Cevap Yaz Yazdır
Gösterim: 42.945|Cevap: 6|Güncelleme: 1 Temmuz 2016

İzafiyet Teorisi (E=mc²)

Mesaja atla
virtuecat
2 Aralık 2006 15:57   |   Mesaj #1   |   
virtuecat - avatarı
Ziyaretçi

Özel Görelilik Kuramı

Ad:  İzafiyet Teorisi (E=mc2) (Özel Görelilik Kuramı).jpg
Gösterim: 575
Boyut:  26.8 KB

görelilik


fizikte, ölçümlerin ve fizik yasalarının, birbirlerine göre farklı hareket durumlarında bulunan gözlemciler bakımından değişebilirliğine ilişkin kavram. Klasik fizikte, evrenin her yerindeki bütün gözlemcilerin, hareketli olsunlar olmasınlar, özdeş uzay ve zaman ölçümleri yapacakları kabul edilir; hız ve uzaklık gibi nicelikler, birbirlerine göre düzgün hareket eden referans sistemlerinin birinden öbürüne Galilei dönüşümleri adı verilen işlemlerle taşınabilir. Buna karşılık, görelilik kuramına göre, gözlemcilerin ölçümlerinde buldukları sonuçlar, göreli hareketlerine bağlıdır.
Sponsorlu Bağlantılar

Fizikte görelilik kuramlarından birincisi, Albert Einstein’ın 1905’te geliştirdiği özel görelilik kuramıdır. İkincisi ise, gene Einstein’m 1916’da öne sürdüğü genel görelilik kuramıdır. Özel görelilik kuramı, elektriksel ve magnetik olayları ve bunların uzay ve zaman içinde yayılmalarını inceler. Genel görelilik kuramı ise kütleçekimi sorununu konu edinmiştir. Her iki kuram da günlük yaşamda yararlanılan uzay ve zaman yaklaşımından çok farklı yaklaşımlar üzerine kurulmuştur. Göreli uzay ve zaman kavramları, atomdan evrene kadar bütün fiziksel olayların çağdaş yorumlarının ayrılmaz bir parçası olmuştur.

ÖZEL GÖRELİLİK KURAMI


Tarihsel gelişim.


Klasik fiziği sistemleştiren Sir Isaac Newton’a göre bir cisim bir başka cisim üzerine bir etki yaptığında, bu etki, o cismin hareket durumunda bir değişikliğe yol açar. Yani bir parçacığın bir başkası üzerine uyguladığı kuvvet, ikinci parçacığın ya hızının büyüklüğünü ya hareketinin doğrultusunu ya da her ikisini birden değiştirir. Hiçbir dış etki altında olmayan bir parçacık ise doğrultusu değişmeyen ve hızı sabit bir hareket yapar. Bir parçacığın hareketi ancak belirli bir referans sistemine göre tanımlanabileceğinden, Newton’un eylemsizlik yasası, bir dış etkiye uğramayan parçacıkların değişmeyen bir doğrultuda ve sabit hızla hareket ettikleri (eylemsiz referans sistemi olarak adlandırılan) referans sistemleri vardır, biçiminde de ifade edilebilir. Klasik mekaniğin bütün yasaları böyle referans sistemlerinde geçerlidir.

Newton’a göre, herhangi iki eylemsiz referans sistemi birbirlerine göre doğrusal, düzgün ve dönmeksizin (doğrultusu değişmeyen ve sabit hızla) hareket eder ve iki sistemdeki saatler (yeryüzünde iki farklı saat diliminde bulunan saatler gibi aralarında sabit bir fark bulunsa da) aynı hızla işler. Bu nedenle, herhangi iki olgu, bu eylemsiz sistemlerden birindeki gözlemci tarafından eşzamanlı olarak gözlenirse, tüm öbür gözlemcilere de eşzamanlı görünecektir. Zamanın ve zaman belirlemelerinin bu evrenselliği, genellikle zamanın mutlak karakteri olarak adlandırılmıştır.

