E=mc² : Kütlesiz Kütle

E=mc² : Kütlesiz Kütle

http://akhenaton.blogsayfasi.com/files/2009/06/alberteinstein.jpg

E=mc²’yi Öğretmek

Einstein’a göre kütle-enerji ilişkisi, özel görelilik kuramının en önemli sonucudur.Çoğu eğitimci, modern fizik dersinde bu konuyu giriş bilgisi olarak verir. Nükleer fizik problemlerinin çözümünde gerekli olan E=mc², basit matematiksel bir bağıntı olarak ele alınmasına karşın, bu bağıntının ne anlama geldiğini tartışmak çok daha faydalı.Bu bağıntı , madde ve enerjinin doğası hakkında ne söylemekte? Durgun kütle yalnızca kuvvet alanlarının enerjisinden mi meydana gelmektedir? En azından maddelerin kütlesinin %90’ı için, bu soruya verilen cevabın “evet” olduğunun şimdilik tam farkına varılmamış görünüyor.

E=mc² ’nin Anlamı

Kütle-enerji ilişkisi , sıradan bir formülden daha ileri anlamlar taşıyor. Tüm fizik denklemlerinde olduğu gibi, bu formül de bir anlam barındırmakta. Bu noktada, kavramsal içerik, özellikle önemli oluyor. Kavramsal açıklamaya günlük hayattan başlayalım . Top atma, lastik bandı germe, bir fizik kitabını kaldırmak örnek olarak verilebilir. Her bir örnekte, sistemin kütlesi artıyor (kaldırılan kitapta, sistem kitap ve dünyadır). Ancak enerji artışı sadece birkaç joule olduğundan, kütle artışı birkaç joule’ün c²’ye oranı olarak ortaya çıkıyor. Çok çok küçük olan bu artışı gözlemlemek imkansız yada çok zor olabilir. Öte yandan, kuram her bir sistemin kütlesinin arttığını belirtiyor. Böylesine bir sonuçsa şaşırtıcı. Bir kase çorbayı ısıttığınız zaman , çorbanın kütlesini bir gramın milyarda biri kadar artırarak, 105 joule mertebesinde bir enerji verirsiniz. Bu şaşırtıcı durum fark edilemez. Günlük hayatımzda bu basit örnekler, enerji değişim zaman kütlenin de değişeceğini niçin fark edemediğimizi gösteriyor.

Aynı zamanda, bu örnekler “E=mc²’nin sadece nükleer fizike uygulanabildiği” gibi yaygın bir kavram yanılgısını da ortadan kaldırmakta.Bu durumu, bir çift mıknatıs ve birkaç interaktif kavram testi kullanarak ortaya çıkaralım. Bu iki mıknatısı birbirlerine tutturarak işe başlayalım . Daha sonra bu mıknatıslar birbirlerinden uzaklaştırın , tutturun, ayırın ve dengede bırakın . Şimdi soruyoruz: ”Mıknatıs sisteminin enerjisi, artımı ? azaldı mı? yada değişmedi mi? Bu konuda ne söyleyebilirsiniz?”. Doğru cevap, mıknatısları ayırırken iş yaptığımız için, enerji artmıştır. Diğer bir soruysa: “Sisteme verdiğimiz fazla enerji nereye gitti?” olacaktır. Bu sorunun doğru cevabıysa mıknatıslar arasında bulunan uzaydadır, yani manyetik alanda saklanmıştır. Bir sonraki sorumuz: “Mıknatıs sisteminin kütlesi arttımı; azaldı mı; yoksa aynımı kaldı?”

Böyle bir sorunun doğru cevabı, “sistemin kütlesi arttı” olacak. Çünkü, enerji artmış olup m=E/c²’dir. Sonuç olarak, “m=E/c2’lik kütle artışı nerede?”

Enerjinin olduğu yerde; yani manyetik alanda. Alanlar, hatta boş uzaydaki alanlar bile kütleye sahiptir. Kuşkusuz ilginç bir durum! ilginçliğinin yanı sıra, elektromanyetik alanların fiziksel varlığınıda ispat ettiğini söyleyebilirsiniz.

E=mc² formülü, nükleer reaksiyonlarda enerji değişimi çok büyük olduğu için doğrulanabilir. Örneğin, Uranyum parçalanıp, termal enerjisi açığa çıkarılırsa, kütle kayıp oranı yaklaşık %0,1 düzeyindedir ve bu kolayca fark edilebilir. Benzer şekilde iki döteryum çekirdeği Helyum çekirdeği oluşturmak üzere birleştiği zaman kütle kaybı yaklaşık %0.6 düzeyindedir.

E=mc²’nin anlamı, mıknatıslar örneğiyle çok kolay anlaşılabilir : Enerjiye sahip olan bir sistem kütleye sahiptir. Üstelik, kütleye sahip sistem enerjiye sahiptir. Bu son ifade en iyi şekilde madde-antimadde yok olması ile gösterilir. Örneğin, her birinin kütlesi M olan elektron-pozitron yok olduğu zaman iki parçacıkta kayboluyor. Bu durumda: “Onların yerinde hiçbir şeyin olmadığını söylemek mümkün müdür?” sorusu akla gelir. Eğer, E=mc² ise;

enerji korunduğu için enerjinin başka bir çeşidi ortaya çıkmalı. Aslında, ölçümler 2 Mc²‘lik enerjiye sahip radyasyon ortaya çıkardığını göstermekte (Bu değere parçacıkların başlangıç kinetik enerjisi dahil eklenmiştir). Elektron-pozitron çifti durgun olsa bile, bu çift yapısında 2Mc²‘lik enerjiyi depolanmış iş olarak bulunduruyor.

