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

Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi’nin (CERN) lisans ve yüksek lisans öğrencilerine yönelik düzenlediği CERN yaz öğrenci programı (CERN openlab) başvuruları 31 Ocak’a kadar devam ediyor.

Fizik

"Evren genişliyor" dediğimizde aklımıza evrenin en uç noktasının hiçliğe doğru gittiği gibi bir düşünce gelebilir. Oysa evrenin genişlemesini bir balonun şişmesine benzetmek daha doğru olabilir.

Fizik

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun atık malzemeler kullanarak dişli çarklarda kuvvetin nasıl aktarıldığını gösteren bir düzenek tasarlayacağız.

Fizik

ABD’deki Ulusal Standartlar ve Teknolojiler Enstitüsü’nde (NIST) çalışan Andrew Ludlow ve arkadaşları bugüne kadar geliştirilmiş en hassas atom saatini üretti. Yeni saat o kadar hassas ki on dört milyar yılda sadece bir saniye sapıyor. Konu ile ilgili bir makale Dr. W. F. McGrew ve arkadaşları tarafından Nature’da yayımlandı.

Fizik

Avusturalya’daki Monash Üniversitesi’nde çalışan bir grup araştırmacı, bir topolojik yalıtkanın iletken ve yalıtkan halleri arasındaki geçişlerini elektrik alan yardımıyla kontrol etmeyi başardı. Dr. James L. Collins ve arkadaşlarının yaptığı araştırmanın sonuçları Nature’da yayımlandı.

Fizik

Elektrik telleriyle taşınan yüksek akım hem insanlar hem de hayvanlar için hayli tehlikelidir. Peki, elektrik tellerine konan kuşlar bu durumdan neden zarar görmez? 

Fizik

CERN araştırmacılarının geliştirdiği mıknatıs teknolojisi, kanser tedavisinde kullanılan hadron terapi yönteminin uygulanmasında karşılaşılan sorunların çözümüne katkılar sağlayabilir.

Fizik

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun atık malzemeler kullanarak sıvıların basıncı nasıl ilettiğini gösteren bir düzenek tasarlayacağız.

Fizik

Tasarla ve Yap köşesinin bu etkinliğinde maliyeti uygun atık malzemeler kullanarak esneklik potansiyel enerjisi ve kinetik enerjinin (hareket enerjisinin) birbirine dönüştüğü farklı bir düzenek tasarlayacağız.

Fizik

Boğaziçi Üniversitesi Elektroteknoloji Kulübü ve IEEE Öğrenci Kolu’nun düzenlediği Boğaziçi Enerji Zirvesi, 4 Kasım’da Albert Long Hall Kültür Merkezi’nde düzenlenecek.