emir9851
Atom altı parçacıkların sahip olduğu enerji E=mc 2 formülü ile mi hesaplanır?
emir9851
Bana göre mantıksız.Ben şöyle biliyorum ki bu formülde maddenin içindeki atom çekirdeklerinin bağlanma enerjileri toplamını ölçeriz.Yani bir nevi nükleer enerjiyi ölçüyor diye biliyorum.Fakat atomaltı parçacıklarda böyle bir şey bahsedilebilir mi?
mehmet-ali8832
Mr.Physics,
Einstein bu formülü açıklayana kadar kimse evrenin nasıl oluştuğunu, maddenin ne olduğunu, yıldızların nasıl ışıldadığını bilmiyordu. Bu eşitlik çok kısa ve basit gözükmesine rağmen anlaşılması, açıklanmasından yaklaşık 5 yıl sonra, dönemin en ünlü fizikçilerinden Max Planck sayesinde oldu. Dolayısıyla, basit gibi gözükmesine rağmen anlaşılması o kadar da kolay değil.
Bu formül ile bağ enerjilerileri, atom altı parçacıklar falan değil maddenin tamamının içerdiği enerjiyi hesaplarsınız. Formülü daha iyi anlamak için c^2 yi formülden çıkartalım, geriye kalıyor E=m. Bunun içinde başka bir şey yok. Bağ enerjisi, parçacıklar vs . ayrı değil, hepsi bir bütün.
yaklaşık 14 milyar yıl önce büyük patlama meydana geldi. Patlayan şeyin içinde parçacık yoktu, saf enerji vardı. Bu muazzam enerjinin patlaması sonrasında daha 1 saniye geçmeden ilk parçacıklar ortaya çıktı. Tüm parçacıklar enerjiden meydana geldi. Yani sen, çevrendeki her şey, dünya, yıldızlar ve evrendeki her şeyin kökeni işte bu enerji patlaması ile var olmuştur, enerjiden meydana gelmiştir. E=mc2 formülü ile kütlenin ne kadar enerjiden oluştuğunu kolayca hesaplayabilirsin. Burada m yerine neyin kütlesini koyarsan koy hiç önemli değil. m değeri plütonyum kütlesi olabilir, tüm elementlerin karşımı bir çorba olabilir, insan olabilir, elma, armut, aklına gelebilecek her şey olabilir.
mehmet-ali8832
Ufak bir hesaplama yapalım. Örnek olarak 1 kg plütonyumu oluşturan enerjiyi hesaplayalım.
E = m x c²
E (j)= 1 (kg) x 299 792 458 ² (m/s)
E = 89 875 517 873 681 764 Joule olarak buluruz.
Şimdi 1 kg elmaya bakalım:
E = m x c²
E (j)= 1 (kg) x 299 792 458 ² (m/s)
E = 89 875 517 873 681 764 Joule
1 kg pamuk:
E = m x c²
E (j)= 1 (kg) x 299 792 458 ² (m/s)
E = 89 875 517 873 681 764 Joule
vide-supra1191
Atom altı parçacıklar için formül E2=(mc2)2+(pc)2 şeklinde verilir.
Fakat benim merak ettiğim ise örneğin bir kuarkın kütlesini bu denklemde yerine koymanın ne anlama geldiği aslında. Örneğin bir atomun kütlesinin sadece %1 lik kısmı bu parçacıkların kendi kütleleri iken %99 luk kısmı ise kuarkları bağlayan gluon alanı geriliminden gelmekte.
Bir atom kütlesini e=mc2 denkleminde kullanmak ile bir kuark kütkesini tekrar bu denklemde kullanmak arasında bir yorum farkı olması gerekir. Ya da kuarkların farklı davranışları onların kütlesinin hiçbir zaman bir enerji karşılığı olmadığı anlamına da gelebilir. Higgs alanının verdiği kütleyi kütle-enerji denkliğinde kullanmak bir açıdan anlamsız geliyor.
mehmet-ali8832
E²=(mc²)²+(pc)² hareket halindeki cisimler, E = mc² ise duran cisimler için geçerlidir. Bu bir atom altı parçacık da olabilir bir futbol topu da.
Kuarkların kütlesi ile ilgili konuya gelirsek, bir soru sorayım: Protonlar 3 adet kuarktan oluşuyor değil mi? Hadron çarpıştırıcılarında 2 adet protonun çarpışması sonrasında ise 100'den fazla parçacık ortaya çıkıyor. Protonlar temelde 3 adet parçacıktan oluşuyorsa eğer, 2 adet protonun çarpışması sonrasında bu 100 küsur parçacık nereden ortaya çıkıyor?
burtay-mutlu-shibumi-tr1695
100 küsür parçacık, çoğu geçici parçacık. Çarpıştırıcıda potansiyeli çok artmış ve kapasitelerinin çok üstünde enerji yüklenmiş parçacıkların, "momentumlarındaki enerjinin" başıboş kalması ile oluşuyorlar.
