Temel Fizik – Feynman

[Richard Phillips Feynman, The Feynman Lectures on Physics, Volume 1, Chapter 2: Basic Physics]

Giriş

Bu bölümde, fiziğin sahip olduğumuz en temel ilkelerini, nesnelerin doğasını şu anda nasıl gördüğümüzü inceleyeceğiz. Bütün bu fikirlerin doğrulanmalarının tarihine girmeyeceğiz, bunu zaman geçtikçe öğreneceksiniz.

Bilimsel olarak ulaştığımız şeyler sayısız şekilde ve nitelikte karşımıza çıkarlar. Örneğin, kıyıda durup denize baktığımızda suyu, dalgaları, köpükleri, çalkantıları, suyun sesini, havayı, rüzgârı ve bulutları, güneşi ve mavi gökyüzünü ve ışığı görürüz. Çeşitli renk, görünüm, sertlik ve dayanıklılıkta kum ve taşlar vardır. Belki mutluluk ve düşünme bile vardır. Doğadaki herhangi bir diğer görünüş de benzer çeşitlilikte nesneler ve etkiler barındırır. Nerede bulunursa bulunsun her zaman bunun kadar karmaşıktır. Merak, soru sormamızı sağlar; böylece öğrendiklerimizi bir araya getirir ve çeşitli yönlerden kazanılmış bilgiyi anlayamaya çalışırız. Nispeten az sayıda doğal nesnelerden ve etkiyen kuvvetlerden sonsuz türde birleşimler oluşabilmesi sonucuna vardığımız gibi.

Örnek olarak: Kum, kayadan farklı bir madde midir? Belki de kum, çok büyük miktarda minik kayadan başka bir şey değildir! Ay büyük bir kaya parçası mıdır? Kayaları anlarsak kumu ve ayı da anlamış olur muyuz? Rüzgâr, denizdeki suyun çalkantısı gibi havada oluşan bir çalkantı mıdır? Farklı hareketlerin ortak özellikleri nelerdir? Değişik türlerdeki seslerde ortak olan nedir? Kaç farklı renk vardır? Ve sorular böyle devam eder. Bu yolla her şeyi basamak basamak çözümleriz, başta farklı görünenleri toplar, farklı olanların sayısını indirmeyi umar ve sonuçta onları anlamaya çalışırız.
Devamını oku “Temel Fizik – Feynman” →

Serbest elektronlarla ilgili bir soru

Elektronların bir atom içinde yer alma zorunluluğu olmayışı ilginç geliyor bana. Peki bunlar öyle kendi başlarına ne yapıyolar dışarda?
Yani 1. işlevleri nedir?
2. Atomdan ayrılmaları bir sebebe bağlı ise nedir?

  1. Nötronlar parçalandığında, elektronları alıp çekip gidiyorlarmış! Neden? Böylece protonlar çekirdeğin element yapısını değiştirirler(Beta bozunumu). Ayrıca nötronun parçalanması neden 12 dk sürüyormuş? Açığa çıkan nötrinoya ne oluyor?

Elektron nötron proton (tıklayınız) konusunu hala anlamaya çalışıyorum.  Sorularım acemice biliyorum ama merakım had safhada. Çok ama çok önemliler fakat konunun teknokratı olmadığım için yardıma muhtacım. Aslında fizikçiler de benim yardımıma muhtaç çünkü kuramsal fizikçi olanların bile çoğu filozof değil 🙂

Neyse belki de öyledirler. Neticede yardıma ihtiyacım var.

  • Murat Uhrayoğlu fizik kuralları genel olarak bunların sebeplerini açıklar.. Ama neden böyle olduğu? sorusunu felsefecilere bırakır, işte bu yüzden en önemli mesele de bunlar üzerinde düşünce geliştirebilmektir..