Fiziksel evrenin yapı taşlarının parçacıklar olduğu ve boş uzayda birbirleriyle etkileşen parçacık sistemlerinin Nevvton’un öngördüğü ilkelere uyduğu düşünüldüğü sürece, klasik fizikteki uzay ve zaman kavramlarının geçerliğinden kuşkulanmak için bir neden bulunmamaktaydı. Ama 19. yüzyılda elektriksel ve magnetik olayları inceleyen Hans Christian Orsted ve Michael Faraday’ m buluşları ile James Clerk Maxwell’in kuramsal çalışmaları, bu doğa görüşünün yeniden sorgulanmasını zorunlu kıldı.

Elektrik yüklü cisimler ve mıknatıslar, aralarında çok büyük uzaklıklar bulunduğunda birbirlerini neredeyse hiç etkilemezler; ama görece yakın olduklarında uzayda saniyede yaklaşık 300.000 km hızla yayılan bir elektromagnetik alan aracılığıyla etkileşirler. İçinde bildiğimiz hiçbir madde bulunmayan bölgelerde elektrik ve magnetik alanları neyin taşıdığı, elektromagnetik alan kuramını öne süren Maxwell ile laboratuvarda bu dalgaları elde eden Heinrich Hertz’in başlıca sorunu olmuştu. O güne değin, sonlu hızla yayıldığı bilinen alan ve dalgalar, su dalgaları gibi yüzey dalgaları ile deprem şokları gibi düşük frekanslı dalgalar ve ses duyusu olarak algılanan dalgalardı. Maxwell, elektromagnetik dalgaların uzaydaki gizemli taşıyıcısına esir (eter) adını verdi. Elektromagnetik dalgaların bilinen özelliklerini taşıdığı düşünülen esir kavramı, bu taşıyıcının varlığının deneysel olarak saptanması sorununu ortaya çıkardı. 1887’de iki ABD’li fizikçi, Albert Abraham Michelson ile Edward Willams Morley, yeryüzü üzerinde esirin hızını ölçmek için bir deney tasarladılar. Yer’in evrenin ekseni olmadığı varsayımı geçerli ise, farklı doğrultularda yol alan ışık ışınlarının (Yer’e ve laboratuvar aygıtlarına göre) gözlenen hızlan arasında, Yer’in esire göre hareketi nedeniyle küçük farkların ortaya çıkması gerekiyordu. Eğer bir ışık demetinin ayna yardımıyla ileri ve geri yönlerde yol alması sağlanırsa, belli bir konum için toplam gidiş geliş süresi ölçülerek demetin hızı bulunabilir. Hızın mutlak değeriyle değil de iki ayrı yoldaki hızların farklarıyla ilgileniliyorsa, birbirine dikey iki yoldaki gidiş geliş süreleri karşılaştırılabilir. Michelson ve Morley, saat kullanmaktan kaçınmak için, dikey yönlerde yol alan ışık demetlerinin birbirleri ile optik girişim yapmalarını sağlayarak bu iki demetin gidiş geliş sürelerini dalga- boylannın sayısı cinsinden karşılaştırdılar. Bu çok duyarlıklı deney, sürekli geliştirilen tekniklerle birçok kez yinelendi. Elde edilen birbiriyle uyumlu sonuçlar, ışık hızının, yılın hangi gün ve saatinde ölçüldüğüne ya da laboratuvarın konumuna bakmaksızın her doğrultuda aynı olduğunu gösterdi.

Özel görelilik kuramı, bu deneysel bulgudan kaynaklandı: Yeryüzünde ki gözlemci, Yer’in esir içindeki hareketini saptayamadı- ğına göre, hareket durumu ne olursa olsun herhangi bir gözlemci için ışığın her doğrultudaki hızı aynı olmalıydı.
Uzayın ve zamanın göreliliği. İrlandalI fizikçi George Francis FitzGerald ve HollandalI fizikçi Hendrik Antoon Lorentz, Michelson-Morley deneyinin sonuçlarına yeni bir yorum getirdiler: Esir içinde hareket eden bir cismin, harekete dikey doğrultulardaki boyutları değişmeden kalmak üzere, hareket doğrultusundaki boyu kısalırsa, deney sonuçları ile esir kavramı uzlaştırıla- bilirdi. Cismin esire göre hızı v ve ışığın hızı c ile gösterilirse, kısalmayı veren oranAd:  1.JPG
Gösterim: 209
Boyut:  8.5 KBolur. Alışılmış hızlar, ışık hızından çok küçük olduğundan Ad:  2.JPG
Gösterim: 202
Boyut:  8.0 KBpratikte sıfırdır; kısalma gözlenemez. Ama v hızı, ışık hızına yaklaştığında bu oran önem kazanır. Örneğin, ışık hızının yaklaşık yüzde 87’si kadar bir hızla hareket eden bir tismin boyu, durgun boyunun yansına inmiş görünür.

