bilim.tv

Bir dalganın belirli bir ortamda yayılma hızı o ortamın yapısına bağlıdır. Örneğin ışık boşlukta c hızı ile yayılırken suda 0.75c hızı ile yayılır. Yani ışığın sudaki hızı boşluğa göre 1/4 kadar daha azdır. Eğer bir parçacık suda 0.75 c'den daha hızlı hareket ederse suda bir şok dalgası oluşur. Çünkü parçacığın (örneğin elektronun) geçtiği yolda su molekülleri ile çarpışmaktadır. Her çarpışmada bir su molekül enerji kazanmakta ve daha hızlı titreşmektedir. Bu arada elektron enerji kaybedip yavaşlamaktadır.

Fakat su molekülü kazandığı enerjiyi geri salıp eski durumuna dönmek ister. Fazla enerjiyi bir foton olarak salar. Aldığı enerji oldukça fazla olduğundan (çünkü elektronun hızı ışık hızına yakındır) saldığı fotonun enerjisi de yüksek olacaktır. Böylece yüksek frekanslı mavi ışık görünür. Bu ışığa Çerenkov radyasyonu denir.

Fotonların şok dalgası yaratmalarının nedeni salınan foton dalgalarının teğet bileşeni düz bir çizgi oluşturmasından dolayıdır. Aynı durumu suda hızla ilerleyen bir teknenin yarattığı tek güçlü dalgada görmekteyiz. Havada da durum aynıdır. Eğer bir uçak sesten hızlı uçarsa ardında yarattığı ses dalgası bir düz çigi şeklinde yayılır. Bu çok güçlü ses dalgasına şok dalgası deniyor. Zira camları dahi kıracak güçtedir.

Çerenkov radyasyonunu en güzel görüntüsünü nükleer reaktörlerin havuzunda depolanmış olan artık yakıtta gçrmekteyiz. Yakıt ne kadar taze ise (Yani reaktör kalbinden ne kadar yeni çıkmışsa) o derece güçlü Çerenkov radyasyonu salar. Eskidikçe mavi renk solar. Bir denetçi olarak havuza özel dürbünle baktığım çok olmuştur. Hele havuzda Cobalt kaynağı varsa mavi ışık büyüleyici güzelliktedir. Fakat çok tehlikeli bir radyasyondur bu. Yakına gelmeye gelmez. Radyoaktif Cobalt en güçlü radyoaktif kaynaktır.

sadas“Bu soruyu sorma amacım cern de çalışan bir bilim adamına proton bozunmasıyla ilgili soru sordum ve prtürbasyon teorisi ve cherenkov olayıyla ilgili olduğunu söyledi
bende cherenkovu araştırdığımda sizin verdiğiniz kadar bilgiye ulaşabildim
ama proton bozunumuyla cherenkov olayı arasında bir bağlantı göremedim sizin bu konu hakkında bir bilginiz varmı

Bilsev:”Cerenkov radyasyonu ile proton bozunumu arasında ilgi var. Proton artı yüklü ve sabit yapıda bir parçacık. Nötron ise yüksüz ve proton ile hemen hemen aynı kütleye sahip. Fakat nötron boşlukta hareket ettiğinde bozunuyor. Bir proton + bir elektron ve bir anti nötrino ortaya çıkıyor. Yani, nötron bozunarak 3 parçacık oluşturuyor ama proton bozunmuyor. Neden acaba?

Bu soru halen tam olarak yanıt bulmuş değil. Bir görüşe göre proton da bozunuyor ama bozunması çok uzun bir süre alıyor. Bunu nasıl deneysel olarak saptayabiliriz?. Fizikçiler şöyle bir deney düşünmüşler. Çok geniş bir su havuzu olsun. Bu su havuzuna dıştan hiç bir etki olmasın. Eğer su moleküllerinden birinde bulunan bir proton bir nötrino ile çarpışırsa bir pozitron ve bir nötron salması gerekir. Çünkü n ==> p + e + antinötrino bozunumunun karşıt bozunumu p ==> n + pozitron + nötrino olmalı ve dolayısıyla p + nötrino ==> n + pozitron vermelidir. Veya bir başka bozunum da p ==> pozitron + pi-sıfır-mezon. Pi-0-mezon yüksüz bir ara parçacıktır. Bu da bozunup foton vermesi gerekir.

Bu mantıktan hareketle. Kozmik ışınlardan etkilenmemesi için bir dağın içinde ve yer altında bir havuz inşa ettiler. Böylece sadece nötrinolar protonlara çarpacaktı. Diğer parçacıklar dağın içinde takılıp kalacaklardı. Havuzun etrafına da ışık (gamma ışını) algılayıcıları yerleştirdiler. Mantık şu idi: Nötrino protona çarpınca bir pozitron ortaya çıkacak ve bu pozitron çok yüksek enerji taşıyacağından su molekülü ile çarpışacak ve su molekülü de bir foton salacak ve bu foton da yüksek enerjili olacağından bir cerenkov ışını salacak ve detektörler de algılayacak. Veya pisıfır mezonun bozunumu sonucu bir foton algılanacak.

Şimdi bu olacak iş mi? Elbette ki sonuç negatif çıktı. Yani protonun bozunduğunu görmediler. Çünkü serbest proton yok suda. Tüm protonlar Hidrojen atomuna bağlı. Bağlı olan proton da nötron da bozunmaz. Bu bir. Farzet ki bozundu ve pozitron oluşturdu bu pozitron karşı madde olduğundan derhal bir elektronla birleşip bir foton oluşturur ama bu foton da cerenkov olamaz. Çünkü Cerenkov radyasyonu için tek bir foton yetmez. Birçok foton peşpeşe çıkıp bir şok dalgası oluşturmaları gerekir. Yani bu deneyin baştan sonucu belliydi. Proton bozunmuyor. Tamam ama neden? Bu işte büyük bir soru olmakta devam ediyor.

Protonun bozunmaması doğal. Çünkü bozunsa atom oluşamaz. Atom oluşmasa da madde oluşamaz. Demek ki biz varsak protonun bozunmaması gerekir. Sadece proton değil elektron da bozunmamalı. Bunun açıklaması bence şöyle. Doğada var olanlar simetriyi kırarak var olmuşlardır. Yani temel (altta gizli duran) bir simetri vardır ama varlık bu simetriyi kırarak var olmuştur. Şu halde kırılan simetrilerden biri de proton-nötron simetrisidir. Bunu zaten “parite” simetrisinin kırılması olarak tanımlamışlardır. Bu olay “beta bozunması” olarak bilinen olaydır.”

Kaynak: Bilsev – Bilimadami.Net Fizik Bölümü