İçeriğe atla

Homestake deneyi

Perkloroetilen tankının etrafını su basmadan öncesi
Homestake Madenindeki deneyin planı

Homestake deneyi (bazen Davis deneyi veya Solar Nötrino Deneyi olarak anılır) astrofizikçiler Raymond Davis, Jr. ve John Bahcall tarafından 1960'ların sonunda yapılan bir deneydir. Amacı Güneş'te meydana gelen nükleer füzyondan yayılan nötrinoları toplamak ve saymaktı. Deney, güneş nötrinolarını başarılı bir şekilde tespit edip sayan ilk deneydi ve sonuçlardaki tutarsızlık, solar nötrino problemini yarattı. Deney 1970'den 1994'e kadar sürekli olarak yürütüldü.

Deney, Güney Dakota, Lead'deki Homestake Altın Madeninde gerçekleştirildi. Davis, 380 metreküplük (100.000 galon) bir perkloroetilen tankını yerin 1.478 metre altına yerleştirdi. Başarılı bir nötrino yakalama olasılığının çok küçük olduğu ve dolayısıyla hedefin devasa kütlesine rağmen çok düşük etki oranının hesaba katıldığı, kozmik ışınların müdahalesini önlemek için yerin derinliklerinde büyük bir hedefe ihtiyaç vardı. Perkloroetilen, klor açısından zengin olduğu için seçilmiştir. Bir elektron nötrinosu ile etkileşime girdiğinde, bir 37Cl atomu argonun radyoaktif bir izotopu olan 37Ar'a dönüşür ve bu daha sonra çıkarılabilir ve sayılabilir. Nötrino yakalamanın reaksiyonu şöyledir:

37Ar'ın yarı ömrü 35 gün olduğundan Davis, oluşan argonu toplamak için birkaç haftada bir tankın içine helyum gazı pompaladı.

Sonuç

Günde 0,5 nötrino olarak ölçülen yakalama oranı, standart güneş modellerinden ve temel parçacık fiziğinden tahmin edilenin yalnızca üçte biri kadardı. 2002 yılında Davis, Homestake deneyi için Nobel Fizik Ödülü'nü aldı.[1]

Kaynakça

  1. ^ "The Nobel Prize in Physics 2002". 22 Mayıs 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Mart 2024. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Nötrino</span> atom altı ya da temel parçacıklardan biri

Nötrino, ışık hızına yakın hıza sahip olan, elektriksel yükü sıfır olan ve maddelerin içinden neredeyse hiç etkileşmeden geçebilen temel parçacıklardandır. Bu özellikleri nötrinoların algılanmasını oldukça zorlaştırmaktadır. Nötrinoların çok küçük, ancak sıfır olmayan durgun kütleleri vardır. Yunan alfabesindeki ν (nü) ile gösterilir.

<span class="mw-page-title-main">Michelson-Morley deneyi</span> Maddenin göreceli hareketini gözlemek için sabit ışık saçan eter ile yapılmış bir deney

Michelson–Morley deneyi, fizik tarihinin en önemli ve ünlü deneylerinden biridir. 1887'de Albert Michelson ve Edward Morley tarafından Case Western Reserve University'de yapılan deney genel olarak eter teorisine karşı en büyük kanıt olarak düşünülür. Albert Michelson özellikle bu çalışması için 1907'de Nobel Fizik Ödülü'nü aldı. Deneyin asıl amacı Ether maddesinin var olduğunu deneysel olarak kanıtlamaktı. Amacın olumlu yönde olmasına rağmen deney olumsuz sonuçlandı. Eğer böyle bir madde olsaydı içinde bulunan her şeyi etkilerdi.

<span class="mw-page-title-main">Zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacık</span>

Zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacık, egzotik parçacıklardan oluşan karanlık madde adayıdır.