Aynı zamanda, durgun kütlesi olan maddenin durgun kütlesi olmayan radyasyona dönüştüğünü söylemek mümkün.

Kütlesiz Kütle

Temel fizikten bildiğimiz kütlenin ortadan kaybolma olasılığına işaret etmek için “kütlesiz kütle” kavramını ilk defa John Wheeler türetti. Bu kavram, tüm sahalarda temel parçacıkların kütlelerini anlatıyor. 20. yüzyılın ilk yıllarında Hendrik A. Lorentz ve diğerleri, elektromanyetik alan cinsinden tam olarak elektronun kütlesini açıklama çabası içine girdiler. Fakat çok geçmeden, Lorentz’in klasik teorisinin yerini kuantum fiziği aldı. Bugün bile elektrona kütlesini veren nedir bilinmiyor.

Fakat kısa süre önce, Lorentz’in bu hayaline ulaşıldı ve bir maddenin neredeyse tamamına yakını oluşturan protonlar ve nötronların kütlelerinin (kısaca nükleonlar), onları oluşturan kuarkların renk alanlarının neredeyse tamamından meydana geldiği görüldü.

Eğer standart model parametrelerine bir göz atacak olursak, eğlendirici birkaç şey keşfedebiliriz. Burada, yukarı ve aşağı yönlü kuarkların kütleleri listelenmiş ve bunlar sırasıyla 3 Mev/c² ve 6 Mev/c² değerinde iki yukarı yönlü kuark ve bir aflağı yönlü kuarktan olufltuğu söylenen protonun kütlesi ise 938 Mev/c². Bazı şeylerin böyle doğrudan toplanmadığı açık. Proton kütlesinin hemen hemen %99’a yakın miktarı olan bu fark, kuarkların kuvvet alanlarının enerjilerinden ortaya çıkıyor.

Benzer şekilde bir nötron kütlesi, üç kuark (bir yukarı, iki aşağı) kütlesinin toplamından daha büyük. Buradan hemen denilebilir ki, bir nükleon kütlesinin %99’u, tıpkı iki ayrı mıknatıs parçasının enerjilerinin, kendilerinin manyetik alanlarından doğması gibi, bu tip alanlardan doğmakta. Bu %99’luk kütlenin gerçekten kuarkların arta kalan kütlelerinden bağımsız.

Nükleonun kuarklarının görece küçük kütleleri, nükleon modelinin araştırılmasını kolaylaştırıyor. Bu modelde bütün kuark durgun kütleleri sıfıra eşit alınır. Gluonlar (kuarklara ek olarak nükleonların arta kalan bileşenleri) sıfır durgun kütleye sahip olduğu için buna “saf alan” modeli denir. Bu model nükleon kütlelerini hesaplamak için kullanıldığı zaman, sonuçlar %10’luk oranda doğrulanmakta. Kütle elbette m=E/c²‘den ortaya çıkar. Burada E, kütlesiz kuark ve gluonların hareket ve alanlarının enerjisini anlatıyor. Maddenin kütlesinin %99’undan daha fazlası nükleonlardan meydana geldiği için, bu model; maddenin kütlesinin en az %99’unun “kütlesiz kütle” olduğunu belirtir. Geri kalan %10’u benzer şekilde meydana gelir. Parçacık fiziğinin standart modeli, “Higgs Alan›” denen bir alanın, evrenin her yerinde varlığını ileri sürer. Higgs alanına doğrudan delil, Higgs alanının kuantumu olan Higgs bozonun keşfiyle ya da keşiften sonraki birkaç yıl içerisinde bulunabilecek. Higgs alanı doğrulanırsa , o zaman bu alan ve parçacıklar arasındaki etkileşme enerjisi cinsinden temel parçacıkların (örneğin elektronlar ve kuarkların durgun kütleleri) kütleleri açıklanabilecek. Bu yüzden, alanlar yardımıyla maddenin kütlesinin tamamının açıklamasını yapmış olabileceğiz.

Böylece modern fizik, en azından maddeye bakarken ”kütlesiz kütle” nin yüzyıllık görüşünü doğrulamanın eşiğinde. Madde parçacıklarının uzayda sadece kuvvet alanları olduğunu belirten bu görüş, “alan gerçeği” ni ifade etmekte. Bu fikir; çağdaş fiziğin de içinde olan rölativistik kuantum alanlar teorisininin doğruluğunu gösteren bir görüş. Örneğin, Nobel ödülü almış önde gelen kuantum alan kuramcılarından Steven Weinberg’in de ifade ettiği gibi: 1920’li yıllarda geliştirilen fizik kuramlarına göre, temel parçacıkların her bir tipi için bir alan olması gerekiyor.Bu kuramlarda evrende yaşayanların, elektron alanı, proton alanı, elektromanyetik alanlar gibi alan durumları olduğu düşünülmüş. Aslında, bu bakış açısı bugün bile geçerli ve kuantum alan teorisinin temel kabülünü oluşturuyor. “Temel kabülün alanlar takımı olduğu” fikri, kuantum mekaniği ve özel görelilik kurallarıyla uyum içinde.

