İçeriğe atla

Mezon

Mezon
0 spinli mezonların oluşturduğu nonet (dokuzlu)
BileşimBileşik - Kuarklar ve antikuarklar
AileBozon
Etkileşim(ler)Güçlü
TeorileştirmeHideki Yukawa (1935)
Keşif1947
Türler~140 (Liste)
KütleFrom 139 MeV/c2 (π+)
to 9.460 GeV/c2 (ϒ)
Elektrik yükü-1 e, 0 e, +1 e
Spin0, 1

Mezonlar, güçlü etkileşim ile bağlı bir kuark ve bir antikuarktan oluşan hadronik atomaltı parçacıklardır. Atomaltı parçacıklardan oluştuklarından mezonlar, kabaca bir femtometre kadarlık bir yarıçaplı (proton veya nötronun 2⁄3'ü kadar) fiziksel bir boyuta sahiptirler. Bütün mezonlar kararsızdırlar ve en uzun ömürlüsü mikrosaniyenin altında bir ömre sahiptir. Yüklü mezonların (bazen aracı parçacıklar yoluyla) bozunmasıyla elektron ve nötrino oluşur. Yüksüz mezonların bozunmasıyla da fotonlar oluşur.

Mezonlar radyoaktif bozunma ile oluşmazlar ancak doğada, kuarklardan oluşan maddeler arasındaki yüksek enerjili etkileşimlerin kısa ömürlü ürünü olarak açığa çıkarlar. Örneğin kozmik ışın etkileşimlerinde bu parçacıklar sıradan protonlar ve nötronlardır. Mezonlar ayrıca sıklıkla, protonların, antiprotonların veya diğer parçacıkların çarpıştığı yüksek enerjili parçacık hızlandırıcılarda yapay olarak oluşur.

Hafif mezonlar, (tıpkı fotonların elektromanyetik kuvvetin taşıyıcısı olmaları gibi) nükleer kuvvetin taşıyıcısı olan kuantum alanı parçacıkları ile ilişkili olamaları sebebiyle doğada öneme sahiplerdir. Yüksek enerjili (daha ağır) mezonlar Büyük Patlama esnasında kısa süreli olarak oluşmuşlardır ve bugün herhangi bir öneme sahip değillerdir. Ancak bu tür parçacıklar, ağır mezonları oluşturan, ağır türden kuarkların doğasının anlaşılabilmesi için, devamlı olarak deneylerde yaratılmaktadır.

Mezonlar, basitçe kuarklardan oluşan parçacıkları ifade eden hadronlar parçacık ailesine aittir. Hadron ailesinin diğer üyeleri, iki yerine üç kuarktan oluşan baryonlardır. Bazı deneyler iki kuark ve iki antikuarktan oluşan egzotik mezonların (tetrakuark) varlığına dair deliller göstermiştir. Kuarklar 1⁄2 spinli olduğundan, içerdikleri kuark sayısına bakıldığında mezonların bozon, baryonların da fermiyon olduğu görülebilir.

Her bir mezona karşılık gelen bir antiparçacık (antimezon) bulunmaktadır. Antiparçacıkta, kuarklar kendisine karşılık gelen antikuarkla ve antikuarklar da kendisine karşılık gelen kuarkla yer değiştirmiş halde bulunur. Örneğin pozitif pion (π+) bir yukarı kuark ve bir aşağı antikuarktan oluşur ve buna karşılık gelen antiparçacık negatif pion (π-) da bir yukarı antikuark ve bir aşağı kuarktan oluşur.

Mezonlar kuarklardan oluştuğundan hem zayıf hem de güçlü etkileşime katılırlar. Net bir elektrik yüküne sahip mezonlar ayrıca elektromanyetik etkileşime de katılır. Mezonlar kuark içeriklerine, toplam açısal momentum sayısına, paritesine ve C paritesi ve G paritesi gibi diğer fiziksel özelliklerine göre sınıflandırılırlar. Hiçbir mezonun kararlı olmamasına karşın hafif olanlar ağırlarına göre daha kararlıdır ve bu yüzden parçacık hızlandırıcılarda ve kozmik ışın deneylerinde gözlenmeleri daha kolaydır.

