nötrino

• kesfi de soyle olan parcacik.
  
  (esas oglanimiz: hasan abi)
  
  bilimadamlari yaptiklari calismalar neticesinde guneste pek cok reaksiyonda enerji kaybina, ve yine bu sekilde dunya uzerindeki pek cok reaksiyonda enerji fazlaligina sahit olurlar. bulduklari denklemlerde bir nokta acik vermektedir. o zamanlarda buyuk yusuf yusuf durumu sozkonusudur bu cevrelerde. (cok kucuk farkliliklar tabii) (lan?) (nasi lan?) (nasil olur?) diye dusunurler, tasinirlar, sonunda nukleer reaksiyonda eksik olan partikulun bir sekilde tasinabilir olmasi, dolayisiyla farkedilebilir olmasi gerektigine karar verirler. fakat cikan materyal kutleye hassas pek cok ortamda o zamana kadar farkedilemediginden "herhalde kutlesi yok bu elemanin" derler. boylece su anda pek cok insanin "kutlesizdir" diye bildigi "neutrino" abimiz ortaya cikar. teoride. birisinin bismillah deyip bunu denemesi gerekmektedir.
  
  yillardan bindokuzyuzaltmisbes. ben portakal vitamini olmaya giden yolumda daha bir inegin sictigi bok bile degilim. ilk deney guney dakota adi verilen amerikan eyaletinde, lead adi verilen bir kasabadaki homestake adli altin madeninde yapilmaya baslanir. elemanlarimiz, silindirik bir tanki 100.000 galon c2cl4 (kuru temizlik malzemesi perchloroethylene iste..) ile doldururlar. "eger neutrino denilen sey varsa, tankin icinden gececek, cl'nin ar olmasi icin gerekli olan reaksiyonu tetikleyecek enerjiyi verecektir, degil mi hasan abi?" diye dusunurler... silindiri de madenin 1.500 metre altina yerlestirirler. beklemeye baslarlar. trailerlari seslendiren adam o senede "five scientists...one experiment" diye kukremektedir.
  
  ilk uc haftanin sonunda sabir tasip, tanktaki ar miktari disariya cikarilip olculdugunde ortaya cikar ki, neutrino diye birsey vardir. yapilan denklemlere gore, mevzubahis silindirik tankin icinden iki gun icinde yaklasik on milyar trilyon neutrino'nun gecmesi gerekmektedir. fakat tanktan cikardiklari argon miktari gosterir ki averajda bu rakamdan iki gunde yalnizca bir tane neutrino reaksiyonu tetikleme zahmetinde bulunmustur. yine de bu neutrinonun oldugunu soylemekte yeterlidir.
• evreni dolduran atom altı parçacıklar arasında en gizemli olanlarından biri nötrinodur. nitekim “hayalet” dememizin sebebi bu. nötrinolar, büyük çoğunlukla yıldızların içinde oluşan bir parçacıktır. yıldız içerisinde olup bitenleri çekirdekteki termonükleer reaksiyonlar sayesinde anlıyoruz. bu bilgileri de bize biricik parçacıklarımız nötrinolar veriyor.
  
  yıldızlar kendi kütle çekimiyle bir arada tutulan bir nükleer füzyon reaktörleridir. kütle çekiminin içe doğru çekimi ve sıcak gazların dışa doğru itimi arasında denge sağlanır. kütlesi daha yoğun olan yıldızlar hızlı yaşarlar ve dehşet verici süpernova patlamalarıyla erken ölürler. işte nötrinolar, yıldızların merkezlerindeki füzyon tepkimelerinde, süpernova patlamalarında, atmosferimizi bombardıman eden kozmik ışınlarla atmosfer molekülleri arasındaki çarpışmalarda ve parçacık bozunmalarında ortaya çıkan parçacıklar. elektrik yükü taşımadıklarından ve temel doğa kuvvetlerinden yalnızca kütle çekimini duydukları için nötrinolar son derece zayıf etkileşimli parçacıklardır.
  
  süpernova patlamaları, bilinen en yoğun nötrino kaynaklarıdır.
  
  tanım olarak nötrinolar
  
  ışık hızına yakın hıza sahip olan, elektriksel yükü sıfır olan temel parçacıktır. maddelerin içinden neredeyse hiç etkileşmeden geçebilirler. öyle ki milyarlarca ışık yılı kalınlığındaki kurşun bloktan hiçbir şey olmamış gibi geçip giderler. güneş içerisindeki füzyon reaksiyonlarından da dünya üzerine nötrino yağmurları olmaktadır hatta dünya’da santimetre kare başına 60- 65 milyar nötrino düşer.
  
  peki maddeyle kolay kolay etkileşime girmeyen, kütlesi neredeyse sıfır, ışık hızına yakın hıza sahip, elektriksel yükü sıfır olan, milyarlarca yıldır evreni dolduran bu parçacığın varlığını nasıl keşfettik?
  
