Montreal Üniversitesindeki Ötegezegen Araştırmaları Enstitüsünden bilim insanları üç yıl önce keşfettikleri, Dünya’ya yaklaşık 111 ışık yılı mesafedeki K2-18 sistemindeki bir gezegenin atmosferinde su buharı tespit etti.
Bulut Odası, yüklü parçacıkların izlerini görünür hale getiren bir aygıttır. Bu deney radyasyondan kaynaklanan parçacıkların gözlemlenmesine dayanan ve öğrencilerin atomaltı parçacıklarla ilgili temel bilgilerinin artırılmasına yönelik yapılan, ayrıca atomaltı parçacıklar hakkında fikir sahibi olmamıza olanak sağlayan bir deneydir.
Bulut Odası
Bulut odası en eski parçacık algıçlarından yani dedöktörlerindedir. Parçacık fiziğinde pek çok keşfe neden olmuştur. Temelde aşırı doymuş alkol buharı içeren kapalı bir ortamdır; bu yüzden benzer gereçler gibi oda adıyla anılır. Odadan içeri giren yüklü parçacıklar, izledikleri yol boyunca enerji bırakarak alkol buharını yoğunlaştırır ve bulut gibi izler bırakır. Bu parçacıklar (müonlar, elektronlar ve helyum çekirdekleri) odanın içinden geçtiğinde, alkol moleküllerini iyonlaştırır. İyonlaşan bu moleküller odanın merkezinde sıvı alkolden oluşmuş çizgiler gibi görünürler (İyonlaşmış bu moleküller ara fazdaki alkole tutunurlar ve parçacıkların izleri gözlemlenir). Her bir parçacık farklı izler bırakır. Oluşan izlerin fotoğrafları çekilerek daha sonra incelemek üzere kaydedilir. Eğer parçacık demetinin odaya giriş yönüne dik olarak bir manyetik alan uygulanırsa, ortaya çıkan Lorentz kuvveti, parçacıkların yönünün değişmesine neden olur. Bu sayede de yay şeklinde iz bırakan parçacıkların yükü ve momentumu ölçülebilir. Bu algıç sayesinde 1932 yılında pozitron, 1936 yılında müon ve 1947 yılında kaon bulunmuştur. Aynı zamanda bu çalışmalar sayesınde iki Nobel ödülü alınmıştır. Bu ödüllerden kısaca bahsedelim.
Charles T. R. Wilson (1869 - 1959)
Wilson İskoç bir fizikçidir. Nemli bir havada bulut oluşumu ve optik olayları incelemek isterken tesadüfen bir parçacık algıcı icat etmiştir. 1911 yılında ilk Bulut Odası’nı yapmış ve 1927’de Nobel ödülü almıştır.
Carl Anderson (1905 - 1991)
Anderson ABD'li bir fizikçidir. 1932'de pozitronu ve 1936'da müonu bulut odası kullanarak keşfetmiş ve 1936'da Nobel Ödülü almıştır. Anderson daha duyarlı bir sis bulutu oluşturmak için alkol yerine su kullanmış ve odaya güçlü bir manyetik alan uygulamıştır.
Bulut Odası deneyinde kozmik parçacıkların bulut odası adlı algıçta bıraktıkları izleri gözlemlemek ve parçacık algıçları hakkında bilgi sahibi olmak amaçlandı.
Bu projeyi gerçekleştirebilmek için öncelikle bazı malzemelere ve karanlık bir odaya ihtiyacımız var. Deney yapabileceğimiz karanlık odayı okumuzun laboratuarını siyah storlarla kapatarak elde ettikten sonra gerekli malzemeleri temin ettik.
Deneye Başlamadan Önce Önemli Uyarılar!
Mutlaka deney gözlüğü takalım ve eldiven ullanalım.
Kullanılacak Malzemeler:
- Güvenlik gözlükleri (kuru buz ve izopropanol için)
- Nitril koruma eldivenleri (İzopropanol için)
- Deri koruyucu eldiven (kuru buz için)
Deney düzeneğinin hazırlanışı
1. Metal taban plakasını hazırlayalım.
Siyah bir metal tepsi alalım, ya da elimizde siyah yoksa herhangi bir metal plakanın bir tarafını tamamen siyah elektrik bandıyla saralım. Siyah renk "beyaz parçacık izlerini" görebilmenizi daha kolaylaştıracaktır. Bulut odamızda deney yaparken alkol ile çözülebilen bant veya tutkal kullanmamalıyız. Alternatif olarak siyah oje veya sprey boya kullanabilirsiniz. Zaten siyah bir metal plakanız varsa bu nokta sizin için önemsiz olacaktır.