Bu görüfle göre, hiçbir yerde hiçbir şey yok. Elektronlar ve diğer parçacıklar, iki manyetik kutup arasındaki alana benzeyen boş uzayda yalnızca birer kuvvet alanı. Bu görüş, her şeyin hareket halinde ve etkileşim içerisinde olduğunu vurgulamakta. Karsılıklı etkileşlmeler, birbirleri arasında etkileşim halinde olduğunu sandığımız parçacıklardan daha temel. Bu görüş, parçacıkları temel alan Newton mekaniğinden çok daha farklı, yeni bir bakış açısı getiriyor.

bir iki bilgi daha edinmiş oldum kaldırdığımız herşeyin azda olsa kütlesi büyüyormuş tabi mutlaka bunun yerçekimi ile bağlantısı vardır yani burdan kutuplara gittikçe bu kütle dahada büyüyor ya da küçülüyor olabilir.. e=mc2 ye gelincede anlaşılması güç bir konu, yani bir enerji yok olurken onun alt enerjisi meydana çıkıyor.. enteresan..

güzel olmuş eline sağlık

formülün hala çözülemeyen bir çok sırrı olduğunu düşünüyorum.özellikle atom bombası olayından sonra Einstain 'in bunları açıklaması beklenemez zaten ve hatırladığım kadarıyla Cern 'dede bu formulün tersten işleyişi hakkında bir deney vardı;

enerji=kütle.ışık hızının karesi ve yine Einstain in olduğunu hatırladığım 'bir cisim ışık hızının karesinden hızlı gidemiyeceği'açıklamasından sonra ortaya şu soru çıkıyor eğer bir cismi c2.m hızına ulaştırırsak cisme verilen enerji hıza dönüşemeyecektir,temel fizik kurallarına görede enerji yok olmaz bu durumda formüle göre enerji kütleye dönüşüyor.(e/c2=m )bunu tersten uygularsak (yani c2.m hızındaki bir cisme enerji vererek bunu kütleye dönüştürmek yerine)c2.m hızındaki cisimden kütle alıp enerjiye çevirmek.bu sayede küçük kütlelerden büyük enerjiler elde edilebilir.tabii önce Cernde bir cismi c2.m hızına ulaştırmak lazım

Bir diğer anlamıyla;

E = mc2, fizikte kütle-enerji eşitliğinin temel formülüdür.

Bu formül, hangi formda olursa olsun enerji ile kütle arasında ilişki kurar. Bu formülde boşluktaki (vakumlanmış ortam) ışık hızının karesi, kütle birimlerinden enerji birimlerine dönüşüm katsayısı için kullanılır. Formülü bir cümlede anlatmamız gerekirse: Kütlenin, dönüştürme katsayısı olan ışık hızının karesi ile çarpılarak dönüşüm sonrası çıkacak enerjinin hesaplanmasıdır.

Formül;

Eğer formülün harflerle simgelenmiş elemanlarını incelersek:

E= Enerji (joule)m= Cismin hareketsiz halindeyken kütlesi (kilogram)c= Işık hızı 299792458 metre/saniye.

Yani okunuşu: Boşluktaki ışığın hızının karesi kadar bir kilogramlık kütle bir joule'luk enerjiye eşittir.

Biliyoruz ki, bir eşitlikle eşitliğin iki tarafındaki birimler birbirini sağlamalıdır. c2, birim kütlenin birim enerjiye dönüşmesi sırasında gerekli dönüştürme katsayısıdır. 1 gram kütlenin dönüşümü sırası gereken enerjinin sayısal değeri, ışık hızının sayısal değerinin karesine eşittir. Formül belirli bir birim sistemine dayanmaz. Uluslararası birim sistemine göre; enerjinin birimi joule (J), kütlenin birimi kilogram(kg), hızın birimi de metre/saniye(m/s)dir. Eğer birimleri eşitliğe yazarsak:

j = kg x [299792458(m/s)]2

Özel Görelilik Kuramı (İzafiyet teorisi), Albert Einstein tarafından 1905'te Annalen der Physik dergisinde, "Hareketli cisimlerin elektrodinamiği üzerine" adlı 2. makalesinde açıklanmış ve ardından 5. makalesi "Bir cismin atıllığı enerji içeriği ile bağlantılı olabilir mi?" başlıklı makalesiyle pekiştirilmiştir.

Göreliliğin Özel Teoremi 1905 yılında Albert Einstein tarafından "Hareketli Cisimlerin Elektrodinamiği Üzerine" isimli yayınında ortaya atılmıştır.Teoreme göre, bütün var­lıklar ve varlığın fiziki olayları izafidir. Zaman, mekan, hareket, birbirlerinden bağımsız değildirler. Aksine bunların hepsi birbirine bağlı izafi olaylardır. Cisim zamanla, zaman cisimle, mekan hare­ketle, hareket mekanla ve dolayısıyla hepsi birbiriyle bağımlıdır. Bunlardan hiçbiri müstakil değildir, Kendisi bu konuda şöyle demektedir: "Zaman ancak hareketle, cisim hareketle, hareket cisimle vardır. O halde; cisim, hareket ve zamandan birinin diğerine bir önceliği yoktur. Galileo'nin Görelilik Prensibi, zamanla değişmeyen hareketin göreceli olduğunu; mutlak ve tam olarak tanımlanmış bir hareketsiz halinin olamayacağını önermekteydi. Galileo'nin ortaya attığı fikre göre; dış gözlemci tarafından hareket ettiği söylenen bir gemi üzerindeki bir kimse geminin hareketsiz olduğunu söyleyebilir. Einstein'ın teorisi, Galileo'nin Görelilik Prensibi ile doğrusal ve değişmeyen hareketinin durumu ne olursa olsun tüm gözlemcilerin ışığın hızını her zaman aynı büyüklükte ölçeceği önermesini birleştirir.