  1930' lu yılların başında temel parçacıkların sadece foton, elektron ve atom çekirdeği olduğu biliniyordu. radyoaktif bir elementle yapılan deneylerde atom çekirdeğinin ‘bozunarak’ proton ve elektron çıkardığı gözlemlendi. fakat bu sonuç ‘enerji korunumu ilkesi’ ihlali demekti. bilim insanları öyle umutsuzlardı ki, “enerji korunumu yasasından” vazgeçmeyi dahi düşündüler. fizikçi wolfgang pauli ise bu problemin çözümü için yüksüz ve hafif parçacık nötronları önerdi. gerçekten de nötron 1932 yılında james chadwick tarafından keşfedildi. bu keşfinden dolayı 1935’te nobel fizik ödülü almıştır. atom çekirdeğinde yüklü protonların yanında aynı sayıda nötronlar da bulunuyordu. ama nötronların kütleleri hafif değil aksine protonunki kadardı. (nötron kütlesi: 1.674×10-27 kg proton kütlesi: 1.6726 × 10-27 kg)
  
  enrico fermi, günümüzde geçerli olan ‘beta bozunumu kuramını’ ortaya attı. beta bozunumu atom çekirdeğindeki proton ve nötronun bir proton, bir elektron ve nötrinoya (italyanca küçük nötron) -dönüşmesi- bozunmasıdır. bu kuram adeta puzzle parçaları gibi birbirini tamamlıyordu ve gözlemleri de açıklıyordu. enerji korunumu ilkesi de vazgeçilmekten kurtulmuştu.
  
  nötrinolar, yunan alfabesindeki ? (nü) ile gösterilir.
  
  nötrinolar her şeyi açıklığa kavuştursa da gözlemlenemiyordu. sadece ‘kayıp enerji’ sinyallerinden takip ediliyordu. maddeyle çok nadir etkileşime girdikleri için, bilim insanları 20 yıl boyunca bu hayalet parçacıkları nötrinoları keşfetmek için uğraştılar. nihayet çok duyarlı bir detektörle ilk kez 1956’da gözlemlendi. clyde l. cowan ve frederic reines abd’deki savannah river nükleer reaktöründe oluşan milyarlarca nötrinodan birkaçıyla etkileşime girmeyi ve nötrinoların kesin varlığını ispatlamayı başardılar. bu keşif clyde l. cowan ve frederic reines’a 1995’te nobel ödülünü kazandırdı.
  
  hayaleti andıran nötrinonun etkileşimleri ancak çok büyük ve duyarlı detektörlerle gözlemlenebilir. bir nötrinonun sıradan bir madde ile çarpıştığı nadir durumlarda dairesel hayaletimsi bir ışık çakması ortaya çıkar. algılanabilmesi için oldukça büyük ve etkili parçacık detektörlerine ihtiyaç duyulmuştur. diğer kozmik parçacıkların etkilerinden uzak olabilmek için genellikle yer altı madenlerinde inşa edilmiş içi saf su ya da başka sıvılarla doldurulmuş depolar ve çevresindeki detektörlerden oluşan “nötrino gözlemevleri” bulunmaktadır. gerçekleşen çarpışmaların sayı ve enerjilerinden bu gizemli parçacıklarla ilgili sonuçlar çıkartıyorlar.
  
  japonya kamiaka’da bulunan bir “nötrino gözlemevi”ndeki dedektör bölümü.
  
  sadece güneş’te meydana gelen füzyon reaksiyonlarından oluşan nötrinolar dünya üzerinde santimetre kare başına 65 milyardır demiştik. peki nötrinonun evrende çok miktarda olmasının nedeni nedir? bu kadar çok nötrino nasıl oluşuyor?
  
  bu sorunun cevabı, güneş dışında evrende bir çok etkileşimin sonucunda nötrinoların açığa çıkmasında saklıdır. dünya’ya sürekli çarpan kozmik parçacıkların atmosferdeki atomlarla etkileşimlerinin sonucu bozunmasından da nötrino salınır. bu şekilde oluşan nötrinolara atmosferik nötrino denir. bir başka doğal nötrino kaynağı da süpernovalardır. ilk kez 1987’de büyük macellan bulutu’ndaki bir süpernova patlamasından yayılan nötrinolar deneysel olarak gözlemlenebildi.
  