Tarihi

1934'te Hideki Yukawa[1][2] teorik hesaplamaları sonucunda, atom çekirdeğini bir arada tutan nükleer kuvvetin taşıyıcısı olarak mezonun varlığı ve yaklaşık kütlesi hakkında öngörüde bulundu.[3] Nükleer kuvvet olmasaydı, iki veya daha fazla proton içeren tüm çekirdeklerin, elektromanyetik itme sonucunda paramparça olması gerekirdi. Yukawa bu parçacığa Yunancada ortadaki anlamına gelen mesos'tan yola çıkarak mezon adını verdi. Çünkü mezonun öngörülen kütlesi elektron ile elektronun kütlesinin 1.836 katı olan protonunkinin arasındaydı. Yukawa başlangıçta parçacığı mesotron olarak isimlendirmişti, ancak bu isim daha sonra babası Münih Üniversitesi'nde Yunanca profesörü olan fizikçi Werner Heisenberg tarafından düzeltildi. Heisenberg Yunacadaki "mesos" sözcüğünde "tr" olmadığını belirtmişti.

Yukawa'nın mezonu için ilk aday, 1936'da Carl David Anderson ve diğerlerinin kozmik ışın ürünlerinde keşfettiği ve mü mezon (veya müyon) olarak isimlendirilen parçacık oldu. Mü mezonu, Yukawa'nın öne sürdüğü güçlü nükleer kuvvet taşıyıcısı olan parçacıkla hemen hemen aynı kütleye sahipti. Ancak on yılın üzerinde sürün çalışmalar sonucunda, mü mezonunun doğru parçacık olmadığı konusunda deliller bulundu. Sonrasında mü mezonunun güçlü nükleer kuvvetten hiçbir şekilde etkilenmediği bulundu. Bu parçacık elektronun biraz daha ağır olan hali gibi davranıyordu, sonunda da elektron gibi mü mezonu da mezon yerine leptonlar sınıfına dahil edildi.

İkinci Dünya Savaşı esnasında 1939–45 yılları arasında, çoğu fizikçinin savaş zamanı gereksinimlerine yönelik uygulama projelerine yönelmesiyle atomaltı parçacık araştırmalarına ara verildi. Ağustos 1945'te savaşın sonlanmasıyla fizikçiler de barış zamanındaki çalışmalarına geri döndü. İlk gerçek mezon olan pi mezonu (veya pion) 1947'de İngiltere'de Bristol Üniversitesi'nde kozmik ışın ürünlerini inceleyen Cecil Powell, César Lattes ve Giuseppe Occhialini tarafından keşfedildi. Daha sonraki birkaç yılda yapılan çalışmalar yaklaşık olarak doğru kütleye sahip olan pionun aynı zamanda güçlü etkileşimden de etkilendiğini gösterdi. Sanal bir parçacık olarak pion atom çekirdeğindeki nükleer kuvvetin birincil taşıyıcısıdır. Ro mezonu gibi diğer mezonlar da güçlü kuvvete iştirak ederler ancak bu iştirak diğerlerine kıyasla daha az ölçüdedir. Pionun keşfinin ardından Yukawa öngürüleri sebebiyle 1949'da Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı.

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ "Nobel Prize in Physics 1949". Presentation Speech. The Noble Foundation. 1949. 14 Ekim 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Temmuz 2024. 
  2. ^ Yukawa, H. (1935). "On the Interaction of Elementary Particles" (PDF). Proc. Phys.-Math. Soc. Jpn. 17 (48). 19 Şubat 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 15 Temmuz 2024. 
  3. ^ Yukawa, Hideki (1935). "On the Interaction of Elementary Particles. I". Nippon Sugaku-Buturigakkwai Kizi Dai 3 Ki. 日本物理学会、日本数学会. 17: 48-57. doi:10.11429/ppmsj1919.17.0_48. 22 Kasım 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Temmuz 2024. 

İlgili Araştırma Makaleleri

Temel etkileşimler veya Temel kuvvetler, fiziksel sistemlerde daha temel etkileşimlere indirgenemeyen etkileşimlerdir. Bilinen dört temel etkileşim vardır. Bunlar uzun mesafelerde etkileri olabilen kütleçekimsel, elektromanyetik etkileşimler ve atomaltı mesafelerde etkili olan güçlü nükleer ve zayıf nükleer etkileşimlerdir. Her biri bir alan dinamiği olarak anlaşılmalıdır. Bu dört etkileşim de matematiksel açıdan bir alan olarak modellenebilir. Kütleçekim, Einstein'ın genel görelilik kuramı tarafından tanımlanan uzay-zamanın eğriliğe atfedilirken diğer üçü ayrı kuantum alanlar olarak nitelendirilir ve etkileşimlerine Parçacık fiziğinin Standart Modeli tarafından tanımlanan temel parçacıklar aracılık eder.