Bu teorem sezgisel olarak algılanamayacak, ancak deneysel olarak kanıtlanmış birçok ilginç sonuca varmamızı sağlar. Özel görelilik teoremi, uzaklığın ve zamanın gözlemciye bağlı olarak değişebileceğini ifade ederek Newton'ın mutlak uzay zaman kavramını anlamsızlaştırır. Uzay ve zaman gözlemciye bağlı olarak farklı algılanabilir. Bu teorem, madde ile enerjinin ünlü E=mc² formülü ile birbirine bağlı olduğunu da gösterir (c ışık hızıdır). Özel görelilik teoremi, tüm hızların ışık hızına oranla çok küçük olduğu uygulama alanlarında Newton mekaniği ile aynı sonuçları verir.

Teoremin özel ifadesiyle anılmasının nedeni, görelilik ilkesinin yalnızca eylemsiz gözlem çerçevesine uygulanış şekli olmasından kaynaklanır. Einstein tüm gözlem çerçevelerine uygulanan ve yerçekimi kuvvetinin etkisinin de hesaba katıldığı Genel Görelilik Teoremini geliştirmiştir. Özel Görelilik yerçekim kuvvetini hesaba katmaz ancak ivmeli gözlemcilerin durumunu da inceler.

Özel Görelilik, günlük yaşamımızda mutlak olarak algıladığımız, zaman gibi kavramların göreli olduğunu söylemesinin yanı sıra, sezgizel olarak göreceli olduğunu düşündüğümüz kavramların ise mutlak olduğunu ifade eder. Birbirlerine göre hareketi nasıl olursa olsun tüm gözlemciler için ışığın hızının aynı olduğunu söyler. Özel Görelilik, c katsayısının sadece belli bir doğa olayının -ışık- hızı olmasının çok ötesinde, uzay ile zamanın birbiriyle ilişkisinin temel özelliği olduğunu ortaya çıkarmıştır. Özel Görelilik ayrıca hiçbir maddenin ışığın hızına ulaşacak şekilde hızlandırılamayacağını söyler.

Galilei'ye göre sabit hızla giden bir gözlemci veya sabit duran gözlemci aynı fiziksel yasaları kullanmalıdır. Örneğin sabit hızla giden bir gemide yukarı doğru bir taş atarsanız aynı yere düşecektir - sabit durduğunuzda olduğu gibi. Bu anlayış Newton fiziğinde formülasyona dökülmüştür. Sabit hızla giden bir cisim veya sabit duran bir cisim için geçerli olan Newton denklemlerinin şekli aynıdır. Burada şunu belirtmekte fayda var. Sabit hızla giden bir cisim gözlemciye göre tanımlanmaktadır. Eğer bir cisimle beraber aynı sabit hızla gidiyorsanız sizin için cisim hareketsiz görünecektir. Fakat dışarıdan bakan bir gözlemci için cisim hareketli kabul edilir. Görelilik kelimesi burada ortaya çıkmaktadır. Bizim gözlemlediğimiz hızlar mutlak değildir. Ancak gözlemciye göre tanımlanmaktadır. Ama gözlemlenen olay için geçerli olan yasaların şekli aynıdır.

Sabit hızla giden (ivmelenmeyen) referans sistemlerine eylemsiz referans sistemi denir. Bu kavramın özel görelilik kuramında çok önemli bir yeri vardır. Özel görelilik kuramına göre hiç bir eylemsiz referans sisteminin bir diğerine bir üstünlüğü yoktur ve hepsinde yapılan gözlemler aynı derecede geçerlidir.

Düzgün-doğrusal hareketli cisimlerin elektrodinamiğinde Einsten şunları keşfetmişti:

• Bizler 3 uzay ve 1 zaman boyutunun meydana getirdiği, 4 boyutlu uzay-zaman evreninde yaşıyoruz.
  
• Zaman boyutu ve akışı, hareketli cisimlerin hızına bağlıdır.
  
• Kütle, hareketli cisimlerin hızına bağlıdır.
  
• Cismin hareket doğrultusundaki boyu, cismin hızına bağlıdır.
  
• 4 boyutlu evrende "aynı anda olma" kavramı da mutlak değildir, görelidir, yani aynı andalık gözlemciden gözlemciye değişir.
  
• Farklı hızda hareket eden cisimlerin uzay-zaman referansları birbirinden farklıdır.
  
• Işık hızı evrendeki üst hız limitidir.
  