  doğal kaynakların dışında, parçacık hızlandırıcıları kullanılarak da nötrino demetleri oluşturulmaktadır. hızlandırıcılar, kontrol edilebilir bir kaynak olduğu için nötrino deneyleri için sıklıkla tercih edilir. nötrino demeti oluşturmak için protonlar, hızlandırıcıda belli bir enerjiye kadar çıkarılıp bir hedefe çarptırılır. etkileşim sonucunda oluşan kararsız parçacıklar bozunarak nötrino demetini oluşturur. 1965 yılından günümüze kadar birçok parçacık hızlandırıcı da ve ünlü cern’de nötrino deneyleri yapılmaya devam ediyor.
  
  nötrinoyu öteki yüklü atom altı parçacıklardan farklı kılan en önemli özellik kütlesinin çok küçük olmasıdır. uzun süre nötrinoların, tıpkı fotonlar gibi hareket eden kütlesiz parçacıklar olduklarına inanıldı. son birkaç yılda ise, güneş tarafından salınan veya kozmik ışınların atmosfere çarpmasıyla oluşan nötrinolar üzerinde çalışan fizikçiler, nötrinoların çok az da olsa – elektronun on milyonda biri kadar – bir kütle taşıdığını keşfettiler. şimdiye değin, nötrinonun kütlesini ölçmek için tasarlanan deneylerde kütle için yalnızca üst bir limit konabildi. henüz tam kütle ölçümü yapmayı başaramadık.
  
  standart modele göre nötrinolar üç tiptir: elektron nötrinosu, müon nötrinosu ve tau nötrinosu.
  
  elektron nötrinosu, protonun nötrona dönüşmesi sırasında ortaya çıkar. beta bozunmasının bir formudur.
  
  leon m. lederman, melvin schwartz ve jack steinberger’e 1988 nobel ödülü almalarını sağlayan 1962’deki çalışmalarında müon nötrinosunu (vµ) bularak tek tip nötrino olmadığını ispatladı. müon nötrinosu müon bozunmalarından kaynaklanmaktadır. tau nötrinosu (tt) varlığı büyük elektron-pozitron çarpıştırısı tarafından keşfedildi.
  
  nötrinoların bir diğer özelliği de salınım yapmalarıdır. zayıf etkileşmeler ile üretilen nötrinolar uzayda yoluna devam ederken farklı çeşnideki bir nötrinoya peryodik geçiş yaparlar. buna “nötrino salınımları” denir. örneğin; cern’deki hızlandırıcılarda beta bozunması yoluyla oluşturulan müon nötrinonun bir bölümü uzunca bir yol kat ettikten sonra salınım yaparak tau nötrinoya dönüştüğü görülmüştür.
  
  notrinocesitleri
  bilinen nötrino çeşitleri: elektron, müon ve tau nötrinoları.
  
  nötrino salınımlarına ilişkin ilk ipuçları, güneş’ten gelen nötrinoların gözlenmesinde ortaya çıktı. ilk kez ray davis 1960’tan itibaren güneş’ten gelen nötrinoları gözlemledi. nötrinoların salınım yapma olasılığı kat ettikleri mesafeyle doğru orantılıdır. güneş’ ten oluşan nötrinolarının üçte ikisinin detektöre ulaşıncaya kadar salınım yapıp başka nötrino türlerine (müon veya tau) dönüştüğü gözlendi. elde edilen sonuçlar ışığında, güneş’ten gelen nötrinoların ortalama 35.000 km yol katlettikten sonra salınım yaptığı anlaşıldı.
  
  “nötrinolar bize ne anlatıyor, neden nötrino çalışmaları önemli?” derseniz, evren ve oluşumu hakkında önemli bilgiler vereceğini söylemeliyiz. bunun için nötrinolar üzerinde çok fazla duruluyor. önümüzdeki yıllarda gerçekleştirilecek deneylerde bunu daha iyi anlayabileceğiz. şu an için bilim insanları şu sorular üzerinde duruyor:
  
  üçten fazla nötrino var mıdır?
  
  nötrinolar kütlelerini nasıl kazanıyor?
  
  nötrinoların kütlesi nedir?
  
  nötrinolar karanlık maddeyi oluşturur mu?
  
  standart modeli ihlal eder mi?
  
  nötrinolar bize evren hakkında ne söylüyor?
  
  nötrinolar, evrendeki madde-antimadde asimetrisi açıklamaya yardımcı olabilir mi?
  
  hazırlayan: merve yorgancı
  
  düzenleyen: zafer emecan
  
  kaynaklar:
  
  kütleli nötrino fiziği / deniz yılmaz- ankara üniversitesi doktora tezi
  nötrinolar / doç. dr. kerem cankoçak (ıtu fizik bölümü)
  nötrino salınımları; dünü, bügünü ve yarını / a.murat güler odtü fizik bölümü
  nötrinolardan standard model ve ötesine / umut kose turkish teachers programme –cern
  ender etkileşen gizemli parçacık nötrino / a.murat güler odtü fizik bölümü
  nötrino salınımlarına japonya’dan yeni kanıt / bilim ve teknik- eylül 2004
  nötrinolarda kütle meselesi / fizik güncesi- edward witten “the mass question”
  http://www.redorbit.com/…inos-not-faster-than-light
  neutrino / wikipedia
  atomdan kuarklara / palme yayın evi
  online fizik / nötrinolar ve hızları
• cok ilginc bir dogum ve kesif hikayesine sahip olan parcacik.
  
