Skip to content Skip to navigation

Proton ve Nötronun Kütleleri

Dr. Mahir E. Ocak
27/04/2015 - 20:33

Atom çekirdekleri, proton ve nötronlardan oluşur. Kuark olarak adlandırılan temel parçacıkların bir araya gelmesiyle oluşan bu yapı taşları, baryon olarak adlandırılan parçacık ailesinin üyeleridir. Elektriksel olarak yüklü olan protonlar iki yukarı kuark ve bir aşağı kuarktan oluşurken yüksüz nötronlar bir yukarı kuark ve iki aşağı kuarktan oluşur. Yapıları farklı olan proton ve nötronun kütleleri de doğal olarak farklıdır.

Atomların kararlı bir yapıya sahip olması nötronların protonlardan daha ağır olmasının sonucudur. Serbest haldeyken kararsız olan nötronlar, beta ışıması yaparak kendilerinden daha hafif olan proton ve elektronlara parçalanır. Ancak protonlar, baryon grubu parçacıkların en küçük kütleli üyeleri oldukları için kararlıdır. Çünkü ışıma yaparak daha küçük kütleli parçacıklara dönüşmeleri mümkün değildir.

Ölçümler nötronun kütlesinin protonunkinden %0,14 daha fazla olduğunu gösteriyor. Eğer bu değer %0,05’ten daha az olsaydı hidrojen atomları ters-beta bozunmasıyla kolaylıkla nötronlara dönüşürdü. Ya da bu değer %0,05’ten biraz daha fazla olsaydı, Büyük Patlama’dan sonra oluşan hidrojen miktarı çok daha az, helyum-4 miktarı ise çok daha fazla olurdu. Dolayısıyla ilk yıldızlar Büyük Patlama’dan sonrakine benzer bir biçimde oluşmazdı. Bunların yanı sıra eğer nötronun kütlesi protonunkinden çok daha büyük olsaydı, nötronlar çok daha hızlı bir biçimde proton ve elektronlara parçalanırdı. Böylece yıldızlardaki çekirdek tepkimeleri ve dolayısıyla ağır atomların sentezlenmesi hayli zorlaşırdı. Kısacası bugün gözlemlediğimiz evren, proton ile nötronun kütleleri arasındaki ufak farkın doğrudan bir sonucudur.

Uluslararası bir araştırma grubu, proton ve nötronun kütleleri arasındaki farkı kuramsal yöntemler kullanarak hesapladı. Kuantum kromodinamiği ve kuantum elektrodinamiğine dayalı bu hesaplar sırasında yeni bir benzetim tekniği de geliştirildi. Bu ve geçmişte yapılan çalışmalar, proton ve nötronların kütlelerinin büyük ölçüde ve Einstein’ın E=mc2 formülüyle uygunluk içinde kuarkların enerjilerinden kaynaklandığını gösteriyor. Esasen elektrik yüklü protonları çevreleyen elektrik alan, protonların kütlesini yüksüz nötronlarınkine göre yaklaşık %1 oranında artırıyor. Ancak kuarklar arasındaki kütle farkı nötronların protonlardan yaklaşık %0,14 daha ağır olmasına neden oluyor. Kuramsal hesaplar yoluyla elde edilen bu sonuçlar, 1972 yılında Harald Fritzsch, Murray Gell-Mann ve Heinrich Leutwyler tarafından geliştirilen ve güçlü etkileşimi açıklayan kuantum kromodinamiği kuramını destekliyor.

İlgili İçerikler

Fizik

Yüzeylerine gelen güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştüren düzeneklere güneş gözesi adı verilir. Işık enerjisini elektrik enerjisine, elektrik enerjisini de hareket enerjisine dönüştüreceğimiz bir etkinlik ile güneş gözelerinin verimliliğini ölçmeye çalışacağız.

Fizik

Bilim Genç Fotoğraflar köşesinde şubat ayında objektiflerinizi etrafınızda gerçekleşen değişime ve çevrenizdeki harekete odaklamanızı istemiştik. Oylamalar sonucunda şubat ayının en beğenilen fotoğrafı Ahmet Utkan Ünal’a ait "An"ı Durdurmak oldu.

Fizik

ODTÜ RÜZGEM’in Kurucu Başkanı ve Müdürü olan Prof. Dr. Oğuz Uzol ile RÜZGEM’de gerçekleştirilen araştırmalar ve RÜZGEM’de inşa edilen Büyük Rüzgâr Tüneli Projesi ile ilgili bir söyleşi gerçekleştirdik.

Fizik

Prof. Dr. Fuat Sezgin, İslam Uygarlığında Mimari, Geometri, Fizik, Kimya kitabında karanlık kutu için ayrı bölüm ayırmış. Sezgin, kitabında İbnü’l-Heysem’in karanlık kutu ile ilgili incelemelerine yer veriyor.

Fizik

2019 yılı TÜBİTAK Efficiency Challenge Elektrikli Araç Yarışları başvuruları başladı. Başvurular 7 Mart’a kadar devam edecek. Yarışlar 16-22 Eylül 2019 tarihleri arasında İstanbul Atatürk Havalimanı’nda gerçekleştirilecek.

Fizik

Basit makineler, çok az parçadan oluşan ve genellikle tek bir kuvvetin kullanıldığı araçlardır.

Fizik

Kitap ödüllü Bilim Genç Fotoğraflar köşesinde şubat ayının konusu “Hareket”. Fotoğraflarınızı Bilim Genç’te paylaşırken açıklama bölümüne #Hareket etiketini eklemeyi unutmayın!

Fizik

Elektrik ve elektronik mühendisliğinde biyomalzeme tabanlı fotonik aygıtlar konusundaki uluslararası düzeyde üstün nitelikli çalışmalarıyla 2018 yılı TÜBİTAK Teşvik Ödülü’ne layık görülen Dr. Sedat Nizamoğlu ile Bilim Genç ekibi olarak bir söyleşi gerçekleştirdik.

Fizik

Uluslararası Birim Sistemi’nde (SI) değişiklikler yapılmasına karar verildi. 20 Mayıs’tan itibaren geçerli olacak yeni birimlerde fiziksel nesnelere yapılan hiçbir referans kalmadı. SI’nın temelini oluşturan yedi temel birim, yedi sabit üzerinden tanımlanacak.

Fizik

Ambalaj lastiğini serbest bıraktıktan sonra bazen lastik parmağımıza çarpar ve canımızı acıtır. Peki, lastik eski haline dönerken çok hızlı bir şekilde hareket etmesine rağmen neden bazen parmağımıza çarparken bazen çarpmaz?