2. Alkollü kabın her köşesine yaymak için gerekli düzeneğimizi hazırlayalım.
Öncelikle plastik kabımızın altına dikkatlice çok küçük delikler açalım. Keçeyi bölme pimleri ile kutunun altına tutturalım. Bu noktada daha sonra keçeyi alkolle iyice ıslatacağımızı ve yağmur benzeri bir alkol sisi üretilmesi sağlayacağımızı öğrencilerimize hatırlatmalıyız. Bu nedenle keçeyi tutturmak için tutkal kullanmamalıyız, çünkü alkol tutkalı hızlı bir şekilde çözecektir.
3. Bulut odamızı artık hazırlamaya başlayalım. Deri eldiven ve koruyucu gözlük mutlaka kullanalım!
Kutunun altına bol miktarda kuru buz yerleştirelim. Bu işlemlerin ardından bulut odamıza İzopropanol / izopropil alkol ekleyeceğiz.
Keçeyi izopropanol alkol ile ıslatalım. Bu izopropanol alkol daha sonra parçacık izlerini göreceğimiz sis bulutunu oluşturacaktır. İzopropanolü dökeceğimiz kabı eğelim. Bir köşede, küçük bir "izopropanol göl" oluşsun, keçenin tamamen ıslandığından emin olalım. Kalan alkolü daha sonra metal plakanın oluğunu doldurmak için kullanabilirsiniz.
Siyah metal plakayı kuru buzun üzerine yerleştirelim. Keçenin plastik içerisinde iyice ıslandığından emin olalım! Siyah tabaka/tepsi soğuduğunda havadaki su buharı yoğuşur / donar ve birkaç dakika sonra beyaz bir "kar tabakası" oluşturur. Siyah bir yüzeye ihtiyacımız olduğundan, bu durumda tabakayı temizlememiz gerekeblir.
Elimizde kalan izopropanol alkolu metal plakamızın oluğunu doldurmak için kullanmalıyız. Oluktaki alkol, kabımızı oluğa yerleştirdiğimizde kabın metale yapışarak iyice kapanmasını sağlayacak ve dışarıdan hava girmesini engelleyecektir.
Plastik kabımızı metal plakamızın üzerine yukarıdaki şekildeki gibi metal plakadaki oluklara uyacak şekilde ters yerleştirelim. Şimdi parçacık izlerini görmeye hazırız. Deneyde herşey soğuyana, kararlı ve hassas bir ortam oluşana kadar birkaç dakika beklemeliyiz. Bu aşamada el fenerimizi en dogru konumda tutmalıyız ki gözlem yapabilelim. Doğru konumu birkaç deneme ile kısa sürede bulabiliriz.
Başlangıçta kutunun içinde yağmur benzeri bir görünüm oluşacak, bir süre sonra da buluta benzer oluşumlar ortaya çıkacaktır.
Oda ışıklarını kapatalım ve ışık kaynağımızı açarak doğru konuma getirelim. Birkaç dakika sonra, oda içerisinden geçmekte olan yüksek enerjili parçacıkların izlerini görmeye başlay
10 dakika kadar bekledikten sonra öğrenciler kutu içerisinde oluşan bulutu ve kozmik parçacıkların bıraktıkları izleri daha net görmeye başlayacaklardır. Bir süre sonra ışıkları açalım ve öğrencilere ile neler gördüklerini sorup bir tartışma ortamı oluşturalım. Bir süre sonra ışıklar tekrar kapatalım ve bir süre daha (5 dakika) dikkatli bakmaları isteyelim. Sonrasında tekrar ışıkları açarak görülen izlerin hangi parçacıklara ait olabileceği ve bulut odasının çalışma prensipleri üzerinde öğrencilerimizle tartışalım.
Deney sırasında ve deney bittikten sonra da görülen izler ve hangi parçacıkları temsil ettikleri üzerine tartışılabilir.
Bulut odasında görülen izler aşağıdaki resimde olduğu gibi kısa ve kalın ise bunlar kozmik parçacıklar değildirler. Atmosferden gelen radon gazından yayılan alfa parçacıklarıdır. Çok düşük enerjili oldukları için çok kısa izler bırakırlar.
Uzun ve düz çizgiler kozmik müonlarin bıraktığı izlerdir. Ağır parçacıklar oldugundan temiz ve uzun izler bırakırlar.
Eğer izler zig-zag seklinde ise bu izler elektron ya da pozitrona ait izlerdir.
Elektron, müon ve alfa parçacıklarını yukarıdaki gibi çizimler ile öğrencilerimize anlatabiliriz.
Fizik olayı: Çatallanmış şekilde görülen izler ise parçacıkların bozunumunu temsil eder. Parçacıkların çoğu kararsızdır ve daha kararlı duruma geçmek için bozunurlar.
Müonlar İle İlgili Ek Bilgiler
Bulut odasında gördüğünüz parçacık izlerinin çoğunluğuna müonlar neden olur. Müonlar elektronlara çok benzeyen özelliklere sahiptirler, ancak elektrondan 200 kat daha fazla kütleleri vardır. Müonlar bu nedenle kararlı değildirler, ve ortalama 2.2 μs'lik kısa bir ömürleri vardır. Müon bozunması ile her zaman en az üç parçacık üretilir.