Lorentz ayrıca, esirde hareket eden saatlerin, durgun saatlere göre, gene Ad:  3.JPG
Gösterim: 203
Boyut:  8.7 KB oranında yavaşladıklannın gözleneceğini de öne sürmüştür. Böylece esir içinde hareket eden tüm cetveller ve saatler, yapıldıkları malzemeden ve tasarımlarından bağımsız olarak sistematik değişikliklere uğrarlar. Bu nedenle kuramsal çözümlemeler yapılırken “görünür” ve “gerçek” uzay ve zaman ölçümleri arasında ayrım gözetilmelidir. Aynca “gerçek” zaman ve boyutların herhangi bir deneysel işlemle bülunamayacağı da göz önünde tutulmalıdır.

Kavramsal açıdan tatmin edici olmayan bu durum 1905’te Albert Einstein tarafından çözüme kavuşturuldu. Einstein farklı hareketler yapan gözlemciler arasındaki bütün karşılaştırmalarda anahtar kavramın evrensel (mutlak) eşzamanlılık kavramı olduğunu gördü. Bu, bir gözlemciye eşzamanlı görünen iki olgunun başka bütün gözlemciler için de eşzamanlı olarak algılanacağı anlamına gelir. Çok uzaktaki olguların anında gözlenebileceği kabul edilirse, bu, çok yalın bir önermedir. Ama gerçekte ışıktan ya da başka elektromagnetik ışınımlardan daha hızlı bir haber ulaştırma yöntemi bilinmemektedir. Yeryüzündeki bir gözlemcinin göğün farklı bölgelerindeki iki süpernovayı gözlediğini düşünelim. Yalnızca gökte görülmeleri sonucunda bu iki süpernovanın eşzamanlı patlayıp patlamadıkları söylenemez; gözlemciye göre uzaklıklarının da bilinmesi gerekir. Gökcisimleri binlerce ışık yılı uzaklıkta bulunabileceklerinden, süpernovalardan birinin öbüründen çok önce patlamış olması ve yola çıkardığı ışınların binlerce yıl geçtikten sonra öbürünün ışığı ile eşzamanlı olarak gözlemciye ulaşması çok olasıdır. Dolayısıyla bir gözlemci için iki olay eşzamanlı gözükürken, farklı hızlarda hareket eden gözlemciler için bu iki olay eşzamanlı gözükmeyebilir. Demek ki eşzamanlılığın göreli olduğu göz önünde tutulmalıdır.

Bu kuramsal çıkarsama, Fitz Gerald ve Lorentz’in bulgularının yeniden yorurrtlan masına yol açtı. Birbirlerine göre hareketli olan eylemsiz referans sistemlerindeki gözlemcilerin, zaman aralıkları ve uzaklıklar için yaptıkları belirlemeler, sistematik biçimde uyuşmazlık içinde olacaktır. Gözlemcilerden hangisinin “doğru”, hangisinin “yanlış” olduğu da söylenemez. Gerçekten de iki gözlemci saatlerini karşılaştırırlarsa, her biri kendi saatinin ötekinin saatinden daha hızlı işlediğini görecektir. Benzer olarak öbür gözlemcinin cetvelinin boyunu da (hareket doğrultusunda olmak üzere) kısalmış bulacaktır.

Özel görelilik kuramının birinci postulası, esirin varlığının ortaya çıkarılamayacağıdır. İkinci postula, hareketli olsun ya da olmasın tüm gözlemcilere göre ışık hızının sabit kalacağıdır. Herhangi bir deneyle esirin varlığı ortaya çıkarılamayacağından, salt elektromagnetik dalgaların taşıyıcısı görevini yüklenmek üzere ortaya atılmış olan bu kavram, çağdaş fizikten tümüyle çıkarılmıştır.
Bir gözlemcinin uzay ve zaman ölçümlerinin, hareketli bir başka gözlemcinin ölçümlerine göre hangi değerleri alacağı, Lorentz dönüşümleri adı verilen matematik denklemleriyle belirlenir. Örneğin x ekseni boyunca ölçülen bağıl hareketin hızı v ise, öteki referans sisteminde,
Ad:  4.JPG
Gösterim: 202
Boyut:  11.7 KB
değerleri bulunur.