<span class="mw-page-title-main">Atom</span> tüm maddelerin kimyasal ve fiziksel özelliklerini taşıyan en küçük yapıtaşı

Atom veya ögecik, bilinen evrendeki tüm maddenin kimyasal ve fiziksel niteliklerini taşıyan en küçük yapı taşıdır. Atom Yunancada "bölünemez" anlamına gelen "atomos"tan türemiştir. Atomus sözcüğünü ortaya atan ilk kişi MÖ 440'lı yıllarda yaşamış Demokritos'tur. Gözle görülmesi imkânsız, çok küçük bir parçacıktır ve sadece taramalı tünelleme mikroskobu vb. ile incelenebilir. Bir atomda, çekirdeği saran negatif yüklü bir elektron bulutu vardır. Çekirdek ise pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlardan oluşur. Atomdaki proton sayısı elektron sayısına eşit olduğunda atom elektriksel olarak yüksüzdür. Elektron ve proton sayıları eşit değilse bu parçacık iyon olarak adlandırılır. İyonlar oldukça kararsız yapılardır ve yüksek enerjilerinden kurtulmak için ortamdaki başka iyon ve atomlarla etkileşime girerler.

<span class="mw-page-title-main">Parçacık fiziği</span>

Parçacık fiziği, maddeyi ve ışınımı oluşturan parçacıkların doğasını araştıran bir fizik dalıdır. Parçacık kelimesi birçok küçük nesneyi andırsa da, parçacık fiziği genellikle gözlemlenebilen, indirgenemez en küçük parçacıkları ve onların davranışlarını anlamak için gerekli temel etkileşimleri araştırır. Şu anki anlayışımıza göre bu temel parçacıklar, onların etkileşimlerini de açıklayan kuantum alanlarının uyarımlarıdırlar. Günümüzde, bu temel parçacıkları ve alanları dinamikleriyle birlikte açıklayan en etkin teori Standart Model olarak adlandırılmaktadır. Bu yüzden günümüz parçacık fiziği genellikle Standart Modeli ve onun olası uzantılarını inceler.

<span class="mw-page-title-main">Nötron</span> Yüke sahip olmayan atomaltı parçacık

Nötron, sembolü n veya n⁰ olan, bir atomaltı ve nötr bir parçacıktır. Proton ile birlikte, atomun çekirdeğini meydana getirir. Bir yukarı ve iki aşağı kuark ve bunların arasındaki güçlü etkileşim sayesinde oluşur. Proton ve nötron yaklaşık olarak aynı kütleye sahiptir fakat nötron daha fazla kütleye sahiptir. Nötron ve protonun her ikisi nükleon olarak isimlendirilir. Nükleonların etkileşimleri ve özellikleri nükleer fizik tarafından açıklanır. Nötr hidrojen atomu dışında bütün atomların çekirdeklerinde nötron bulunur. Her atom farklı sayıda nötron bulundurabilir. Proton ve nötronlar, kuarklardan oluştukları için temel parçacık değildirler.

<span class="mw-page-title-main">Kuark</span> Temel parçacık türü

Kuark, bir tür temel parçacık ve maddenin temel bileşenlerinden biridir. Kuarklar, bir araya gelerek hadronlar olarak bilinen bileşik parçacıkları oluşturur. Bunların en kararlıları, atom çekirdeğinin bileşenleri proton ve nötrondur. Renk hapsi olarak bilinen olgudan ötürü kuarklar asla yalnız bir şekilde bulunmaz, yalnızca baryonlar ve mezonlar gibi hadronlar dahilinde bulunabilir. Bu sebeple kuarklar hakkında bilinenlerin çoğu hadronların gözlenmesi sonucunda elde edilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Atomaltı parçacık</span> Atomdan küçük, atomu da oluşturan maddeler.

Atomdan küçük, atomu da oluşturan maddeler. En çok bilinenleri, alt parçacıklardan (kuarklardan) oluşan proton ve nötron; lepton olan elektrondur. Yapısı tamamen keşfedilmemiş atomaltı parçacıklara örnek olarak foton (ışık), bozon, mezon, fermiyon, baryon ve graviton verilebilir.

<span class="mw-page-title-main">Atom çekirdeği</span> Atomun çekim kuvvetinin etkisiyle, çevresinde elektronlar dolaşan, proton ve nötronlardan oluşan pozitif elektron yüklü merkez bölümü

Atom çekirdeği, atomun merkezinde yer alan, proton ve nötronlardan oluşan küçük ve yoğun bir bölgedir. Atom çekirdeği 1911 yılında Ernest Rutherford tarafından keşfedildi. Bu keşif, 1909 yılında gerçekleştirilen Geiger-Marsden deneyine dayanmaktadır. Nötronun James Chadwick aracılığıyla 1932 yılında keşfinden sonra, çekirdeğin proton ve nötronlardan oluştuğu modeli Dmitri Ivanenko ve Werner Heisenberg tarafından çabucak geliştirildi. Atomun kütlesinin neredeyse tamamı çekirdek içerisindedir, elektron bulutunun atom kütlesine katkısı oldukça azdır. Proton ve nötronlar çekirdek kuvveti tarafından çekirdeği oluşturmak için birbirlerine bağlanmıştır. 