Geçiciler, çünkü sürekliliklerini koruyacak doğru açıda (spinde) değiller.
Sanallar çünkü evrenin oluşumunda ilk baştaki koşullarda kısa süreliğine var olmuş olsalar da evrenimize ait değiller ki kararlılıklarını sürdüremiyorlar. Yani evrenimizin doğal koşulları; onların varlıklarını sağlamıyor.
emir9851
Peki atomaltı parçacıklarda e=mc2 ile ölçüyorsak,hangi enerjilerini ölçüyoruz?
mehmet-ali8832
Burtay Bey, cevabınız büyük ölçüde doğru. 2 protona çarpışmadan önce o kadar fazla hız, dolayısıyla enerji kazandırılıyor ki, parçacıklar çarpıştığında sahip oldukları enerji farklı parçacıklara dönüşüyor. Yani yine E=mc²'ye dönüyoruz. Çarpışma sonrasında büyük patlamadan sonra olan şey oluyor, yani enerji parçacığa dönüşüyor. 2 tane protonun çarpışması sonrasında ortaya 2 protonun toplam kütlesinden daha fazla kütlede parçacık ortaya çıkıyor. Bu parçacıklar başka evrene değil, bizim evrenimize ait fakat bu parçacıkların çoğu daha saniyenin trilyon kere trilyonda birinde bozunuyorlar, yani tekrar enerjiye dönüşüyorlar. Protonlar daha yüksek enerjilerle çarpıştırılırsa daha çok parçacık ortaya çıkacak bozunmadan kalan parçacık sayısı da artacak. Dolayısı ile kuark sayısına falan takılıp kalmayın, kuarkın kökeni de enerjidir. Protonda 3 adet kuark olduğunu kabul ediyoruz ama kuantum fiziği protondaki kuark sayısını değişken olarak tanımlamıyor.
mehmet-ali8832
Mr.Physics, atom altı parçacıkların kütlesini de E²=(mc²)²+(pc)² ve E = mc² ile hesaplayabiliriz. Örneğin bir protonun kütlesinin sadece %1'ini kuarklar oluşturur. geri kalan kütle kuarkları bir arada tutan bağ enerjisidir. Kuarklar hakkında çok fazla bilgimiz yok. Şu anda bildiğimiz her şey teorik ama kuarkların da enerjiden meydana geldiğini biliyoruz. kuarkların kütlesini hesaplarken Einstein'ın formullerini kullanabilir miyiz o konuda net bir bilgim yok maalsef.
Ayrıca bir cisim dışarıdan enerji almadan kendi enerjisiyle ışıma yapıyorsa kütlesi azalır. "Fotonlar kütlesizdir dolayısı ile foton yayan cismin kütlesi azalmaz" diye bir şey yoktur. Fotonlar durağan olmadığı için E²=(mc²)²+(pc)² formülü geçerlidir. Fotonlar kütlesiz parçacıklardır bu sebeple "m" yerine "0" koyduğunuzda E=pc olur. Foton yayan cismin enerjisi azalır, azalan enerji E=mc² (cisim için) denkleminde yerine konduğunda kütlesinin azaldığı görülür. Matematik her şeyi açıkça gösteriyor.
burtay-mutlu-shibumi-tr1695
Aslında tartıştığımız konudaki farklı açıların ana nedeni, temel parçacıkları ve parçacıkları hep katı, tanecikli olarak düşünme alışkanlığından kaynaklanıyor.
Bu çerçevede, bence, Mehmet Ali'nin de kullandığı, "bütüncül sistem" yaklaşımı, bir atomu ya da onun bir parçacığını veyahut onlarında alt parçacıklarını tanımlamak için daha uygun.
Yani hepsi birden, bir bütün...
..."Patlayan şeyin içinde parçacık yoktu, saf enerji vardı. Bu muazzam enerjinin patlaması sonrasında daha 1 saniye geçmeden ilk parçacıklar ortaya çıktı. Tüm parçacıklar enerjiden meydana geldi. Yani sen, çevrendeki her şey, dünya, yıldızlar ve evrendeki her şeyin kökeni işte bu enerji patlaması ile var olmuştur, enerjiden meydana gelmiştir. "...
Temel parçacıkları tanecikli yapı olarak ele almak bence kusurlu... Oysa "Alan Yaklaşımı" bu açıdan daha makbul. Parçacık yok alan var: (Art Hobbson'un makalesi - http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1204/1204.4616.pdf )
Peki alan nasıl oluşuyor? Bu konuda sicim teorisinin önermesi makul bir çözüm gibi.
(Yorumumla biraz değiştirilmiş olarak) Enerji'nin en küçük temel parçacığı (artık her ne ve nasıl ise) bir boyut üzerinde titreşiyor. Sicimleşiyor.
