Bayanlar, Baylar:
Şimdi yolculuk eden bir deliğin, Dirac’ın okyanusunda rahat bir yer arayan, ihtiyaç fazlası bir elektronla karşılaşması halinde ne olacağını görelim. Açıktır ki, böyle bir karşılaşmanın sonucu olarak, ihtiyaç fazlası elektronun deliğe düşmesi kaçınılamaz. Böylece delik dolmuş olacak ve bu işlemi gözleyen hayretler içindeki fizikçi, pozitif ve negatif elektronların karşılıklı yok olmalan olayını kaydedecektir. Bu düşmede serbest hale gelen enerji, kısa dalga radyasyonu halinde ortaya çıkacaktır. Bu ışıma, aynen meşhur peri masalındaki kurtlar gibi, birbirini yiyip bitiren iki elektronun kalıntısıdır.
Bu işlemin aksini de düşünebiliriz. Burada negatif ve pozitif elektronlardan ibaret bir sistem, güçlü bir dış radyasyonun etkisi ile hiç yoktan yaratılmaktadır. Dirac teorisi görüşüne göre, böyle bir işlem, sürekli dağılımdan bir elektronun atılmasından ibarettir ve aslında bir “yaratılma” olarak değil, iki zıt elektrik yükünün birbirinden ayrılması olarak düşünülmelidir. Şimdi size bu iki elektronla ilgili, “yaratılma ve yok olma” işlemlerinin çok kaba bir şema ile temsil edilişlerini göstereceğim. Bu şekilde gördüğünüz gibi, bu konunun öyle anlaşılmayacak bir yanı yoktur. Burada şunu da ilave etmeliyim: Hemekadar çift yaratılması işleminin mutlak vakumda meydana gelebileceğini söylersek te, bu ihtimaliyet son derece küçüktür. Diyebiliriz ki, boşluktaki elektron dağılımı o derece düzgündür ki, bunu bozmak oldukça zordur. Diğer taraftan, ağır maddesel parçacıkların varlığı halinde, çift yaratılması ihtimali büyük ölçüde artar ve bu artış gözlenebilir .Çünkü ağır maddesel parçacıklar, elektronik dağılımı deşebilmeleri için, gamma – ışınlarına destek noktası görevi yaparlar.
Bununla beraber, bilinmektedir ki, yukarıda anlatılan şekilde yaratılan pozitron, uzun ömürlü değildir ve kısa zamanda negatif elektronların birisi ile karşılaşıp yok olacaktır. Kainatın bizim bulunduğumuz köşesinde, negatif elektronlar sayıca diğer parçacıklardan çok fazladır. İşte bu gerçek, bu ilginç parçacıkların; yani pozitnonların diğerlerine göre daha geç keşfedilmesine sebep olmuştur. Pozitif elektronların varlığını haber veren ilk rapor, 1932 yılının Ağustos ayında
BOŞLUKTA DELİKLER II
(Dirac teorisi I930’da yayınlandı) Kalifomiya’lı fizikçi CARL ANDERSON tarafından verildi. Anderson, kozmik radyasyon üzerindeki çalışmalarında, her yönü ile bildiğimiz elektronlara benzeyen; ama önemli bir farklılık olarak negatif elektrik yükü yerine, pozitif yük taşıyan yeni parçacıklar buldu. Bundan kısa bir süre sonra, laboratuar şartlarında elektron çiftleri elde etmek için basit usuller öğrendik. Çok güçlü yüksek frekans radyasyonunu (radyoaktif gamma-ışınları) her- hangibir çeşit maddesel cisme göndermek, bu çiftlerin meydana gelmesine yetiyordu.
