Diğer

T24 Haftalık Yazarı

19 Kasım 2023

İlk keşfedilen kuantum parçacığı olan elektron, tüm elektronik cihazlarımızın üzerine inşa edildiği temel bir özelliğe sahiptir: "elektriksel yük".

Bu parçacığa "elektron" adı, daha deneysel olarak kanıtlanmadan önce 1891'de G. Johnstone Stoney tarafından verilmiş.

Ancak elektron, deneysel olarak bundan yaklaşık 6 yıl sonra keşfedilecektir. J. J. Thomson, 1897 yılında elektronların yük - kütle oranlarını belirlemiş ve bu keşfi ile 1906'da Nobel ödülüne sahip olmuştu. Ancak elektronun yük ve kütlesi tam olarak bilinmiyordu.

1909 yılında Millikan ve öğrencisi Harvey Fletcher, "oil-drop" deneyi ile elektronun yükünü hesapladılar ve dolayısıyla kütlesini de bulmuş oldular. Elektronun yükü tam olarak (−1.602×10−19 C) ya da kısa gösterimi ile (-1e) idi.

Robert Millikan, elektronun yükünü keşfettiği için 1923'te Nobel Ödülü'ne layık görüldü.

Elektron yükünün negatif olması ise, bir elektrik alana konulduğunda alana ters yönde hareket etmesinden kaynaklanan bir özellik.

Bu keşifler olurken bilim insanları diğer atomaltı parçacıklardan habersizdiler.

Atomik yapının modellenmesi sürecinde elde edilen kanıtlar, atom çekirdeğini oluşturan kuantum parçacıklarından protonların da elektriksel yüke sahip olduklarını gösterdi.

Protonun yükü elektronunki ile aynı, ancak pozitifti.

Buna karşın atom çekirdeğinde bulunan nötronlar ise elektriksel olarak yüksüzdüler.

Bu aşamada evrende bilinen yalnızca iki tür elektrik yüklü parçacık vardı: Bunlar negatif yüklü (-1e) elektronlar ve pozitif yüklü ( 1e) protonlar:

Sanki evren, elektrik yükünü kuantize etmiş ve bir biçimde uygun bulduğu temel parçacıklara dağıtmayı seçmişti.

Ama yanıt bekleyen başka sorular vardı.

Bir parçacığı elektriksel olarak yüklü, bir diğerini yüksüz (yani nötr) yapan şey neydi? Örneğin, atom çekirdeğini oluşturan protonlar ve nötronlar hemen hemen aynı kütleye sahipken biri pozitif yüklü ve diğeri ise yüksüzdü.

Öte yandan bir elektron bir protondan yaklaşık 1000 kat daha az kütleye sahip iken nasıl oluyordu da tam olarak eşit ama zıt elektriksel yüke sahipti?

İlerleyen zamanda proton ve nötronların da alt parçacıkları keşfedildi. Bunlar yukarı ve aşağı kuark adı verilen parçacıklardı ve elektrik yüke sahiptiler.

Görüldü ki protonlar iki yukarı kuark ve bir aşağı kuarktan oluşurken nötronlar iki aşağı ve bir yukarı kuarktan oluşuyordu; üstelik bu parçacıklar elektriksel yüke sahiptiler.

Yukarı kuarkın yükü, elektron yükünün üçte ikisine eşit ( 2/3e) ve pozitif yüklü; aşağı kuarkın ise yükü elektron yükünün üçte birine eşit ve dolayısıyla negatif (-1/3e) yüklü idi.

Bu........

© T24