Sicim, farklı bir doğrultuda daha titreşiyor. Alan oluşuyor.
Kütle bu alanın da üçüncü bir yönde-boyutta daha titreşmesinden başka bir şey değil.
(Bundan sonraki kısım tamamen varsayımsalımdır. Verileri birleştirmeye çalışıyorum.)
Bol tartışmalı https://www.fizikist.com/beyin-firtinasi/31661/ kütlenin korunması ile ilgili başlıkta verdiğim örnekte gibi, elimizdeki bir iple bile hatta bir ufak alan ile bile, onu farklı doğrultularda titreştirerek, katı bir alan elde edebiliriz. Önemli olan titreşimin hızı, frekansını ve etki alanı...
Bunlarda yola çıkarak, temel parçacıkların hepsini bir "titreşim alanı" olarak kabul edince, karşımıza çok daha geniş olanaklar çıkıyor.
İvmelenen protonun titreşim alanı baskı-basınç altına alınıyor. Tepki de veriyor. Bu tepki basınçla arttığı için kapasitesi artıyor. (Basınç altında donma-kaynama noktalarının değişmesi gibi... Subje'nin olağan kapasitesi değişiyor ve bütünlüğünü hala eskisi gibi gözükecek şekilde koruyor.)
Daha fazla enerji parçacığını bu alana kabul edebiliyor ve bütünlüğünü koruyor.
Üzerinde toplanan ekstra enerji, onu oluşturan olağan parçacıkların titreşimleri ile eş güdümlü olmak zorunda değil. (Yoksa protonun başka bilinmeyen bir şeye dönüşmesi söz konusu olabilirdi.)
Çarpışma ile bu ekstra enerji parçacıkları, bunları bir arada tutan bir alan ve bu alanı baskılayan bir kuvvet olmadığı için serbest kalıyorlar. Bir kısmı hemen kendi sistemlerini kurup, dengeli ve kararlı bir pozisyona geçmeye çalışıyorlar ama olmuyor. Foton şeklinde ışınımla evrene dağılıyorlar.
Bazıları sahip oldukları hız ve enerji yoğunluğu ile Higgs ile etkileşime girip geçici kütle kazanıyorlar ama (sanal parçacıklar gibi), suyun içinde ateşlenmiş bir buzdan mermi çekirdeği gibi, belli bir hız kaybından sonra bütünlüklerini koruyamıyorlar. Işınımla dağılıyorlar.
(Suyun içine buzdan mermi atan bir deney okumuştum. Buz çekirdeğin hızı çok yüksek iken, suyla temasını azaltan bir örtü sarıyor. Böylece sürtünme azalıyor. Çekirdek varlığını sürdürüyor. Hızı düşünce, örtüyü destekleyemiyor ve su molekülleri buz moleküllerini parçalamaya başlıyordu...
Aynı deneyi hava ortamında da ne olacağını gözlemlemek içinde kullanmışlardı. Onun sonuçları da sanırım benzerdi ama tam hatırlamıyorum. )
------------------------------------000--------------------------------
Fakat burada, atom altı parçacık düzeyinde de olsa, momentumunda işin içinde olduğunu düşünüyorum.
Çünkü tüm temel parçacıklar aslen, titreşen alanlardan ibaret ve "titreşim: hareket" demektir. Yani momentum da dahil olmalı, toplam enerji içeriğine diye düşünüyorum.
Yani bir temel parçacığı; doğal enerji içeriği + bağ alanındaki toplanmış enerjisi diye düşünmek aklıma yatıyor.
Ancak sistem birazcık daha karşılık , fraktal tekrardan ibaret gibi...
Momentum için; "mn" dersem;
Enerji titreşiyor (salt momentum:mn1)> Sicim oluyor>Sicim titreşiyor (mn1 x mn2)> Alan oluyor> Alan titreşiyor (mn1 x mn2 x mn3) > kütleli temel parçacık oluyor. > bu kütleli temel parçacıklar birbirlerini dışa karşı nötrleyecek şekilde (yani sistem dışına karşı nötr ama sistem içi karşıt güçlerle dengelenmiş) sistem kurarak titreşiyorlar (mn1 x mn2 x mn3 x mn4) > atom altı parçacıklar oluyor. > Atom altı parçacıklar titreştikçe (mn1 x mn2 x mn3 x mn4 x mn5)>.... şeklinde devam ediyor. Her titreşim kaynaklı momentum değeri, bir sonraki ile aynı değil.
Her seferinde oluşan alan, bir üst sistem tarafından tek bütün olarak değerlendiriliyor.
Bu nedenle "momentumun" hafife alınmaması gerektiğini düşünüyorum.
Bu konuda derinlemesine bir çalışmam-okumam yok. Çoğunlukla yazılanlardaki yaklaşımlar üzerinden gidiyorum. Bu nedenle hatalı olabilirim.