Özel kuramın sonuçları.


Bir eylemsiz referans sisteminin bir başka referans sistemine göre hızı arttıkça, bu sistemdeki cetveller gitgide kısalır ve saatler gitgide yavaşlar. İki sistemin birbirine göre hızı ışık hızına yaklaştıkça bu etkiler de çok büyük ölçüde artar. Referans sistemlerinin hangisinden bakılırsa bakılsın, ışığın her doğrultudaki hızının c olabilmesi için, iki sistem arasındaki göreli hızın c’den fazla olmaması gerekir. Bu nedenle özel görelilik kuramına göre, referans sistemlerinin göreli hızları c’den büyük olamaz: Lorentz dönüşümleri, bir referans sistemine göre bir cismin hızının, bir başka sistemde alacağı değerleri belirlemiştir. Sistemlerin birbirine göre hızı v, bir sistemdeki cismin hızı u ile gösterilirse, öbür referans sistemine göre cismin hızı Ad:  5.JPG
Gösterim: 201
Boyut:  9.3 KBdenklemiyle verilir.
Maddesel bir cismin kütlesi, bir kuvvetin hareket durumunda yol açtığı değişime direncinin bir ölçüsüdür. Cismin kütlesi büyüdükçe ivmesi azalır. Maddesel cismin hızı ışık hızına yaklaştıkça daha fazla hızlanmaya karşı direnci de artar ve bu hız hiçbir zaman c sınırını aşamaz. Özel kurama göre, bir cismin durgun kütlesi m işe, hareketli kütlesi Ad:  6.JPG
Gösterim: 201
Boyut:  9.3 KBdenklemiyle belirlenir. Buna görelilik kütlesi(*) de denir. Cismin kinetik enerjisi E ile gösterilirse, görelilik kütlesi ile durgun kütle arasındaki fark, Ad:  7.JPG
Gösterim: 208
Boyut:  8.5 KBya da genel olarak Ad:  8.JPG
Gösterim: 203
Boyut:  8.5 KB denklemleriyle gösterilir. Bunlar, kütle ile enerjinin eşdeğerliği sonucunu verirler. İki uzak olgu arasındaki zaman aralığı T, bunlar arasındaki uzaklık L olursa tüm eylemsiz referans sistemlerinde aynı değeri alacak olan Ad:  9.JPG
Gösterim: 202
Boyut:  8.7 KB ifadesi yazılabilir. Bu nicelik, bir başka referans sisteminden elde edilen T2 — L2/c2, niceliğine eşittir. Eğer T2 pozitif
ise, r niceliğine iki olgu arasındaki değişimsiz (zamansı) aralık adı verilir, T2 negatif ise Ad:  10.JPG
Gösterim: 182
Boyut:  8.8 KB ifadesi türetilebilir ve X niceliğine değişimsiz (uzaysı) aralık denir.
Bir eylemsiz referans sistemi ve iki benzer maddesel cisim (ikiz) alınsın. Örneğin, özdeş tasarımlanmış iki atom saatinde, saatlerden biri sistemde sürekli durgun kalırken öbürü ilkin yüksek bir hızla birinciden uzaklaşsın ve sonra gene yüksek hızla geri dönsün. Lorentz dönüşümlerine göre, ikinci saat, yolculuğu süresince daha yavaş işleyeceğinden, döndüğünde birinciye göre geri kalmış olacaktır. Öyleyse saatlere bakılarak hangisinin durgun kalmış, hangisinin hareket etmiş olduğu ayırt edilebilir. Görelilik kuramı farklı eylemsiz referans sistemleri arasında bakışımsız ayrılıklar gözetmediğinden, bu durum görelilik kuramına aykırı gözükmektedir ve “saat paradoksu” ya da “ikiz paradoksu” olarak adlandırılır. Oysa ikinci saat için aslında bir eylemsiz referans sistemi söz konusu değildir. Çünkü, dönüş yolculuğuna başlayabilmesi için yavaşlaması, durması, ters yönde hareket etmesi ya da bir yay çizerek yön değiştirmesi gerekir. Bütün bu durumlar, ikinci saatin artı ya da eksi ivme kazanması anlamına gelir. Dolayısıyla birinci saat ile aynı eylemsiz referans sisteminde bulunmaz. Bu nedenle görelilik kuramına aykırı bir durum, bir “paradoks” yoktur. Hareketli parçacıklar ve atomlar üzerinde gerçekleştirilen deneyler de kuramı doğrulamaktadır.
Alman matematikçi Hermann Minkowski, iki olgu arasındaki değişimsiz aralığın, Eukleidesçi geometrideki uzaklığın kimi özelliklerine sahip olduğunu gösterdi. Birbirine dikey üç eksenden oluşan kartezyen koordinat sisteminde, iki olgu arasındaki s uzaklığı Ad:  11.JPG
Gösterim: 180
Boyut:  8.5 KBifadesinin kareköküyle belirlenir ve bu uzaklık koordinat sisteminin seçiminden bağımsızdır. Değişimsiz aralık da, benzer biçimde, uzaydaki ve zamandaki aralıkların karelerinin toplam ve farkının kareköküne eşittir. Minkowski, bu nedenle, uzay ve zamanın tek bir dört boyutlu sürem oluşturduğunu öne sürdü; bu sürem, uzay -zaman ya da Minkowski evreni olarak adlandırılır. Uzay-zamanda değişimsiz aralık zamansı ya da uzaysı olabilir; eğer iki olgu için Ad:  12.JPG
Gösterim: 186
Boyut:  8.3 KB değeri sıfıra eşitse, bu aralık ışıksı olarak adlandırılır, çünkü önceki olgudan çıkan bir ışık ışını, sonraki olgudan tam bu olgu olurken geçer.

