Atomaltı Parçacıklar ve Kütle Ölçümü




Atomaltı parçacık, atomdan küçük olan ve atomu da oluşturan maddelerdir. En bilinen örnekleri proton, elektron ve nötrondur. Bu örnekler dışında henüz yapıları tam anlamıyla keşfedilmemiş olanlar ise ışık, bozon, mezon, fermiyon, baryon ve gravitondur. Parçacık fiziği ve nükleer fizik kapsamında değerlendirilen bu parçacıklar aralarındaki etkileşimler ve atomik olmayan maddeler üzerine yoğunlaşmıştır.

Atomaltı Parçacıklar ve Bazı Özellikleri
Doğada yalnızca Hidrojen atomunda izotopu bir proton ve bir elektrondan oluşmaktadır. Hidrojen dışında tüm elementlerde çekirdekte nötron bulunmaktadır. Atomaltı parçacıklar için yük ve kütle dışında önemli iki ayrı özellik bulunmaktadır. Bu özelliklerden ilki her parçacığın sahip olduğu spin adı verilen açısal momentum, ikincisi ise her bir parçacığın sahip olduğu anti parçacıktır.
Atomaltı parçacıkların bir diğer önemli özelliği ise kuantum parçacıkları olarak da adlandırılmalıdır. Parçacıklar dalga gibi davranabildikleri için aynı anda çift yarıktan geçebilir ya da kırınım, girişim gibi dalga davranışları gösterebilir.

Atomaltı Parçacıklar ve Kütle Ölçümü
Atomaltı parçacıkların oldukça küçük kütlelere sahip olması kütlelerinin klasik yöntemler ile ölçülmesini engellemektedir. Bu parçacıkların kütleleri ölçülürken deneysel ve kuramsal yöntemler kullanılmaktadır. Elektriksel yüke sahip parçacıklarda kütle ölçümü, yüksüz parçacıklara oranla çok daha kolay olmaktadır. Bunun temel nedeni yükse sahip parçacıkların elektromanyetik alandan etkilenebilmesidir.
Bir örnek vermek gerekirse, proton ve elektronun kütlelerini ölçmek için manyetik alanda ki hareketlerden faydalanılabilir. Bu hesaplamada manyetik kuvvetlerin hareket yönüne dik olması parçacık enerjisini etkilememektedir. Fakat bu kuvvet, parçacığın ivmelenmesi ve hareket yönünün değişmesini sağlayabilir.
Hesaplamada kullanılan mekanik yasalar ve kuramlar, parçacığın takip edeceği yörüngede yarıçapın r=(mv/qB) olduğunu göstermektedir. Bu denkleme göre hız ve elektriksel yükü bilinen bir parçacığın kütlesi büyüklüğü belli olan bir manyetik alanda yörüngesinin yarıçapı kullanılarak ölçülebilmektedir. Aksi durumda elektriksel bir yüke sahip olmayan parçacıkta elektromanyetik alandan etkilenmemeli nedeniyle kütle ölçümü daha zor olacaktır.

Alıntı.