Okunma: 242 kez

Nötronlarin etkinlestirilmesiyle, kimyasal elementlerin izlerinin l milyardi l gibi oranlarda saptan-mati da mümkündür: böylece, Üst Kretaie ile Üçüncü Zaman arasindaki geçisi belirleyen tortullarda anonnal yüksek miktarlarda iridyum izleri ölçülmüstür. Bu anormalligin mümkün açiklamalarindan biri, iridyumun, bundan 65 milyon yil önce Dünya ile çarpisan, yaklasik on kilometre çapinda bir meteorit tarafindan getirilmis olmasidir (böylesi bir çarpi|ma, aralarinda di-üozorUnn da bulundugu pek çok canli türünün yok olmaliyla f onuç-lanan, dünya çapinda bir felakete yol açmif olabilir).

Nötronlarin etkinlestirmesi, imal edildikleri yerlerin uzagimla bulunan çömleklerin yapildigi topragin cografi kökenini saptayarak, yok olmus uygarliklarin ticaret aglarinin saptanmasini sagladigi arkeolojide de kullanilmaktadir. 14C (karbon 14) tarihlendirme yöntemi, tarihsel ölçege uymaktadir; çünkü bu radyoaktif çekirdegin yan ömrü 5 000 yildir: bir varlik öldügünde, "ruk MC sogurmaz; ""C/ttC oranini ölçerek ve öldügü tirada atmosferde bulunan "C oraninin bugünkünün aynisi oldugunu varsayarak, bu ölümün tarihi belirlenebilir. Ayni sekilde, buzul buzla-nndaki I8O/"O izotop oraninin ölçülmesi, son binyiüarda yeryuvarla-gi sicakligindaki degisikliklerin saptanmasini saglamaktadir.

Atom çekirdekleriyle ilgili en çarpici verilerden biri, bunlarin göreli bollugudur. Evrendeki maddenin agirlikli bölümü kendini en basit çekirdek olan (bir proton) hidrojen çekirdegi biçiminde gösterir (yüzde 75'ten fazla); helyum (2 proton, 2 nötron) neredeyse yüzde 100'e ulasmak için gereken tamamlayici parçayi olusturur. Daha agir elementlerin tamami toplamin sadece yüzde 0,1'inden azini olusturur. Ancak, bu bakiyenin dikkatli bir biçimde gözlenmesi, çok belirgin bir yapiyi ortaya koyar: N nötron sayisinin veya Z proton sayisinin 8, 14, 20, 28, 50, 82 ve 126'ya esit oldugu (bu son durum sadece nötronlar tarafindan gerçeklestirilir) bazi çekirdekler digerlerinden daha boldur.

Bu bolluk doruklannin, nükleer yapinin daha büyük bir kararliligiyla birlesmesi dogaldir. Bu, nükleer fizikçilerin 1930'lardan baslayarak anladiklan seydir. Ve bu nedenle, bu kez laboratuvarda gözlenen bag enerjileri sistematigi, N veya Z yukaridaki sayilardan birine esit oldugunda doruklar ortaya çikarmaktadir (söz konusu sayilara bu yüzden sihirli sayilar denmektedir). Bu etki nicel olarak küçüktür: hafif bir çekirdekteki onlarca megaelektronvolt, agir bir çekirdekteki binlerce megaelektronvoltluk toplam bir bag enerjisine oranla her zaman 15 MeV'un altindadir. Astrofizik ölçekte, yildiz nükleosentezleri sirasinda olusan çekirdekler, en kararli biçimlenmelere bürünme zamanini bulduguna göre, nite! olarak önemlidir. Diger nükleer özellikler, özellikle, bir nötronun veya bir protonun ayrilma enerjileri, sihirlilik kavraminin saglamligini dogrulamaktadir. Birnükleonun ortalama ayrilma enerjisi 5-10 MeV düzeyindeyken, sihirli bir çekirdegin yüksek kararlilik artisi, bu enearjileri megaeletronvoltlarca artirmaktadir.
Demek ki, burada çok belirgin göreli bir etki vardir.
Katmanli model
Atom (çekirdek + elektronlar) ölçeginde de, atom yapilarinin özellikle kararli oldugu sihirli elektron sayilari vardir. Böylece, soygazlarin (helyum, neon, argon, kripton, ksenon, radon) zayif kimyasal etkinligi, bu atomlarin elektronlarinin son derece kararli biçimlenmeler içinde oldugunu gösterir. Bunlarin iyonlasma enerjileri, Mendeleyev'in tablosundaki komsu atomlarinkinden özellikle daha büyüktür.

Atoma iliskin bu sihirli sayilar, yapinin katmanlar halinde yapilanmis olmasiyla açiklanir. Çekirdegin protonlari elektronlar üzerine, kuvantum mekarügiyle ele alindiginda elektronlarin ulasabilecekleri kuvantik durumlari ortaya çikaran bir çekim uygular. Bu kuvantik durumlar, katman olarak adlandirilan komsu enerji paketleri halinde gruplasmislardir. Bir atomun elektron sayisi bir katmani tamamen dolduracak düzeyde oldugu her durumda, bag enerjisi daha büyüktür.