    Sibel Atasoy Şimdiye kadar fizik kurallarından ne kadar yararlandığımı bilseniz şaşarsınız 🙂 Bunlardan da faydalanacağım, soru yöneltilebilince cevap mecburi hale gelir.. Beklemedeyim 🙂

    Murat Uhrayoğlu ‎1’in cevabı: Elektronlar heisenber’in belirsizlik ilkesine göre atom çevresinde belirli yörüngelerde olmayıp bir elektron bulutu şeklinde elektromanyetik bir dalga formunda, sadece olasılık yoğunluğunun 1′ eşit olduğu enerji seviyelerinde bulunurlar. 0’lar ise elektronların olmaması, yani boş yörüngelere tekabül eder. Bu demektir ki, kuantumj mekeniğine göre elektronlar ve dolayısıyla madde sürekl olmayıp belirli olasılık değerleri alma eğiliminde birer enerji formudurlar ve uzay zamanda sürekli salınım yaparlar,, yani e fotoelektrik etkisine göre foton dediğimiz ışık parçacıklarını salarak sürekli yörünge değiştirirler ve bu şekilde maddeyi teşkil eden elektromanyetik çekim kuvveti alanlarını oluştururlarç. Mesela atomlardan oluşan moleküllerin ve bunların birleşimi olan biyomoleküllerin bir arada durmasını ve bir form kazanmasını elektronların bu bağlanma enerjileri sağlar..

    Murat Uhrayoğlu ‎2’nin cevabı: Eğer bir atoma enerji verirseni (ısı veya radyoaktif etki ile) elektronun yörüngesini daha ovalleştirip komşu atoma geçmesini sağlarsınız. Bu sonuçta, atomdan elektronun kopması ile noktalanır. Fakat buradaki esas amaç ise, elektronun bir başka atoma veya moleküle bağlanma gereksinimi duymasını tetikleyen bir madde formunun oluşturulmak istenmesi veya bu çeşit bir kimyasal reaksiyonun ortaya çıkışıdır ki, bu da felsefi olarak maddenin ve dolayısıyla elektronların tesadüfen değil de belirli bir amaç doğrultusunda atomdan kopartıldıklarını ve burada etkin bir gücün varlığından söz ettirir. Fakat bu sebp, doğa kanunlarıyla çoğu kez açıklanamaz. Çünkü elektronlar atomdan ayrılırken ve yeni bir bağ oluşturdukları sırada termodinemaik olarak enerjinin yine minimum düzeyde tutulacağı yani en ekonomik bir bağ yapma mekanizmasını tercih ederler. Bu ise, maddenin evrensel tekamülü, yani maksimum mutlak mükemmeliğe ve en kararlı duruma ulaşma istencinin bir sonucudur (bana göre)..

    Murat Uhrayoğlu ‎3’ün cevabı: B bozunumu atomu farklı bir elemente çevirir, doğru. Ama atom tam parçalanmadan önce birtakım ara reaksiyonlar gerçekleşir. İşte bu ara kimyasal tepkimeler, işlemlerin nötronun parçalanmasına kadar süren zamanın uzamasına neden olur. Ayrıvca, doğada genel olarak bir parite (parity) -yani çiftler- yasası vardır ki, tabiattaki her partikül bozunan partiküllerin toplam baş kuantum spin sayılarının eşit olmasını zorunlu kılar. Dolayısıyla, tepkime buna uyacak şekilde partikül üretecektir ve örneğin nötrino gibi kararsız partiküller ise, kuantum tünelleme etkisi sonucu ışık hızına yakın bir hızda ivmelenerek atomu terkederken, nötron daha kararlı alt partiküllerine parçalanır ve bu arada da – yüklü elektron çiftlerini kendi yörüngesi etrafında toplayarak + yüklü protondan kısmen izole olur ve parçalanır. Nötrinolar ise, çok yüksek frekanslı bir elektromanyetik dalga formunda titreştiklerinden, sonsuz uzayda neredeyse tüm element atomlarını delip geçerek yoluna devam eder, bu yüzden nötrinoları yakalamak olanaksızdır..

