Sonun Başlangıcı: PROTON BOZUNUMU
Dr. Güneş TANIR*
D adyoaktivitenin keşfi ile bazı atomların ‘ * kararsız olduklarının anlaşılması, bilim adamlarının zihinlerinde şu sorunun şekillenmesine neden olmuştur: Uranyum ve radyum gibi ağır elementlerin bir özelliği olan nükleer kararsızlık tüm atomik çekirdekler için de geçerli midir? Son yıllardaki teorik ve deneysel araştırmalar bu şüphelerinde bilim adamlarına hak tanımaktadırlar.
Dünyada hiçbir şeyin sonsuza kadar sürmediği düşüncesinden hareketle, hidrojen gibi tek proton içeren en hafif çekirdekler bile bozun-maya uğramalıdır denilebilir. Protonun evren yaşının 1020 kat bir ömre sahip olduğu bilinir, ancak sonsuza kadar yaşayamıyacağı konusunda da teori ısrarlıdır. Tabii, bu kadar uzun ömre sahip sıradan maddelerin bozunmaları çok yavaş olmalıdır ve bu çok zayıf radyoaktiviteyi gözlemek için belki binlerce tonluk maddeye gereksinim duyulacaktır.
Fiziğin korunum kanunlarından biri tarafından yasaklanıncaya kadar bozunma işleminin mümkünlüğü bilindiğine göre hâlâ dengeli olduğu düşünülen elektronun bozunmasını önleyen hangi korunum kanunudur? Elektrondan daha küçük kütleli parçacıkların varlığı bilinmektedir. Örneğin nötrino. Genelde sıfır kütleye sahip oldukları düşünülen bu parçacıkların kütlelerinin hesabı yoğun teorik ve deneysel çabalar gerektirmekteyse de nötrino türlerinden en az birinin, elektron kütlesinden çok daha küçük kütleye sahip olduğundan da şüphe yoktur. Buna göre elektron nötrinolara veya fotonlara bozunabilmelidir. Elektronlar belli negatif elektrik yükü taşırlar; fakat elektron bozunumu ile ortaya çıkacak tüm hafif parçacıklar (foton, graviton, nötrino gibi) sıfır elektrik yükü taşırlar. Böylece elektron bozunumu belli negatif yükün yıkımını
* G.Ü. Fen ve Ed. Fak.
Günümüzde, temei parçacık olup olmadıkları tartışmalarının süregeldiği parçacıkların, aslında az sayıda gerçekten temel parçacıkların uyarılmış durumları olduğu genellemesi mümkün müdür? Bu konuda son araştırmalardan elde edilen bilgiler nelerdir?
gerektirdiğinden yasaklanmıştır.
Proton elektronla zıt işaretli eşit büyüklükte elektrik yükü taşır, yani, nötrino, foton ve gravîtonlara bozunamıyacaktır. Ancak, elektrondan 1.820 kat ağırdır ve pozitif yüke satıip daha
Yeryüzeyinm derinliklerinde atomal 11 parçacıkların patlamalarının titrek ışıltılarım kaydetmek için teknisyenlerin proton bozunumu dedektörlerindeki hassas ışık sayaçlarım ayarlama çalışmaları.
1380’de yeraltı dedektörleri, proton bozunumu İçin bir iz buldular. Hindistan’da Kolgar altın madeninde yapılan ilk deneyde döı-t mümkün kanıt ileri sürüldü; ancak fizikçiler, nötrino derdinden kurtulmak İçin Hindistan dedektörlerinin yeterliliğinden emin olamadılar. Haziran 1982de deneyler Mont Blancda başladı ve proton bozunumu için tüm kriterlere uygun bir ışıltı tespit edildi. 1983’lerde bu konuda en hassas ölçümleri yapan IMB (University of California at Irvine, University of Michigan ve Brookhave National Laboratory) deneyleri sonunda, proton ömrünün 103’ yıl olması gerektiği savunuldu.
Ekim 1984
17