Bu görüntünün nükleer duruma aktarilmasi, 1930'larda telkin edilmis olmakla birlikte, ancak, 1940'lann sonlarinda kendini kabul ettirmistir. Asil basari (1948-1949'da), nükleonlarin yörüngesel hareketiyle spinleri (ve-ya özünlü kinetik hareket) arasindaki bir eslesmenin varlij varsayarak, sihirli nükleer sayilarin ve de özellikle, sihirli çel deklere komsu çekirdekler için düsük enerjili uyarilmis durun rin yapisinin açiklanabileceginin saptanmasi olmustur. Bu ram, Maria Goeppert-Mayer ve Hans Daniel Jensen'e 1963 I bel Fizik Ödülü'nü kazandirmistir.

Çekirdegin biçimsel bozulmasi ve ekseninde dönmesi, birlesik model Sihirli çekirdekler ve bunlarin yakin komsulan küreseldir; an acile katmanli çekirdekler, yani, nötron ve proton sayisi iki sil sayi arasinda kalan çekirdekler biçimsel olarak bozulmustur. B lann çarpikligi, atomun elektronlar üzerindeki etkisiyle ölçüler. Böylece, bazi çekirdeklerin yumurtamsi (kutuplan sivrice), bas rinin küremsi (kutuplari yassica) olduklari anlasilmistir. Özelli armut biçiminde daha karmasik baska biçimler de vardir.

Bu nükleer çarpikligin bir baska izi düsük enerjili uyaril durumlar tayfinda görülebilir. Gerçekten de, mekânda ayrica li bir yön olmadigindan, bir çekirdek, mesela, yumurtamsi bi almissa, zaman içinde simetri ekseninin ucunu bütün yön döndürecektir: çekirdek dönmektedir; iki görünümü birbirin ayirmak mümkün degildir. Demek ki, çarpik (deforme) çe deklere "kuvantum topaçtan" denebilir ve bunlarin dönme rumlan, dönme halindeki her cisim gibi çekirdegin eylemsi momentine bagimli olan niceliestirilmis enerjilerle ayirt ec Kavramsal olarak, dönme tayflannm gözlenmesi iki zaman ö ginin varligini ortaya koymaktadir: nükleonlann bireysel h ketine özgü bir hizli zaman ölçegi ve nükleer yapinin bütüi hareketiyle iliskili yavas bir ölçek. James Rainwater, Aage B ve Ben Mottelson, nükleer dinamigin bu iki zaman ölçeginde alindigi birlesik denen modeli 1953'te gelistirmislerdir (bu mo sahiplerine 1975 Nobel Fizik Ödülü'nü kazandirmistir). Bum birlikte, çarpik veya bakisimsiz yapiyi doguran nükleonlarir reysel hareketi olduguna göre, belli bir eslesme vardir.

Atom çekirdeklerinin eylemsizlik momentlerinin deneysel gerleri, kati bir cisminkiyle normal bir sivininki arasinda yer Nükleer akiskanin bir bölümünün, bir süperakiskan oldugu,; dönmeye, dolayisiyla da, çekirdegin eylemsizlik momentine tilmayan yapiskanligi olmayan bir akiskan olusturdugu vars lirsa, bu degerler açiklanir. Ayrintilara girmeden, nükleonlarir kirdek içinde birbirlerinden bagimsiz olarak yer degistirmek rine, Cooper çiftleri denen çiftler olusturma egiliminde oldu! söylenebilir. Bu çift olusturma veya eslesme, asiri akiskan hal denen o tutarli ortak hafin temelidir -bu hal uyarilmis haller l MeV düzeyinde bir enerji gapiyla (tng. aralik) ayrilmistir.

Dönme enerjisi gapla karsilastirilabilir hale geldiginde, s; dönme bazi nükleon çiftlerini hareketin eymesizligine katil ya yatkin hale getirerek bunlari kinyormuscasina, eylemsi momentinde ani artislar gözlenir.

AGBR Imlsntlinasstntn içi.Fransa'da Orsay Nükleer Fizik Enstitüsü'ndeki bu sûperiletken miknatisli bir hizlandiricidir:
elektrik akimi, elektrik direncinin sifir oldugu yaklasik 4 K'/ik sicaklikta tutulan iletici bobinlerin içinde dolasir.
Böylece, yüksek manyetik alan/ar (burada 4 Tye kadar) elde etmek ve aygitin kapladigi yeri küçültmek
mümkündür. Bu hizlandirici, protonlara 20 MeV-200 MeV arasinda bir enerjinin iletilmesini saglayacaktir.

Etiketler:  

Bilimler
Fizik
Nükleer Fizigin Uygulamalari

Sadece kayıtlı kullanıcılar yorum yazabilirler.
Lütfen hesabınıza giriş yapınız veya kayıt olunuz.

---