Bundan sonraki resimde size, kozmik ışın pozitronları- nın hasıl ettiği “sis odası fotoğraflarım” göstereceğim. Bunların arasında çift – yaratılması işlemi de vardır. Ama resmi göstermeden önce bu fotoğrafların nasıl elde edildiğini açıklayalım. Sis – ya da Wilson – odası, modem deneysel fiziğin en yararlı cihazlarından birisidir. Herhangi bir elektrik yüklü parçacığın bir gaz içinden geçerken takip ettiği yol boyunca çok sayıda iyonlar meydana getirmesi olayı, sis odasının esasını oluşturur. Eğer gaz su buharı ile doyurulmuş ise, bu iyonlar üzerinde ufak su damlacıkları birikir ve böylece yol boyunca ince bir tabaka halinde sis görünür. Bu sisli çizgiyi siyah bir fon önüne alır ve kuvvetli bir ışıkla aydınlatırsak, hareketin her türlü ayrıntısını gösteren mükemmel resimler elde ederiz.
Şimdi perdede gördüğünüz iki resmin birincisi, Anderson tarafından alınmış bir kozmik – ışın pozitronun orijinal fotoğrafıdır. Aynı zamanda da bir parçacığın çekilen ilk fotoğrafıdır. resmi boydan boya geçen geniş yatay band odaya yerleştirilmiş kurşun bir levhadır, pozitronun yolu da levhayı geçen, ince, eğilimli bir çizgi olarak görünüyor. Yolun eğimli olmasının sebebi, deney esnasında sis odasının bir manyetik alan içine konulmuş olması ve manyetik alanın parçacığın hareketini etkilemesidir. Kurşun levha ve manyetik alan da parçacığın taşıdığı elektrik yükünün işaretini tayin için kullanılmıştır. Elektrik yükünün işareti şöyle anlaşılır. Yörüngede
manyetik alandan dolayı hasıl olan eğimin hareketli parçacığının yükünün işaretine bağlı olduğunu biliyoruz. Bu uygulamada mıknatıs o şekilde yerleştirilmiştir ki, negatif elektronlar hareketlerinin başlangıç yönüne göre sola doğru saparlar. Pozitif elektronlar ise hareket yönlerine göne sağa doğru saparlar. Böylece eğer fotoğraftaki parçacık yukarıya doğru hareket ediyorsa yükü negatif olabilir. Ama ne tarafa doğru gittiğini nasıl bileceğiz? İşte burada kurşun levha işe yaramaktadır. Levhayı geçen parçacık, i»< enejisinin bir kısmını kaybedecektir. Bu yüzden, manyetik alanın eğme etkisi de daha fazla olacaktır. Gördüğünüz fotoğraftaki yol, levhanın altında (görülmesi oldukça zor ama ölçme yapılınca kesin olarak belli oluyor) daha çok eğilmiştir. Sonuç olarak parçacık aşağıya doğru hareket etmekteydi ve yükü de pozitif idi diyebiliriz, diğer fotoğraf, Cambridge Üniversitesinde JAMES CHADWICK tarafından çekilmiştir ve sis odası havasında çift – yaratılması işlemini temsil etmektedir. Aşağıdan giren kuvvetli bir gamma – ışını, fotoğrafta hiç bir iz yapmadan odanın ortasına kadar gelip, orada çift hasıl etmiştir. Bu parçacık çifti, uçuşurken kuvvetli manyetik alan tarafından zıt yönlere saptırılmıştır. Bu fotoğrafa bakınca, soldaki pozit- ronun gaz içinde yoluna devam ederken neden yok olmadığını merak etmiş olabilirsiniz. Bu sorunun cevabını da Dirac teorisi vermektedir. Golf oyununu bilen birisi bunu kolayca anlıyabilir. Yeşil noktaya koyduktan sonra topa çok hızlı vurursanız, doğru nişan almış olsanız bile, top deliğe düşmeyecektir. Aslında hızla hareket eden top, deliğin üzerinden aşar ve yuvarlanmaya devam eder. Aynı şekilde çok hızlı hareket eden elektron da, hızı büyük ölçüde azalmadan Dirac deliğine düşmeyecektir. Böylece, pozitnonun yolunun sonunda, çarpa çarpa yavaşladığı zaman yok ojma şansı daha fazladır. Ve gerçekten dikkatli gözlemler, herhangi bîr yok olma işleminde çıkması gereken radyasyonun, pozitron yolunun sonlarında göründüğünü tesbit etmiştir. Bu olay Dirac teorisinin doğruluğuna ek bir kanıt olmuştur.