Özel görelilik kuramının gücü ve sağlamlığının en önemli nedeni,sadece iki kabullenim (postulate)üzerine inşa edilmiş olmasıdır. Bu kabullenimler:

• Fizik yasaları evrenin her yerinde ve bütün eylemsiz referans sistemlerinde aynı şekilde işler.(Bu kabüllenim evrensel bir referans sitemin yokluğundan kaynaklanmaktadır.Eğer fizik yasaları birbirine göre bağıl harekette bulunan farklı gözlemcilere göre farklı olsalardı ;gözlemciler,bu farklılıkları kullanarak uzayda hangisinin "durgun",hangisinin "hareketli" olduklarını bulabilirlerdi.Fakat böyle bir farklılık yoktur ve görelilik ilkesi bu gerçeğin ifadesidir.)
  
• Işığın hızı, bütün eylemsiz referans sistemlerinde aynı ve sabittir.
  

Kuramın temel aldığı bu iki kabullenimden biri çürütülemediği sürece kuram doğruluğunu koruyacaktır.

paylaşım için teşekkürler...

doğayı ve etkileşimini anlama konusunda ve bizim zihnimizin doğa yasalarını kavrama konusunda fizik bugün iyi bir seviyeye gelmiş görünüyor.

bir iki bilgi daha edinmiş oldum kaldırdığımız herşeyin azda olsa kütlesi büyüyormuş tabi mutlaka bunun yerçekimi ile bağlantısı vardır yani burdan kutuplara gittikçe bu kütle dahada büyüyor ya da küçülüyor olabilir.. e=mc2 ye gelincede anlaşılması güç bir konu, yani bir enerji yok olurken onun alt enerjisi meydana çıkıyor.. enteresan..

kütle ve ağırlık 2 farklı kavramdır, bizim kutuplarda yada ekvatorda ölçtüğümüz maddenin kütlesi değil, (gravitasyon) ağırlığıdır. yoksa kütle, o maddenin hızı sabit olduğu sürece tüm uzay'da sabittir.

İlginç. Bütün bunları bir kenara bırakır da formülün sahibine dönersek ne kadar da büyük bir deha olduğunu tekrar anlıyoruz sanırım. Biz daha formülün anlamını ve önemini yeni yeni kavrarken adam bu formülü oluşturuyor. Eh gerçi bu kadar zeki olmasaydı hala beyni inceleniyor olmazdı di mi xD

Belkide bilimdeki en meşhur denklem olan E=mc2 üzerinde kusursuz bir test yapan Ulusal Standart ve Ticaret Enstitüsü ile Massachusetts Teknoloji Enstitüsündeki bilim adamlarına göre,Albert Enistein tahmininde haklıydı.

22 Aralık 2005 te yapılan deneyler sonucu bu denklem 0,0000004 hatayla yani milyonun onda dördü kadar hatayla doğrulanmıştır.

Özel rölativite, modern fiziğin merkezinde bir teori ve bir çok bilimsel deney için temel yapıda olduğundan bu tür testler çok önemlidir. Bazı bilim adamları özel rölativite için daha karmaşık testler uygulayarak E ile mc2 arasında NIST ve MIT ye göre daha yakın eşitlikler olması gerektiğini söylemişlerdir.The Nature gazetesi,biri NIST tarafından fizikçi Richard Deslattes ‘in başkanlığında diğeri MIT tarafından David Pritchard’ın başkanlığında iki gerçekçi ölçümün yapıldığını belirtmiştir.

Temel fizik yasalarına bakarsak; elektromanyetik bir radyasyonun dalga boyu mutlaka bir enerji ile örtüşür. Bu ilkeden yararlanan NIST ekibi Einstein’in denklemindeki E=mc2 enerji değerini silikon ve sülfür atomları tarafından yayınlanan gama ışınlarının dalga boylarını dikkatle ölçerek hesaplamışlardır.Bu deneyi gerçekleştirmek için başka bir kavramdan daha yararlanışlardır. Bu kavram; bir atomun nükleonu bir nötron yakaladığı zaman enerji gama ışıması olarak gözlenmesidir. Yani fazladan bir nötrona sahip olan atomun kütlesi, orijinal atomun kütlesine tahminen eşittir. Nötronun bağlanma enerjisi, gama ışımasında dışarı verilen enerjiye eşittir.

Bu uygulamada gama ışınının dalga boyu pikometre den(10^-12 m) daha küçüktür (görünür bölgedeki ışınlardan milyon kere daha küçük) ve bu ışınlar özenle ayarlanmış bir kristalin içindeki atomlar tarafından belirli bir açı altında kırılırlar.Oldukça sık kullanılan bir matematik denklemi sayesinde bu açı hesaplanabilir.

Nature dergisinde açıklanan deneylerde, NIST bilim adamları bu açıyı Grenoble ,Fransa da ki Laue Langevin Enstitüsünde (ILL)bulunan kafes boşluklu kristal yardımıya ölçmüşlerdir.ILL dünyada aynı zaman zarfında nükleon ve nötronları çarpıştırıp yayınlanan gama ışınlarının yakalayacak imkana sahip en iyi kurumdur.Ölçümlerin hepsi NIST nin kendi geliştirdikleri bir alet tarafından gerçekleştirilmiştir.