<span class="mw-page-title-main">Masatoshi Koshiba</span> Japon araştırmacı ve fizikçi (1926-2020)

Masatoshi Koshiba Japonya doğumlu fizikçidir. 5 Ekim 1959'da Kyoko KATO ile Tokyo'da evlenmiştir. 2002 yılında Pennsylvania Üniversitesi’nden (ABD) Raymond Davis Jr. ile kozmik nötrinoları keşfederek astrofizike katkılarından dolayı Nobel Fizik Ödülü kazandı. Ödülün yarısını X ray ışınlarının kozmik kaynakları üzerine yaptığı keşifle ABD Üniversiteler Birliği'nin yöneticiliğini yapan Riccardo Giacconi le paylaşmışlardır.

<span class="mw-page-title-main">Carlo Rubbia</span> İtalyan fizikçi

Carlo Rubbia, İtalyan Cumhuriyeti Liyakat Nişanı, CERN'de W ve Z parçacıklarının keşfindeki büyük katkılarından dolayı 1984 Nobel Fizik Ödülünü, Simon van der Meer ile paylaşan İtalyan parçacık fizikçisi ve mucit.

Melvin Schwartz, Amerikalı fizikçi. 1988 yılında arkadaşları Leon Max Lederman ve Jack Steinberger ile birlikte nötrinolar üzerine yaptıkları çalışmalar ile Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü.

Deneysel fizik, evren hakkında bilgi toplamak için fiziksel olguları gözlemleyen fizik disiplinleri ve alt disiplinleridir. Yöntemleri, Cavendish deneyi gibi basit deney ve gözlemlerden, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı gibi komplike deneylere kadar disiplinleri arasında farklılıklar gösterir.

<span class="mw-page-title-main">Chien-Shiung Wu</span>

Chien-Shiung Wu, , Radyoaktivite alanında önemli katkıları olan Çin kökenli Amerikalı bir deneysel fizikçidir. Manhattan Projesi'nde çalışmış, gaz yayınımıyla (difüzyon) uranyum metalini U-235 ve U-238 izotoplarına ayrıştıran bir yöntem geliştirmiştir. Eşlem korunumu çürüten ve Wu'nun önderliğinde yapılan Wu Deneyi en önemli çalışmalarından birisidir. Bu çalışması çalışma arkadaşları Tsung-Dao Lee ve Chen-Ning Yang’a 1957 Nobel Fizik Ödülünü kazandırmış, ayrıca Wu’ya da 1978 yılında Wolf Fizik Ödülünü kazandırmıştır. Deneysel fizikteki ustalığı sık sık Marie Curie ile karşılaştırılmasına neden olmuş, ayrıca ‘Fiziğin Leydisi’, ‘Çinli Madam Curie’, ‘Nükleer Araştırmanın Kraliçesi’ gibi saygın takma isimler kazandırmıştır.

Standart solar model (SSM), güneşi küresel bir gaz topu olarak ele alan matematiksel bir yaklaşımdır. Teknik olarak simetrik küresel durağanımsı bir yıldız modeli olan bu model, yıldızsal yapıyı tarif eden basit fizik prensiplerinden elde edilmiş birçok diferansiyel denkleme sahiptir. Bu model, güneşin ışıklılığı, çapı, yaşı ve bileşenleri gibi iyi bilinen sınır koşullara bağlıdır. Güneş'in yaşı direkt olarak ölçülemez. Tahmini bir değer bulmanın yollarından biri en eski meteorların yaşını bulmak ve Güneş sisteminin gelişim modellerine bakmaktır. Günümüzdeki Güneş'in fotosferinin yapısı %74,9 oranında hidrojen ve %23.8 oranında helyumdan oluşmaktadır. Astronomide metaller denilen tüm ağır elementler ise %2den daha az bir kütleye tekabül etmektedir. Standart solar model yıldızsal gelişim teorisinin doğruluğunu test etmek için kullanılmaktadır. Aslında, iki serbest parametre olan helyum mevcudiyeti ve karışma uzunluğu değerlerini bulmanın tek yolu SSMyi gözlemlenen güneşe "uygun" hale getirecek şekilde ayarlamaktır.