<span class="mw-page-title-main">Güçlü etkileşim</span> atom çekirdeği içindeki kuvvet bağlayıcı parçacıklar

Güçlü etkileşim, kuarklar ve gluonlar arasındaki etkileşimdir ve kuantum renk dinamiği kuramı ile betimlenir. Güçlü etkileşim, gluonlar tarafından taşınan ve kuarklar ile antikuarklara, ayrıca gluonların kendilerine etki eden kuvvettir. Gluon, Latince kökenli bir kelime olup, İngilizcedeki Glue kelimesinin köküdür ve yapışkan madde anlamını karşılamaktadır.

Parçacık fiziğinde bir hadron, güçlü etkileşim tarafından bir arada tutulan taneciklerden oluşan bir bileşik parçacıktır.

Gluonlar kuarklar arasındaki güçlü etkileşimi sağlayan temel parçacıklardır. Bu etkileşim fotonların elektromanyetik etkileşmedeki rolüne benzer bir şekilde iki yüklü parçacık arasında momentum değişimini sağladığı düşüncesi ile benzerlik kurularak anlaşılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Hideki Yukava</span> Japon teorik fizikçi

Hideki Yukava , Japon fizikçi.

'Müon, elektron benzeri-1 e yük ve 1/2 spinli ancak daha yüksek kütleye sahip bir temel parçacık. Müon parçacığı, lepton olarak sınıflandırılmıştır. Diğer leptonlar gibi, Müonun da daha küçük parçacıklara indirgenemeyen bir parçacık olduğu düşünülmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Nükleer fizik</span> atom çekirdeğinin yapısı ve davranışı ile uğraşan fizik alanı

Nükleer fizik veya çekirdek fiziği, atom çekirdeklerinin etkileşimlerini ve parçalarını inceleyen bir fizik alanıdır. Nükleer enerji üretimi ve nükleer silah teknolojisi nükleer fiziğin en çok bilinen uygulamalarıdır fakat nükleer tıp, manyetik rezonans görüntüleme, malzeme mühendisliğinde iyon implantasyonu, jeoloji ve arkeolojide radyo karbon tarihleme gibi birçok araştırma da nükleer fiziğin uygulama alanıdır.

<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.

W ve Z bozonları, zayıf etkileşime aracılık eden temel parçacıklardır. Bu bozonların keşfi parçacık fiziğinin Standart Modeli için büyük bir başarının müjdecisi oldu.

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

Parçacık fiziğinde pion π0, π+ ve π−'den oluşan üç atom atomaltı parçacığın ortak adıdır. Pionlar en hafif mezonlardır ve güçlü nükleer kuvvetin düşük enerjili durumlarını açıklamakta önemli bir rolü vardır.

<span class="mw-page-title-main">Temel parçacık</span> Başka parçacıklardan oluştuğu bilinmeyen parçacıklar.

Temel parçacıklar, bilinen hiçbir alt yapısı olmayan parçacıklardır. Bu parçacıklar evreni oluşturan maddelerin temel yapıtaşıdır. Standart Model'de kuarklar, leptonlar ve ayar bozonları temel taneciklerdir.

Üst kuark, parçacık fiziğinde Standart Model'de tanımlanan bir parçacık. +2/3 elektrik yüküne sahip üçüncü kuşak kuarktır. 171,2 GeV/c2 kütleye sahip temel parçacık.

Fizikte sanal parçacık, sıradan parçacıkların özelliklerini sergileyen fakat sınırlı bir süreliğine var olan geçici dalgalanma olarak tanımlanır. Sanal parçacık kavramı sıradan parçacıklar arasındaki etkileşimi sanal parçacıklar arasındaki değiş tokuş olarak tanımlayan kuantum alan teorisinin Pertürbasyon teorisi kısmında ortaya çıkar. Sanal parçacıkları içeren herhangi bir süreç sanal parçacıkları iç çizgilerle temsil eden ve Feynman diyagramı olarak bilinen şematik tasarımı doğrular.

CEBAF Büyük Kabul Spektrometresi (CLAS), Newport News, Virginia, Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunan Jefferson Laboratuvarı'ndaki deneysel Hall B'de bulunan bir nükleer ve parçacık fiziği dedektörüdür. Dünyanın birçok ülkesinden 200'den fazla fizikçinin işbirliğiyle nükleer maddenin özelliklerini incelemek için kullanılır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.