ÇEKİRDEK
PROTONLAR VE NÖTRONLAR
• QUARK

X 1.000 YA DA DAHA
Protonun ölümünü belirtebilecek küçücük bir pstlamay: gözlemek üzere yapılmış, duyarlı ışık sayaçları ile donatılmış 3.000 tonluk bir su tankı. Bu tank, Tokyo yakınlarında bir madende bulunmaktadır.
WWJ
10“ CM.
YA DA DAHA AZ
MADDENİN YAPISINDAKİ parçacıkların aşama sırası dört seviyeye sahiptir. Tüm maddeler, etrafı elektronlarla çevrili bir çekirdekten oluşan atomlardan yapılmıştır. Çekirdek, proton ve nötronları içerir. Her bir proton ve nötronun üç quari(dan oluştuğu yaygın olarak kabul edilmektedir. Son görüşler, beşinci seviyenin eklenmesi gereğini savunurlar: Ouarklarm da preguarklardan oluştukları…
BİLİM ve r£KN/£İ
QUARK
Proton bozunumu evrenin geleceği için önemli sonuçlar doğurabilecek, mümkün bir olaydır.
Fransa ile İtalya arasındaki Mont Blanc tünelinde, CERN (European Organization for Nuclear
Research) tarafından gerçekleştirilmeye çalışılan bir seri deney, şematik olarak gösterilmiştir. Paralel düzlemler
Ş _ A bozun mayı izleyen demir pla-
~”R kalardır ve siyah noktalar
_ _ bozunma ürünlerini göster-
c ‘ mektedir. Eğer bozunma doğ-
rulanırsa, evrimsel dönüm noktası, yaklaşık 1030 yılda sabitleşebilir.
küçük parçacıklar da mevcuttur. Proton, enerji ve elektrik yükü korunum kanunlarını bozmadan ¡böyle parçacıklara bozunabilmelidir. Örneğin elektronla aynı kütleli; fakat protonun yüküne eşit pozitron denen antiparçacık mevcuttur. Bir başkası antimuondur. Antimuon protonla aynı yüklüdür; falkat yaklaşık 1/90’i kütleye sahiptir. Böylece proton, bir nötrino ve fotonla beraber antimuona bozunabilir. Ayrıca kütlesi protonla elektron arasında görülebilir. Kısaca, enerji ve yük korunum kanunları protonun pozitif yüklü bir meson ve bir nötrino veya nötral bir meson ve bir pozitrona bozunmasına izin verirler. Böyle bozunma işlemlerinin herhangi biri hidrojen atomunun toplam dağılımını başlatırlar, daha ağır atomlarda elementin kimyasal yapısını değiştirirler ve herhangi ıbir radyoaktivitede salınandan daha fazla miktarda enerji salarlar.
1935’lerde elektron, proton, nötron ve nöt-rinonun elemanter parçacık oldukları kabul edilmişti. 1950-50’larda, bu görüş, başka parçacıklar kümelerinden oluşturulmuş modellerle yıkılmış görünmektedir. 1960’Iarın ortalarında, maddenin yapısındaki proton ve nötronların Hadron denilen geniş bir parçacıklar ailesinden yapılmış olduğu ileri sürülmüştür. Tüm hadronların üç çeşit quarkin kombinasyonu olarak açıklanabildiği ilk model olan quark modeline göre iki kombinasyon vardır: Baryonlar denen üç quark grubu, mesonlar denen quark-antiquark grubu. Çoğu parçacık hızlandırıcıları ile üretilen yüksek enerji çarpışmalarında gözlenen 100’den fazla farklı hadron bilinmektedir.
1949’larda baryonların, proton ve protondan daha ağır parçacıklardan oluştukları ileri sürülmüştür. Elektron, muon ve nötrinoların quark-lardan yapılmayan lepton denen parçacıklar aile-
sine ait oldukları da yaygın şekilde kabul edilmektedir. Net quark sayısının korunumu baryon sayılarının korunumuna eşdeğerdir. Baryon sayıları, dinamik öneme sahip olan elektrik yükden çok farklıdır. Bir elektrik yük elektrik ve mag-netik alan yaratır. Bunun gibi barytropik alan denen bir çeşit alanın mevcudiyetine dair ampi

rik deliller mevcuttur. Bir barytropik kuvvet gravitasyonel kuvvetden ayırt edilöbilinir, çünkü gravitasyonel kuvvet cismin kütlesi ile orantılıdır. Barytropik kuvvet ise baryon sayıları ile orantılı olmalıdır. 1955’de T.D. Lee ve C.N. Yang’ın çalışmaları, iki nükleer parçacık arasındaki barytropik kuvvetin gravitasyonel kuvvet-den çok daha zayıf olduğunu göstermektedir.
Elemanter parçacıklar arasındaki etkileşmeleri açıklayan modern teorilerin gelişmesi korunum kanunlarına bakış açısını da değiştirmektedir. Şimdilerde, kuantum elektrodinamiğinin elektromagnetik alanına, benzer 12 alanın ve karşılık gelen 12 korunum kanununun olduğu yaygın olarak düşünülmektedir.
1S64’den 1971 ‘e kadar. Case Western Reserve ‘Universtity ve The University of the Witwatersrand, The University of California at irvine’den bir grup araştırmacının yaptığı deneyler sonucu, protonun ortalama ömrünün 1030 yıldan daha uzun olduğu açıklanmıştır. Gerçekten çok uzun olan bir ömür baryon sayısı korunumu fikrini ortaya atmıştır. Eğer bazı korunum kanunları yoksa proton bu kadar uzun nasıl yaşıyabilir? Bilinen parçacıklardan başka, şimdilerde yabancı sayılan bazı parçacıkların özellikleri proton bozunumunu mümkün kılabilir. Örneğin, bir quark antiquarka dönüşürken böyle bir parçacık yayınlanıyorsa, protonları oluşturan üç quark bir antileptona bozunabilir. Böyle bir egzotik parçacık çok ağır olmalıdır veya
Ekim İ984
19