NÖTRİNOLAR
Nötrinolar
Fotonun oluşumu var oluşun en önemli olaylarından biridir. Var oluş gerçeğini bulabilmek için bu olayları bilmek ve doğru olarak irdelemek gerekir. Aşağıdaki bölümümüzde foton oluşum olaylarının ardışıklarından kısaca bahsedeceğiz. (Fotonlar bölümüne bakınız)
Nötrinoların varlığı matematikçilerin olmayana ergi (bir önermenin doğruluğunu karşıtının sonuçlarının yanlışlılığını kanıtlayarak göstermek) dedikleri bir yöntemle bulunmuştur. 1920’lerin sonlarında radyoaktif süreçlerde çok hassas ölçümler yapıldı. E=mc2 formülüne göre ortaya çıkan enerji yani E, kaybolan maddenin karşıtı enerjiye eşit olmalıydı ama ölçümlerde bu eşitlik sağlanamıyordu. Bu ise enerjinin sakımı kanununa (termodinamik birinci kanun) uygun değildi.
Deneyler ya enerjinin sakımı kanunun yanlışlığını ya da bilinmeyen nedenlerle bir enerji kaybının yaşandığını gösteriyordu.
Bu enerji kaybındaki bir başka olasılık o dönem yöntemleriyle gözlemlenemeyen, bilinmeyen parçacıkların enerji taşıması, bu nedenle ölçüm dışı kalıyor olmasıydı.
Böyle parçacıkların var olması gerektiği varsayımını 1932’de Pauli yapmıştır.
1933’te Enrico Fermi bu varsayımı destekleyen bazı deneyler yaptı.
Başlangıçta bir enerji hırsızı olarak nitelenen bu parçacıklara küçük nötr parçacıklar anlamına gelen nötrinolar adı verildi.
Nötrinolar leptonlar sınıfındandırlar ve elektrik yükü olmayan ve kütlesi sıfıra yakın ve ışık hızından küçük fakat ona yakın hızlarda giden atom altı büyüklükte temel parçacıklardır. Sadece radyoaktif parçalanmada ve nükleer tepkimelerde ortaya çıkarlar.
Elektron nötrinolar, müon nötrinolar ve tau nötrinolar diye sınıflandırılırlar. Hepsinin bir karşı madde parçacığı da vardır.
Birçok malzemenin içinden hiçbir etki yapmadan geçtiği için tespit edilebilmesi çok zordur. Bu yüzden hayalet parçacıklar diye adlandırılırlar.
Kendi ekseni etrafında dönüşün 1/2 (spini) olduğu için fermiyon sınıfına girerler. 1930 yılında Pauli tarafından varlıkları kuramsallaştırılmıştır. Ancak 1956 yılında deneysel olarak tespit edilebilmiştir.
Madde enerjiye dönüşürken çekirdekteki nötron bir proton, bir elektron bir de karşı nötrinoya dönüşmekteydi. Fakat nötrinolar yakalanamayan dolaysıyla gözlemlenemeyen parçacıklardı.
Nötrinolar 24 yıl sonra yani 1956’da parçacık hızlandırıcılarında gözlendi.
1994’te Hywel White yönetimindeki Los Alamos fizikçileri, nötrinonun kütleli olduğunu gösteren kanıtlar elde ettiler. Eğer bu doğruysa evren bu görünmez ele avuca sığmaz parçacıklarla dolu olmalıdır.
* * * *
Bir elektron-pozitron çiftinin yok oluşu her zaman foton ya da fotonları oluşturmaz.
Kimi zaman çok enderde olsa nötrino-karşı nötrino çiftinin ortaya çıkmasına da neden olur. Bu parçacıklar beş milyar derecenin üzerinde birikir ve evrende düzgün biçimde dağılan nötrino ışınımlarının meydana gelmesine neden olur.
Nötrinolar fermiyon ailesinden olup fermiyonlarda leptonlar grubundandır. Anti parçacığı anti nötrinodur ve nötrino ile özdeştir.
1930 yılında Pauli Wolfgang tarafından teorik olarak var olduğu öne sürülmüş ancak 1956 yılında Clyde Cowan ve ekibi tarafından varlığı kanıtlanmıştır.
Nötrinolar elektriksel olarak nötrdür. Atom içi zayıf kuvvet ve yer çekimi ile etkileşim içindedir. Protonlar ve elektronlar arasındaki birleşmeler sonucunda oluşan nötron bir pozitronu yok edip bir proton ve bir karşı-nötrinoya dönüşebilir.
Böyle bir oluşum için on milyar derecelik bir ısıya ihtiyaç vardır.
Bu nedenle nötrinolar büyük yıldızların çekirdeklerinde bulunan nükleer fırınlarda üretilirler. Tepkimeler sonucunda pozitronlarla elektronlar ve ikisinin bileşimi sonucu oluşan fotonlar arasında sayısal bir denge sağlanır. Nötrinolar da bu sayı kadardır.
Nötrinolar nükleonlar tarafından tutulduklarından uzun süreli yolculuk yapamaz. Bu tepkimeler de proton ve nötronların sayılarını karşılıklı olarak dengede tutar. On milyar derece sıcaklıkta her şey tam bir denge içindedir denilebilir.
Sıcaklık on milyar derecenin altına düştüğünde (örneğin süpernova patlamalarıyla dev yıldızlar çöktüğünde) yeterli enerji olmadığından elektronlar ve nötrinolar arasındaki sayısal denge hızla bozulur.
Bir kısım nötrino serbest kalıp evrende serbestçe dolaşmaya başlar.
Big Bang Kuramı’na (genişimin ikinci evresi) göre patlamadan sonra evrende hala dolaşıp duran ve geçmiş zamanların anısını gizliden gizliye yaşatan nötrino fosil ışınımı oluştururlar.
Evrende nötrinolar kadar anti nötrinoların bulunması da gerekir. Fakat bu varsayım henüz kanıtlanmış değildir.
Güneşimizde bir nötrino kaynağıdır. Nötrinoların varoluşu güneş çeklirdeğinde çok yüsek ısıların var olduğunun kanıtıdır. Bu da tersinimin öngörülerini onaylar.
Güneş’ten gelen nötrinolar, klorun bir kısmını radyoaktif argona dönüştürür.
Günümüzde bilim insanları ortaya çıkan argon miktarından Güneşten ne kadar nötrino yayınlandığını hesaplayabilmektedirler.
Uzun zamandan beri kuramsal sonuçlarla deneysel olarak bulunan nötrino sayıları uyuşmuyordu. Güneşteki kaynaşma modellerinden tahmin edilen nötrino değeri gerçek gözlemlerle bulunanın çok üstündeydi. Bu durumu açıklama getirmek için şöyle bir varsayım öne sürülmüştür. Nötrinolar hakkında uzun zaman gündemde kalan varsayıma göre nötrinolar sıfır kütleliydi, başka parçacıklarla etkileşmiyordu ama diğer parçacıklara karışıp yok olmaktaydı. Böylece, yaklaşık olarak beklenenin dörtte biri kadar nötrino yakalanması, bu varsayımla açıklanıyordu.
1995 yılı başlarında Los Alamos Laboratuarında yapılan deneyler nötrinoların kütlesinin tam sıfır olmadığını gösteriyor. Eğer bu deney doğru ise uzun zamandır süregelen bilmece çözülmüş olacaktır.
