkileşiminin yanı sıra suyun içinde çözünmüş ya da asılı halde bulunan başka maddeler de etkiler.

Fizik

14. Uluslararası Masterclasses organizasyonu kapsamında Konya Bilim Merkezi’nde düzenlenen etkinlikte, Türkiye genelindeki farklı okullardan lise öğrencileri Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi’nde (CERN) gerçekleştirilen deneylerin verilerini analiz ederek parçacık fiziği alanındaki en güncel çalışmalar hakkında bilgi edinme ve CERN deneylerinin bir parçası olma imkânını yakaladı.

Fizik

Tehlikeli trafik kazalarının birçoğu sisli havalarda meydana gelir. Bu nedenle sürücüler görüş mesafesinin belirgin derecede düştüğü sisli hava koşullarında hızlarını düşürmeleri gerektiğini bilir. Ancak araştırmalar sisin, çevremizde hareket eden nesnelerin hızlarını gerçekte olduğundan farklı algılamamıza neden olduğunu gösteriyor.

Fizik

İngiliz fizikçi Stephen Hawking 76 yaşında hayatını kaybetti. Cambridge Üniversitesi’nden yapılan açıklamada kuramsal fizikçinin 14 Mart Çarşamba gününün ilk saatlerinde Cambridge’deki evinde hayata gözlerini yumduğu belirtildi.

Fizik

Sürtünme kuvveti üzerine ilk bilimsel çalışmayı 500 yıldan daha uzun bir süre önce Leonardo da Vinci yapmıştı. Da Vinci’nin vardığı sonuç, sürtünme kuvvetiyle normal kuvvet arasında doğrusal bir ilişki olduğuydu. Peki, bugün hâlâ mühendisler tarafından kullanılan bu yasa gerçekten doğru mu?

Fizik

Harvard Üniversitesi’ndeki (ABD) ve Kuantum Elektronik Enstitüsü’ndeki (Zürih, İsviçre) iki ayrı araştırma ekibi, eş zamanlı olarak dünyadaki en ince aynayı inşa etti. 

Fizik

Yenilenebilir enerji alanında çalışmalar yapan Japonya merkezli Eco Marine Power (EMP) şirketi 2019’da ilk güneş enerjisi yelkenlerini test etmeye başlamayı planlıyor. “Enerji yelkenleri” adı verilen teknoloji sayesinde gemiler hem güneş hem de rüzgâr enerjisini kullanabilecek.