Müonlar bozunduklarında:
1. Kendileri ile eş yüke sahip bir elektrona
2. Bir elektron nötrinosuna
3. Bir de müon nötrünosuna dönüşürler.
Ortalama olarak her saniye avucumuzun içinden 1 GeV ile 1 TeV arası enerjiye sahip bir adet müon geçer.
Sonuç
Bulut odası deneyi ile yüklü parçacıkların bıraktıkları izler görünür hale gelmektedir. Bu deney radyasyondan kaynaklanan parçacıkların gözlemlenmesini ve öğrencilerin temel bilgilerinin artırılmasını sağlar. Öğrencilerin ilgi ve meraklarında önemli bir artış ve farkındalık yaratır. Atomaltı parçacıkların varlığının ispat edilmesine olanak sağlayan bu deney öğrencilerin deney yaparak normalde göremedikleri parçacık izlerini görmesini sağlamakta bilimsel çalışmaların oluşum basamakları hakkında bilgi sahibi olmalarını sağlamaktadır.
Öğrenciler
Deren Morkan
Esra Dişli
İrem Aylin Yüksel
Öykü Emre
Mert Şenel
Tuğçe Nur Bayrak
Aylin Karaoğlu
Görkem Solun
Aysima Uludağ
Batuhan Alpaslan
Ceren Adıyaman
Damla Kilerci
Danışman Fizik Öğretmeni
Ayşenur Özdemir
Montreal Üniversitesindeki Ötegezegen Araştırmaları Enstitüsünden bilim insanları üç yıl önce keşfettikleri, Dünya’ya yaklaşık 111 ışık yılı mesafedeki K2-18 sistemindeki bir gezegenin atmosferinde su buharı tespit etti.
Boğaziçi Üniversitesi Elektroteknoloji Kulübü ve IEEE Öğrenci kolu tarafından düzenlenen Boğaziçi Enerji Zirvesi’nin beşincisi 16 Kasım’da Boğaziçi Üniversitesi Albert Long Hall Kültür Merkezi’nde gerçekleştiriliyor.
Çoğu zaman farkında olmasak da dalga ve dalga hareketinin yaşamın ve hayatımızın her alanında etkisi var. Bazen hayatımızı kolaylaştıran dalgaların bazı zaman da yıkıcı etkileri ile karşılaşıyoruz. Peki, dalgalar olmasaydı hayatımız nasıl olurdu?
Nobel Fizik Ödülü’nün 2019 yılı sahipleri Princeton Üniversitesinden James Peebles, Cenova Üniversitesinden Michel Mayor ve Cambridge Üniversitesinden Didier Queloz oldu.
Bilim insanları, günlük hava tahmini için çeşitli gözlemler ve ölçümler yapar. Bunların arasında rüzgâr hızı ölçümleri de vardır. Rüzgârın hızını ölçen aletlere anemometre (rüzgârölçer) denir. Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemeler kullanarak bir rüzgârölçer tasarlayacağız.
Biyokütle ve Kömür Karışımlarından Sıvı Yakıt Üretimi (TRİJEN) projesi sayesinde Türkiye’nin linyit kömürleri sıvı akaryakıtlara ve değerli kimyasal maddelere dönüştürülebiliyor. Böylece düşük enerji içeriğine sahip linyit kömürlerinin etkin, verimli ve çevre dostu bir şekilde ekonomiye kazandırılması mümkün olabilecek.
Bu yıl sekizincisi düzenlenen Breakthrough Ödülleri’nde temel fizik alanındaki ödülün sahibi ilk karadelik görüntüsünün elde edilmesi çalışmasını gerçekleştiren araştırmacılar oldu. Ödül kazanan araştırmacılar arasında Türk bilim insanı Prof. Dr. Feryal Özel de bulunuyor.
Ay'a ulaşmamızı sağlayan en önemli teknolojilerden biri roketlerdi. Peki, roketler nasıl çalışıyor? Deneyler köşesinin bu etkinliğinde bir araba tasarlayarak Newton'un hareket yasalarını ve roketlerin çalışma prensibini öğreniyoruz.
Söz konusu elektronlar, protonlar gibi “noktasal” parçacıklar olduğunda aynı işaretli elektrik yüklerinin birbirini ittiği, zıt işaretli elektrik yüklerinin birbirini çektiği bilinir. Ancak çok sayıda elektrik yüklü noktasal parçacığın bir araya gelmesiyle oluşan “bileşke” parçacıklarda durum farklıdır.
Danimarkalı gökbilimci Ole Christensen Romer, ışık hızını belirlemek için çalışmalar yapan ilk bilim insanlarından biridir. Romer, yaptığı uzun süreli gözlemler sonucunda Jüpiter’in uydularından Io’nun iki tutulması arasında geçen zamanlarda farklılıklar tespit etti.