MIT bilim adamları ise elektromanyetik bir kapan içerisine, bir tanesinde fazla nötron bulunan, aynı elementin iki iyonunun yerleştirerek kütle numaralarını ölçtüler.Bilim adamları kapan içindeki manyetik alan çizgilerinin gelişimini saniye saniye saydılar ve frekanslar arasındaki farklılık iyonların kütlesinin hesaplanmasında kullanıldı. Bütün bu deneyler sonucunda Einstein’ın bir kez daha haklı olduğu ortaya çıkmış oldu…

~~

Kitleden Enerjiye

1896 yılında "radyoaktivite" olgusunun keşfedilip Marie Curie tarafından adının konmasından sonra, "enerji" konusuyla ilgili yepyeni bir sorun çıkıvermişti ortaya... Uranyum ve toryum gibi radyoaktif maddeler, şaşılası ölçüde enerjiyle yüklü partiküller neşrediyorlardı. Dahası, radyum, kesintisiz biçimde ve büyük miktarda ısı saçıyordu. Curie'nin hesabına göre, bir ons radyum, saatte 4.000 kalori veriyordu. Üstelik, bu süreç, saatlerce, günlerce, yıllarca sürüyordu, kesintiye uğramaksızın... En "enerjik" kimyasal reaksiyon bile, radyumun serbest bıraktığı enerjinin milyonda birini bile sağlayamazdı. Daha da ilginci, bu enerji üretimi, kimyasal reaksiyonlardan farklı olarak, ortam ısısından bağımsızdı. Bir başka deyişle, enerji salgılama süreci, sıvı hidrojenin düşük ısısında, da, ortalama oda sıcaklığında da işliyordu.

Bütün bu gözlemler ışığında tek sonuç çıkarılabilirdi: Buradaki "enerji", bildiğimiz kimyasal enerjiden çok farklı bir şeydi. Fizikçiler ve insanlar Tanrı'nın şanslı kullarıymışlar ki, bunun sırrını çözmek için çok beklemek zorunda kalmadılar. Birçok konuda olduğu gibi, burada da, kilidi açan anahtarı, Özel İzafiyet Teorisi ile Einstein sağladı.

Einstein "enerji" olgusuna matematiksel açıdan yaklaşmış, "kitle" denilen şeyin aslında özel bir enerji türü olduğu sonucuna varmıştı. Şu farkla ki, kitle, öteki enerjilere kıyasla çok daha yoğun, çok daha konsantreydi. Bu da, çok küçük bir kitlenin, ' hacmiyle j kıyaslanamayacak kadar çok enerjiye dönüşebilmesinden belliydi.

Einstein'in enerji-kitle ilişkileri konusunda geliştirdiği denklem, çağdaş bilimin en ünlü denklemidir:

e= mc2

Bu denklemde, "e" erg'le ölçülen enerjiyi, "m" gramla ölçülen kitleyi, "c" de santimetre/saatle ölçülen ışık hızını simgelemektedir.

Işık saatte 30.000 milyon santimetre hızla hareket ettiğine göre, c2'nin sayısal değeri 900 trilyondur. Giderek, bir gramlık kitle enerjinin dönüştürülmesi, 900 trilyon erg yaratır. "Erg" bilinen terimlerle ifade edilmesi güç bir minik enerji birimidir. Bu konuda yine de bir fikir verebilmek için, bir gramlık bir kitledeki enerjinin, 1.000 vatlık bir elektrik ampulünün tastamam 2.850 yıl işleteceğini söyleyebiliriz. Bir başka basit benzetmeyle de, bir gramlık kitlenin bütünüyle enerjiye dönüştürülmesi, 2.000 ton petrolün yakılmasından elde edilecek enerjiye eşit enerji üretir.

Einstein'in e = mc2'si, bilim dünyasının kutsal kuramlarından birini de çökertmişti. Bilindiği gibi, Lavoisier, eskilerin deyimiyle "baka-i madde" kuramıyla, maddenin ne yoktan yaratılabileceğini, ne de varken yok edilebileceğini öne sürmüştü. Ne var ki, enerji salgılayan her kimyasal reaksiyon az da olsa bir miktar maddeyi enerjiye dönüştürüyordu. Çok hassas tartı araçları kullanılabilseydi, maddenin enerjiye dönüşmeden önceki ağırlığıyla dönüştükten sonraki ağırlığı arasında çok az bir fark bulunduğu görülecekti, büyük olasılıkla... Ama, basit bir kimyasal reaksiyon sırasındaki kitle kaybı öylesine azdı ki, ondokuzuncu yüzyıl kimyacılarının elindeki ölçü teknikleri bunları saptamada yetersiz kalıyordu.

Ama, Einstein'in çığır açan buluşundan sonra, fizikçiler, yanan kömürün kimyasal reaksiyonundan çok farklı bir olgu üstünde çalışmaya başlamışlardı. Bu, radyoaktivitenin nükleer reaksiyonuydu. Nükleer reaksiyonlar öylesine büyük hacimlerde enerji veriyordu ki, kitlelerin önceki ve sonraki ağırlıkları arasındaki fark ölçülebilir duruma gelmişti.

Kitle-enerji dönüşümü konusundaki gözleminden yola çıkan Einstein, çözümlemelerini bir adım öteye götürerek, yine eskilerin deyimiyle "baka-i madde" ve "baka-i kudret" yasalarını tek bir yasa altında birleştirdi: "Kitle-enerjinin korunması yasası"... Böylece termodinamiğin birinci yasası varlığını korumakla kalmıyor, üstelik bu gelişmelerden daha da güçlenmiş olarak çıkıyordu.

Kitle spektroerafisi yöntemlerinden yararlanarak kitlenin gerçekten enerjiye dönüştüğünü deneysel olarak ilk kanıtlayan Francis W. Aston' dur.