    Murat Uhrayoğlu Dolayısıyka, görüldüğü gibi esas sorun da burada başlıyor. Yani, size yaptığım ilk yorumun altında da bu düşünce var: yani, doğa yasalarının temel sebeplerinin altında yatan temel nedenlerin iki yönü var gibi görünüyor; bunlardan birincisi fiziksel yani maddesel nedenleri oluştururken, ikincisini ise, görünmeyen maddenin ruhani yönüdeki tekamül yasaları oluşturuyor ki, bence madenin şekillenmesinde ve hareketinde bu ikincisi temel bir etkiye sahip. Çünkü ben birleşik alan kuyramını yazarken şunu gördüm ki, kütleçekimiyle elektromanyetizma belli bir noktada birleşiyordu fakat birleşmeyi ilginçtir ki, doğpanın belki de en az yönü bilinen gizemli bir eli olan manyetizma gerçekleştiriyordu. Oysa, manyetizma kanunalrının daha sonra 5. boyuta yani bilinmeyen bir kapıya doğru bizi götürdüğünü keşgfettiğimde çok şaşırdım. Yani burada möatematiksel oalrak şunu gördüm: Elektyron gibi maddi partikülleri 5. boyuttan bizim 4-boyutlu evrenimize maddeleştirerek aktaran bir mekanizma vardı ve bunu zihnimde tasvir ettiğiğmde bunu gerçekleştiren bir birleşik alanın varlığı önkabulüne gittim. Bu ise, bizi size biraz önce bahsettiğim, formel nedenlere yani maddenin şakillenmesindeki amaçlara ve tekamül kanunlarına götürüyor, ama fazla ilerisine değil, yani burada şunu kabul etmekı gerekiyor: bu noktada zihnimizin bir sınırı var ve ötesini anlayamıyoruz ki en önemli mesele de bu bence..

    Sibel Atasoy komşu atoma geçmesi sağlanıyorsa bunların serbestelektron sayılmaması lazım. Benim merak ettiğim atom dışında bulundukları zaman ve işlevdi

    Sibel Atasoy şimdi tesadüfen rastladım,başka şeyler de sormuşum, bazı cevaplar almışım, yarın unutmadan iki zamanın arasınıdoldurabilecek miyim bakayım 🙂 https://blog.sonsuz.us/?p=5198

Atom altı parçacıklar-özet

Leptonlar ve kuarklar şimdiki bilgilerimize göre elementer parcacıklardır. Yani, kendilerini oluşturan başka parçacıklardan yapılmamışlardır.Leptonlar içinde hepimizin yakından tanıdığı ‘Elektron’ vardır. Elektron şimdilik başka parçacıklardan yapılmamış olarak kabul edilmektedir. Leptonların spini (dönüş) ½ ve elektrik yükleri -1 veya 0 dır. Yunanca lepton hafif parçacık anlamına gelmektedir.

Temel Parçacıklar

1-) Leptonlar

2-) Kuarklar

3-) Nötrinolar

Elementer parçacıklar içinde adını James Joyce dan alan parçacıklar Kuarklardır.
Kuarklarda spin ½  ve elektrik yükleri 2/3 veya -1/3 olan parçacıklardır.
Şimdilik bilinen 6 kuark vardır.

Atom cekirdeği etrafında bulunan elektron bir elementer parcacık olduğu için
onunla fazla uğraşmayacağız. Geriye kalan, “çekirdek nedir”?
Sorusuna cevap arayacağız.

Çekirdek Nukleon adını verdiğimiz proton ve nötrondan meydana gelmiştir.
Elektron ve çekirdek, içindeki Nötron ile Proton kararlı parçacıklardır.
Çekirdeği ilgilendiren parçacıklar ailesi iki kısımdır.

1-) Baryonlar

2-) Mezonlar

Baryonlar ağır parcacıklardır, mezonlar orta ağır parçacıklardır.
Baryonlar ve Mezonların hepsine Hadronlar adı verilir.
Yunanca kuvvetli parçacık anlamındadır.

Kuark kuramına göre Baryonlar 3 kuarktan, Mezonlar ise bir kuark ve
bir antikuarktan oluşmuşlardır.