<span class="mw-page-title-main">Arthur B. McDonald</span> Kanadalı fizikçi

Arthur Bruce McDonald, Kanadalı astrofizikçi. McDonald Sudbury Nötrino Gözlemevi Enstitüsü direktörü ve Kingston, Ontario'da bulunan Queen Üniversitesi'nde parçacık astrofiziği dalında Gordon ve Patricia Gray Kürsüsü başkanıdır. Japon fizikçi Takaaki Kajita ile ortaklaşa 2015 Nobel Fizik Ödülü'ne layık görülmüştür.

Sudbury Nötrino Gözlemevi (SNG), Kanada’nın Ontario vilayetinde Sudbury şehrindeki Creighton Madeni’nde bulunan, yerin 2100m altındaki bir nötrino gözlemevidir. Detektör, güneş nötrinolarını geniş bir ağır su haznesiyle olan etkileşimleriyle tespit etmek için tasarlanmış.

Solar nötrino problemi, Dünya etrafında bulunan nötrino sayısı ve Güneş'in iç kısmının modellerine dayalı teorik hesapların arasındaki çelişkiydi. Bu çelişki 1960'ların ortalarında gözlemlendi ve 2002 civarında yeni nötrino fiziği anlayışıyla çözüldü. Bu anlayış parçacık fiziği, standart model ve özellikle nötrino salınımlarında önemli gelişmeler sağlamıştır. Temelde, nötrinoların kütlesi vardır ve türleri, güneşin içinden üretilmesi tahmin edilenden farklı bir türe dönüşebilir ve bu türler o dönemde kullanılan dedektörler tarafından tespit edilemeyebilir.

Nötrino salınımları, üretilen ve belirli bir lepton türü olan bir nötrinonun daha sonradan farklı bir tür olarak ölçülebilmesine denen bir kuantum mekaniği fenomenidir. Uzaya yayılan nötrinoların türleri periyodik olarak değişir.

Süper-Kamiokande Hida, Gifu, Japonya'da kurulmuş bir nötrino gözlemevidir. Bu gözlemevi proton bozunması, güneş ve atmosfer nötrinolarını incelemek ve Samanyolu'ndaki süpernovalara gözcülük etmek için kurulmuştur.

<span class="mw-page-title-main">Nötrino dedektörü</span>

Nötrino dedektörü, nötrinoları çalışmak için dizayn edilmiş fizik aparatı. Nötrinolar diğer maddelerle yalnızca zayıf etkileşimlerde bulunduğundan, nötrino dedektörleri kaile alınır bir sayıda nötrinoyu tespit edebilmek için çok büyük olmalıdırlar. Bu aparatlar genelde yerin altına inşa edilirler. Sebebi ise aleti kozmik ışınlardan ve diğer arka plan ışınımlardan yalıtmaktır.

Borexino, düşük enerjili (alt-MeV) güneş nötrinolarını incelemek için oluşturulmuş bir parçacık fiziği deneyidir.

Francis Edwin Close, Oxford Üniversitesi'nde Emeritus Fizik Profesörü ve Oxford'daki Exeter College'da araştırmacı, parçacık fizikçisi.

<span class="mw-page-title-main">Maurice Goldhaber</span> Amerikalı fizikçi (1911 – 2011)

Maurice Goldhaber, 1957'de nötrinoların negatif sarmallığa sahip olduğunu belirleyen Amerikalı fizikçidir.

Klor-37, klorun kararlı izotoplarından biridir, diğeri ise klor-35'tir. Çekirdeği 17 proton ve 20 nötron olmak üzere toplam 37 nükleon içerir. Klor-37, doğal klorun %24,23'ünü oluşturur, klor-35 ise %75,77'sini oluşturur ve toplu olarak klor atomlarına 35,453(2) g/mol görünür atom ağırlığı verir.

<span class="mw-page-title-main">Homestake Madeni</span>

Homestake Madeni, Lead, Güney Dakota'da bulunan, yerin 2.438 m altında bulunan derin bir yeraltı altın madeniydi 2002 yılında kapanana kadar Batı Yarımküre'deki en büyük ve en derin altın madeniydi. Maden çalıştığı süre boyunca toplam 1.240 tondan fazla altın üretimi yaptı.