  dogumu: atomda yasayan(!), proton adi verilen elemanlarimiz yavas hareket ederken (ipneler... hani hareket etmiyorlardi?) sahip olduklari elektrik guclerinin (+) itmesi sonucu birbirlerine degdirmeden gecerler. fakat gittikleri hiz arttikca, bu degdirmeden gecme mesafesi de azalir. yeteri kadar yuksek sicakliklarda (yani hizda) protonlar bu elektrik itmesinin uzerinden gelip birbirlerine carpabilirler. bu carpismadan geriye bir adet positron, bir adet yandan yemis cekirdek, bol miktarda enerji (gamma abi), yine bol miktarda subatomic partikul, ve bir adet de sirin neutrino kalir. iste bu notrino, mevzubahis neutrino'nun turkcesidir. yalnizca fuzyon reaksiyonlarinda ortaya cikarlar.
• kutlesinin oldugunu soyle anladigimiz parcacik:
  
  basariya ulasmis notrino varligi kanitlayan deneylerin ardindan yapilan hesaplamalar gostermistir ki biz yalnizca dusundugumuzun ucte biri kadar notrino gorebiliyoruz dunyada.. yine yusuf yusuf moduna giren bilimadamlari buna da bir cozum bulurlar.
  
  efendim notrinolari kutlesiz diye bilirdik. netekim eger kutleleri olursa, bu onlarin salinim, yani saga sola dogru ileri geri hareket etme olayinda bulunmasini saglar. bu da salinim hareketinde bulunan notrino abimizin notrino dedektoru (bkz: super-kamiokande) tarafindan farkedilmesini saglar. zaten notrino dedektoru de yalnizca bir tur notrino gorebilmistir.. aa.. iste cozumu bulduk!
  
  uc form (dikkat efendim, tur degil, form) notrino vardir: elektron-notrino, muon-notrino, tau-notrino
  bu uc kardesten (mephisto, baal ve diablo abilerimizdir) bir tanesinin kutlesi olmalidir demek ki! neticede iste bu uc formdan yalnizca bir tanesinin kutlesi oldugu icin biz hesapladigimizin ucte biri kadar goruyorduk.. bir tasla iki kus hasan abiii!!
• yapilan son çalişmalarda hizlarinin saniyede 9.5 trilyon km oldugu hesaplanmiştir ki; zamanda siçrama yapilabilcek bir hizdir...afferim
• bu gavurun dölünü durdurmak için 1000 ışık yılı boyunda kurşun blok kullanmak gerekirmiş (doğal alternatif olarak (bkz: notron yıldızı)). bir de dünya üzerinde her bir cm2 alana her bir sn de 60milyar dur sıfırlı yazayım da şaşalı olsun; 60 000 000 000 tane düşmekteymiş. tabi bunlar bizim içimizden geçip giderlermiş (girenin çıkanın hesabı yok işte).
• notrino ve anti notrino, kutlesiz, yuksuz, madde ile etkileşimi hiç olmayan, yuksek enerjili ışımalardır. dunyayı hic etkilesimsiz delip gecebilirler. algılanmaları gunumuz detektorleri ile mumkun degildir. gunumuz bilim adamlari, ileride cıkabilecek dunya savaslarinda, haberlesme amaci ile bu notrinolardan faydalanmak amaci ile calismalar yapıyorlar.
  
  notrinolar bir beta isimasi sirasinda aciga cikan enerjinin 2/3 'unu tasirlar. ornegin, bir nukleer reaktorde %11 oranında enerji kaybına neden olurlar.
  (bkz: beta ışıması)
• nukleer fizikte kutlesiz olarak belirlenen madde. esasida ne elle tutulur nede baskabirseyle.. denklemleri tamamlasin diye tanimlanan birsey.. sonsuza gider.. herseyin icinden gecer.. tutulamaz dedik ya..
  
  kutlesi bulunmus... arayanlar nasa'dan alabilirler trial'ini.. (deneme surumu mevcut ama yutmayin zararli olabilir)
• lepton parcacigi..elektrik yukleri sifirdir ve nerdeyse hicbir atomla etkilesime girmezler..genellikle particle decay sonucu olusurlar..
• bilmem kaç milyon ışık yılı uzakta siksen gidemeyiz muhabbetine noktayı koyan atom altı parçacık..