Nötron UDD kuarklarından, Proton ise UUD kuarklarından meydana gelmiştir.

Elektrik yükleri hesaplandığında 2/3 -1/3-1/3 = 0 yani yüksüz Nötron
ve 2/3+2/3-1/3 = 1 yüklü Proton olduğu görülür.

Hadronlar Ailesi

Bir atom çekirdeğini oluşturan Hadronlar,Kuarklardan yapılmışlardır ve aradaki mezon
alışverişi ile kararlı parçacıklar ortaya çıkar. Bu olay esnasında ki kuvvet güçlü
etkileşimdir ve çekirdeği parçalanmadan tutar. Bu olgu ilk kez H. Yukova tarafından
ortaya konulmuştur ve bu olayda en çok rol oynayan mezon pi mezondur.
Ortalıkta fazla görülmeyen bu maddelerin ömrü çok kısadır.
Yüklü pi mezon 10-8 sn yaşar.

Bir atom çekirdeğinin her zaman kararlı olmadığını biliyoruz, kararsız atom
çekirdeklerinde, ki radyoaktif maddelerin çekirdekleri böyledir, çekirdek
parçalanması olur bunu sağlayan zayıf etkileşimdir.

Doğada varolan ve şimdilik bilinen 4 temel kuvvetin bağlantı kuantasına Gluon adı verilir.

Elektromagnetik kuvvet gluonu FOTON

Zayıf Etkileşim kuvvet gluonu W+ W- Z0 parçacığı

Çekim Kuvveti gluonu GRAVİTON

Kuvvetli Etkileşim gluonu RENKLİ GLUONLAR

dır. Atom çekirdeğini ilgilendiren gluonlar Kuarkların tad dediğimiz özelliğini değiştirir
ve onların yapmış olduğu hadronları parçalar veya kuarkları zamk gibi birarada tutarak
kararlı parçacıkların yapılmasını sağlar.

Şimdiye kadar bahsedilen bu parçacıkların Pauli yasası ile belirlenen spinleri göz
önüne alındıklarında (spin parcacığın iç açısal momentumudur), parçacıklar ya
tamsayılı spinlere sahiptir. 0 , 1 ,2 …gibi veya yarım tamsayılı (buçuklu)
spinlere sahiptir ½ , 3/2 , 5/2 … gibi. Yarı tamsayılı spinli parçacıklar
FERMİ istatiklerine, tamsayılı spin’e sahip olanlar BOSE istatiklerine uyarlar.
Bu nedenle Spinler göz önüne alındığında parçacıklar iki kısma ayrılırlar.

1-) Fermionlar ( Enrico Fermi den)

2-) Bozonlar ( M. K. Bose dan )

Fermi istatistiklerine uyan parcacıklar aynı anda aynı konumda olamazlar (elektron gibi).

Bose istatiklerine uyanlar ise aynı anda konumda olabilirler (foton dolayısı ile laser gibi).

Tüm bahsedilen parçacıkların bir antiparçacığı da olduğunu, ki buna antimadde diyoruz.

Unutmamakta fayda var. En çok bilinen örnek Pozitron yani antielektrondur.
“Peki ortalıkta antimadde niye görülmüyor?” diyorsanız sebebi; madde ile
antimadde karşılaştığında, ortaya enerji çıkmasıdır.

Kısaca özet halinde konuyu anlatmaya çalıştık, konu çok geniş ve gittikçe
karmaşık hale gelmektedir. Korunum yasaları, Pauli dışarlama etkisi, Parite,
Ayar teorileri, Sicim teorisi, sekizli yol gibi teferruata girmedik belki ileride
meraklısı artarsa konuyu daha geniş olarak inceleriz, şimdilik aklınızda bu
kadar kalsın yeter.

Nötrinolar

Nötrinolar leptondur. Yüksüz (nötr) ve sıfır veya çok küçük kütleye sahiptirler. Bu yüzden diğer parçacıklarla neredeyse hiç etkileşmezler. Bir çok nötrino, bir kere bile etkileşmeden yeryüzünün içinden geçerler.