Aston, atom çekirdeklerinin manyetik alana çarptıklarında ne kadar saptıklarını ölçerek, atom çekirdeklerinin kitlesini de ölçmeyi başarmıştı. 1925 yılında daha da hassas aygıtlarla yaptığı deneylerde, Aston, değişik çekirdeklerin kendilerini oluşturan nötron ve proton kitlelerinin basit bir toplamı olmadıklarını da kanıtlamıştı.

Burada bir soluk alıp, şu nötron ve proton kitleleri üstünde biraz duralım. Yüzyıla yakın süredir, atomların ve atom-altı partiküllerin kitleleri, oksijenin özgül ağırlığı 16 olarak alınıp ölçülmüştü. Gelin görün ki, 1929 yılında, William Giaque, oksijenin Oksijen 16, Oksijen 17 ve Oksijen 18 adı verilen üç ayrı izotoptan oluştuğunu, oksijenin atom ağırlığınınsa bu üç izotopun kitle sayılarının ortalama ağırlığı alınarak hesaplandığını ortaya koydu.

Aslına bakılırsa, "16" sayısı kesine yakın bir ağırlıktı. Üç izotop arasında en yaygın olanı Oksijen 16 idi. O kadar ki, bu izotop, oksijen atomlarının yüzde 99.759'unu oluşturuyordu. Bunun da anlamı, oksijenin atom ağırlığının net 16 olması durumunda, Oksijen: 16 izotopunun kitle sayısının 16'dan biraz daha az olduğuydu. Çok küçük miktarlarda bulunan Oksijen 17 ve 18 izotopları, ortalama değeri net 16'ya çıkarıyordu. Kimyacılar, Giaque'ın buluşundan yirmi yıl sonrasına kadar 16 rakamını esas aldılar kendilerine... "Kimyasal atom ağırlığı" diye küçük bir ekleme-düzeltme yapmakla yetindiler.

Fizikçilerin tutumuysa bütünüyle farklıydı. Oksijen 16 izotopunun kitlesini net 16.00000 olarak benimsemeye, öteki bütün kitleleri de buna dayanarak ölçmeye devam ettiler. "Fiziksel Atom Ağırlığı" kavramı da bu temel üstünde geliştirildi. Oksijen 16'daki 16 değerinin 16'ya eşit olduğu görüşünden yola çıkarak bazı hesaplar yaptılar. Daha ağır izotopların ağırlığı etkilemeleriyle, oksijenin atom ağırlığı aslında 16.0044'tü. Buna göre, genelde, tüm maddelerin fiziksel atom ağırlıklarının, kimyasal atom ağırlıklarından yüzde 0.027 fazla olması kuraldı.

1961 yılında, fizikçilerle kimyacılar bir tür uzlaşmaya vardılar, bu tartışmalı konuda... Atom ağırlıklarının Karbon 12 izotopunun kitlesinin 12.00000 olarak baz alınıp yeniden düzenlenmesini kararlaştırdılar. Böylece atom ağırlıkları karakteristik bir kitle sayısına dayandırılıyor, mümkün olduğunca basitleştiriliyordu. Dahası, bu yeni baza göre belirlenen yeni atom ağırlıkları, eski atom ağırlıkları çizelgesindeki sayılardan fazla farklı değildi. Karbon 12'nin 12'ye eşit olduğu ölçütüne göre, oksijenin atom ağırlığı 15.9994 olmuştu.

Kitlesi 12.00000'e eşit olan Karbon 12 atomunu ele alalım şimdi...

Bu atomun çekirdeğinde 6'şar proton ve nötron bulunmaktadır. Kitle spektrografisi ölçümlerine göre, Karbon 12 = 12 bazında, protonun kitle değeri 1.007825, nötronunki de 1.008655'tir. Böylece, altı protonun toplam kitle değerinin 6.0495, altı nötronun toplam kitle değerinin de 6.05199 olması gerekir. . Böylece, toplam 12 nükleonun kitle değeri 12.104940'a ulaşmaktadır. Yani 12.00000'e değil... Aklımıza bu durumda şöyle bir soru takılıyor: O kayıp 0.104940'a ne oldu?

Kaybolan kitleye "kitle ilticası" deyimini uyguluyor, bilim adamları... Kitle kaybı değerinin kitle sayısına bölünmesiyle de, nükleon başına kayıp hesaplanıyor. Aslında, "Kayıp" bir şey yok ortada... Einstein'ın denklemine uygun olarak, kitle enerjiye dönüşmüş oluyor. Böylece, kayıp,aynı zamanda, çekirdeğin "bağlayıcı enerjisi"de oluyor. O enerjiye eşdeğer bir kitlenin belirmesi gerektiği için, çekirdeği bireysel proton ve nötronlara ayrıştırabilmek için, bağlayıcı enerjiye eşit miktarda enerji girdisinin bulunması gerekiyor.

Aston'un saptamalarına göre, birçok çekirdekteki nükleon başına kitle kaybı, hidrojenden başlayarak yukarıya, demir gibi madenlere doğru hızlanıyor, daha sonra periyodik tablonun geriye kalan bölümünde bu hız düşüyordu. Bir başka deyişle, nükleon başına bağlayıcı enerji, periyodik tablonun ortalarında daha yüksekti.