Şimdi geriye tartışılması gereken iki nokta kalıyor. Her- şeyden önce Dirac’ın okyanusunu meydana getiren parçacıkların negatif elektronlar olduğunu ve pozitronların da delikler olduğunu söylemiştim. Bununla beraber, bunun zıddı da söylenebilir. Bildiğimiz elektronları delikler olarak düşünüp, pozitronlara dışarı atılmış parçacıklar rolü de verebiliriz. Bunu yapmak için, Dirac’ın okyanusunun parçacıklarla dolup taşmadığını, aksine herzaman parçacık noksanlığı olduğunu varsaymak yeteıiidir. Böyle bir durumda Dirac dağılımını, içinde bir çok delik bulunan İsviçre peyniri gibi gözümüzde canlandırabiliriz. Genel olarak parçacık noksanlığından dolayı delikler devamlı olarak var olacaklardır ve eğer parçacıklardan birisi dağılımdan atılacak olursa, kısa zamanda tekrar deliklerden birisine düşecektir. Söylemek gerekir ki, bu iki resim de, hem fiziksel hem de matematiksel yönden mutlak olarak eşdeğerdir ve hangisini seçersek seçelim
hiçbir şey farketmez.
İkinci nokta bir soru haline getirilebilir: “Eğer dünyanın bizim yaşadığımız kısmında negatif elektronların sayısında başlangıçtan beri çok büyük bir fazlalık varsa, kainatın bir başka yerinde bunun tersine bir durum olduğunu varsayabilir miyiz?” diğer bir deyişle çevremizdeki Dirac okyanusunun taşması, başka bir yerde parçacık noksanlığı ile dengeleniyor mu?”
Bu son derece ilginç soruyu cevaplandırmak zordur. Gerçekten, negatif çekirdeğin etrafında dönen pozitif elektronlardan yapılmış atomlar, bildiğimiz normal atomlarla tamamen aynı optik özelliklere sahip olduklarından, bu soru hakkında spektroskopik gözlemlere dayanarak karar vermek imkansızdır. Diyelim ki, Büyük Andomeda Nebula’yı meydana getiren madde, belki böyle içi dışına çevrilmiş türdendir. Ama bunu ispat etmenin tek yolu, o maddeden birazını getirip, dünyamızdaki madde ile temas ettiği zaman yok olup olmadığını görmektir. Kuşkusuz çok müthiş bir patlama olurdu! Dünyamızın atmosferine girdiği zaman patlayan bazı meteoritlerin, bu içi dışa çevrili maddeden yapıldığı hakkında bazı rivayetler yardtr, ama bunlara çok itibar etmemek gerekir. Astında Dirac okyanusunun, Kairrtın farklı yerlerinde taşması ve eksilmesi sorusu ebediyen cevapsız kalacaktır.
Çev: Doç. Dr. Tuncay İNCESU
“MR. TOHPKIIİS’IH SERÜVENLERİ” \
BİTERKEN [
i i
Ünlü fizikçi George Gamoo’un orijinal adı Mr. Tomp- j
? kinsin Paperback” olan bu eseri, bilimkurgu türünde f
\ olmayıp, gerçekte var olan: ancak normal koşullarda duyu j
j organlarımızla gözleyemediğimiz olayları, ölçeği büyü* ;
l tülmüş biçimde aktaran fantazi öykülerden oluşmaktadır. ^
İM 16, ücincbi 9 kez basılan iki bölümden oluşan, *
Rusça dışında tüm Aorupa dillerine, ayrıca Çince ve Hint- I
çeye çevirisi yapdan bu eserin büyük bir kısmım Doç. j