Nötrinolar değişik bozunma ve etkileşmeler ile üretilir. Örneğin, bir nötron bir proton, bir elektron, ve bir anti-nötrinoya bozunur. Aslında, fizikçiler nötrinoların, radyoaktif bozunmaların dikkatli gözlemleri sounucu varolduklarını varsaymışlardır.

Örneğin, bir nötron, bir elektron ve bir protona bozunduğunda, elektron ve protonun momentumları toplamı başlangıçtaki nötronunkine eşit değildir. Bu yüzden, kayıp momentuma karşı gelecek başka bir parçacık olmalıdır : yani, nötrino.

Nötrinolar çok sayıda üretildiklerinden ve maddeyle çok nadir etkileşmeye girdiklerinden, Evrende çok büyük miktarda bulunurlar. Eğer kütleleri varsa, Evrenin toplam kütlesinin çoğuna katkıda bulunacak ve genişlemesini etkileyeceklerdir.

-alıntı-kaynak bilinmiyor

elektron,nötron,proton


Elektron veya eksicik, en küçük eksi elektrik yüküne sahip temel parçacıkdır.
Elektron kelimesi kehribarın Yunancadaki ismidir. Eski Yunanda, kehribarı ovuşturunca statik elektrikle yüklendiği biliniyordu.

Atomun üç bileşeninden biri (diğer iki proton ve nötrondur). Atomu maddenin en küçük birimi kabul eden kuram yoluyla, elektriğin taneciksel bir yapı içinde bulunduğu sonucuna varılır. En küçük elektrik yükü taşıyan bu taneciğin adı elektrondur. Bütün atomların dış bölümü elektron tabakalarından oluşur ve her tabaka çekirdekten uzaklığına göre K,L,M… gibi harflerle adlandırılır. Çevredeki elektronların sayısı ve konumu, söz konusu elementin kimyasal nitelikleriyle, özellikle değeri ile yakından ilintilidir. Birçok durumda, bu elektronlar maddeden çıkarılıp az ya da çok büyük bir hızla, bir elektrik alanıyla, harekete geçirilerek boşlukta yayılabilir. Boş bir tüple elde edilen katot ışınları; radyoaktif cisimlerin beta ışınları; ısgın metalleri etkileyerek çıkardığı elektrik, vb.

Normal koşullarda elektronlar atomun artı yüklü çekirdeğine bağlı durumda bulunur. Nötr bir atomdaki elektronların sayısı, çekirdeki artı yüklerin sayısına eşittir. Ama bir atomda artı yüklerin sayısından daha fazla ya da daha az elektron bulunabilir. Bu durumda atomun toplam yükü eksi ya da artı olur; böyle yüklü atomlara iyon adı verilir. Bir atoma bağlı olmayan elektronlara serbest elektron denir.

Belirli bir atomdaki elektronlar çekirdek çevresinde düzgün bir biçimde sıralanmış yörüngemsiler üzerinde dolanır. Elektronlar ile çekirdek arasındaki çekim kuvveti, elektronların kendi aralarındaki itme kuvvetine üstün geldiğinden, elektronlar normal koşullarda atoma bağlı kalır. Elektronları üzerinde dolandığı yörüngemsiler kendi aralarında kümelenerek kabukları oluştururlar. Çekirdeğe en yakın yörüngemsilerdeki elektronlar atoma en sıkı bağlı olanlardır. En dış yörümgemsilerdeki elektronlar ise çekirdekle aralarındaki öteki elektronların perdeleyici etkisi nedeniyle atoma en gevşek bağlı durumdadır. Elektronlar, atom yapısı içindeki hareketlerinde, atomun hemen bütün hacmini kaplayan dağınık bir eksi yük bulutu oluştururlar. Bu nedenle atomun büyüklüğünü elektronların atom içindeki diziliş biçimi belirler. Atomun, başka atomlar, parçacıklar ve elektromagnetik ışıma karşısındaki davranışını da elekronların bu diziliş biçimi belirler.