Uranyum 238'i örnek olarak alalım. Bu çekirdek, bir dizi çürüme yoluyla, kurşun 206'ya parçalanmaktadır. Bu süreç içinde, 8 alfa partikülü salınmakta, salınan beta partikülleriyse önemsenmeyecek kadar az olmaktadır. Kurşun 206'nın kitlesi 205.9745, sekiz alfa partikülününse toplam 32.0208'dir.

Böylece toplam 237.9953'lük bir kitleye ulaşılmaktadır. Demek oluyor ki, kitle kaybı 0.0553'tür. Uranyum parçalanmasıyla salınan enerjiyi karşılayacak bir kitle kaybıdır bu...

Uranyumun daha da küçük atomlara parçalanmasıyla birlikte (fisyon yoluyla), bırakılan enerji miktarı daha da yüksektir. Hidrojenin helyuma dönüştürülmesi (yıldız sisteminde olduğu gibi) hem kitle kaybı, hem de üretilen enerji daha yüksektir.

Kitle-enerji denkliği, fizikçiler açısından uygun, elverişli ve kolay bir "defter tutma" yöntemidir. Örneğin, 1934 yılında positron'un varlığı keşfedildiğinde, bir elektronla birlikte yok edilmesi sırasında, iki partikülün kitlesine eşit enerji taşıyan bir çift gama ışını oluşmuştu. Dahası, Blackett'ın da belirttiği gibi, yeteri miktarda enerjiden kitle de oluşturulabilirdi. Uygun enerjiyle yüklü bir gama ışını, belli koşullarda, yok olabilir ve saf enerjiden oluşan bir elektron-positron ortaya çıkabilirdi. Aynı şekilde, kozmik ya da proton sinkrotonlardan çıkan partiküller, mezon ve anti-proton gibi kitlesel partiküller oluşturabilirdi.

Çok kolay bir hesaplama sistemiydi bu...

Ama, bu yüzden de, "defterler tutmayınca", fizikçiler, Einstein'ın denklemi üstünde rötuşlar yapmak yerine, "enerji" dengesini sağlamak için "nötrino" kavramını ortaya attılar.

Kitlenin enerjiye dönüştürülebileceği konusunda bugün bile kaygıları, kuşkuları olanlar varsa, sözü uzatmadan, onlara atom bombası olayını örnek gösterebiliriz.

Isaac Asimov

Ünlü fizikçi Stephen Hawking, bu gerçeği yine bir ikiz örneğiyle şöyle anlatmaktadır:

"Görelilik kuramı mutlak zamanı çöpe attı. Bir çift ikizi düşünelim. Diyelim ki ikizlerden biri dağın tepesinde yaşasın, ötekisi deniz yüzeyinde. İlk ikiz (yani dağın tepesinde yaşayan) ikincisinden daha çabuk yaşlanacaktır. Yani yeniden karşılaştıklarında öbüründen daha yaşlı olacaktır." (Stephen Hawking, Zamanın Kısa Tarihi, s.54)

Görelilik Kuramı ile, hıza ve konuma göre uzayda farklı zaman dilimleri olduğu ortaya konmuştur.

Einstein'ın 1900'lü yıllarda ulaştığı bu sonuç geçtiğimiz aylarda NASA destekli bir proje ile doğrulanmıştır.

(2004)

http://img442.imageshack.us/img442/4940/izafiyetaksam23eki04.jpg

cern in bir maddeyi ışık hızına çıkarması oldukca guc bence suan %99.. larda falanda teknık olarak ısık hızı sayılmaz. Cunku maddenın kutlesı ısık hızına yaklastıkca artıyor buda bu maddeyı hızlandırmak ıcın daha fazla enerjıye ıhtıyac duyulacagı anlamına gelıyor. Daha fazla enerjı daha fazla kutle .Bu yuzden ya fızık kurallarını asıcaklar yada Einstein in teorısı cope gıdıcek.

Ukalalık olarak algılama Xero ama 1. olarak madde ısık hızının karesıne deıl ısık hızına cıkamaz 2. olarakta m.c² hız bırımı deil enerji birimidir.

Saygılar...

Burada savunduğunuz tüm görüşlerin kaynağının yabancı kaynaklı olması ortak noktadır.Bu kaynakların "bilgiyi" ne kadar cömertçe paylaştığı hepimizin dikkatinden kaçıyor.Tersini ıspatlayacak bir deney yapma imkanımız olmadığından, sabitleri; (gravitasyon değeri, ışık hızı,vs.) olduğu giibi kabul etmişiz.Bu sabitlerin yanlış olma ihtimali teorik olarak " sıfır" değildir.Hatta yanlış olarak bize sunulmasının ,sunan için avantajları olmasından dolayı "kuvvetle muhtemeldir" Bunun üzerine kurulacak komplo teorilerini bir düşünün."Komplo teorisi" tanımlaması zaten bu alternatif tezleri kafadan yüzde 90 yaralar.Bunun yerine tuzak teorisi veya kumpas teorisi demek de uygun olabilir.Fiziğin temeli olan ölçümleme birimleri ve araçlarının kalibrasyonu dahi dış ülkelerin keyfiyetinde olduktan sonra...Ölçüde tartıda yapılacak hilelerin adalet mekanizmaları dahil tüm sistemi nasıl etkileyeceğini düşünmek bile "çok keyif verici"...O.H.A.