Nötron, Proton ile birlikte, atomun çekirdeğini meydana getirir. Ayrıca nötron ve proton sayılarının toplamı, bize Kütle Numarasını verir. Nötron ve proton kütleleri, birbirine oldukça yakındır. Nötronlar yüksüz parçacıklardır. Hidrojen dışında bütün atomların çekirdeklerinde bulunan parçacıktır. Nötronun elektrik yükü sıfır ve bağıl kütlesi 1,00 dır. Kütlesi protonunkiyle aynıdır. Nötronların da 3 kuarktan oluştukları sanılmaktadır. Sembolü(n)’dir, çekirdekte bulunur. James Chadwick (Kadvik) adlı bilim adamı tarafından bulunmuştur. Her atom farklı sayıda nötron bulundurabilir. Hidrojen dışında bütün atomların çekirdeklerinde bulunurlar. Proton ile aynı kütleye sahiplerdir

Proton, atom çekirdeğinde bulunan artı yüklü atom altı parçacık. Elektronlardan farklı olarak atomun ağırlığında hesaba katılacak düzeyde kütleye sahiptirler. Protonun Yükündeki Hassas Ölçü Evrendeki bütün protonlar 1,6 x 10 19 değerinde pozitif yüke sahiptirler. Bu, atomlardaki çeşitli protonların birbirlerini itmelerini sağlar. Ama aradaki çekim, itmeden 100 kez daha güçlü olduğu için protonlar birbirlerinden ayrılmazlar. Protonun kütlesi elektronunkinden 1836 kez daha fazladır. Ama buna karşın, bilinmeyen bir nedenden ötürü elektronun yükü protonunkiyle aynıdır

http://www.muhteva.com/elektron-notron-proto-n-t22844.html

Nötron oldukça kararlı bir taneciktir. Parçalanarak, bir proton, bir elektron ve kütlesiz bir yansız tanecik olan nötrinoya (Bk. TANECİK FİZİĞİ) dönüşmesi için, on iki dakika geçmesi gerekir. Bu dönüşme, nötron, çekirdek içinde bulunduğu sırada da oluşabilir. Elektron ve nötronlar çekirdekten uzaklaşıp giderken, protonlar yerlerinde kalmaya çalışır ve çekirdeğin kimyasal element yapısını değiştirirler. Buna, çekirdeğin «beta bozunması Nötronlar, NÜKLEER REAKTÖR’de ve ATOM BOMBASI’nda önemli rol oynarlar. Zincirleme tepkimeyi başlatmak için, ağır bir çekirdek içine, fazladan bir nötron gönderilir. Bu da, FİZYON sonucu çekirdeğin daha hafif iki parçaya ayrılmasını ve büyük bir enerjinin açığa çıkmasını sağlar

Bu konu hep ilgimi çeker, şimdi bir bilene sorularımı yöneltiyorum:
1. Proton ve nötron neden çekirdeğin içinde de elektron dışında?
2. Hidrojende neden nötron yok?
3. Kütle açısında çok daha küçük olmasına karşılık elekronun yükü protonla neden aynıdır?
4. Kütle açısından elektrona denk olan nötron nasıl yüksüz olabilmektedir?
Güneşten daha büyük yıldızlar‘da kütle çekim etkisi o kadar büyük bir kuvvet uygular ki yıldızın yapısını değiştirir ve atomlardaki elektronlar protonların yanına gelerek nötrona dönüşürler. Bu nedenle adları nötron yıldızlarıdır. Böyle bir yıldızın 1 santimetreküpü‘nün kütlesi birkaç milyon tonu bulur. Eğer güneş şimdi sahip olduğu kütle ile bir nötron yıldızı kadar yoğun olsaydı çapı 10 km civarında olurdu.
5. Elektronu protonun yanına getirmek olağanüstü bir durum değil mi? Bunun için uygulanan kuvvet nedir?