GENEL GÖRELİLİK KURAMI


Fiziksel kökenleri. Genel görelilik kuramı, özel görelilik kuramının getirdiği yeni uzay ve zaman kavramlarını elektrik ve magnetik olaylar bölgesinden çıkarıp, tüm fiziğe ve özellikle kütleçekimi kuramına genişletmek gereğinden türetilmiştir.
Nevvton’un kütleçekimi etkileşmelerine getirdiği açıklamalar, olağanüstü doğrulukta sonuçlar veren en başarılı kuramlardan birini oluşturmaktadır. Newton’un kuramı, Güneş’in gezegenleri ve gezegenlerin de uydularını çektiğini, bu karşılıklı çekimin uzaydaki çok büyük uzaklıklarda bile bir anda gerçekleştiğini öngörür; buna karşılık görelilik kavramları, hiçbir etkileşmenin ışık hızından daha hızlı yaylamayacağını öne sürer. Güneş sistemindeki gökcisimleri ışık hızının binde birinden düşük hızlarla hareket ettiklerinden, pratikte bunun bir önemi yoksa da, Newton’un anlık etki kavramı görelilik kuramının uzay-zaman kavramıyla temelden uyuşmazlık içindedir.

Maxwell’in elektrik alanı kuramından elde edilen deneyimleri temel alan Einstein, ışık hızıyla yayılan ve Newton kuramının öngördüğü çekime hemen hemen eşit bir çekim ortamı yaratan bir kütleçekimi alanının varlığını öngördü. Bir kütleçekimi alanı kuramının matematiksel olarak elektrik ve magnetik alan kuramlarından daha kapsamlı olması gerektiği, daha başından belliydi. Elektrik alan kaynakları olan parçacık yükleri, onları ölçen aygıtların hareket durumlarından bağımsız değerlere sahiptir. Kütleçekimi alanının kaynağı olan parçacık kütlesi ise belirlendiği referans sistemine göre parçacığın hızına bağlı olarak değişir ve ayrı referans sistemlerinde ayrı değerler alır. Bu zorlaştırıcı etken, göreli kütleçekimi kuramını geliştirme uğraşısında ortaya bir belirsizlik çıkarır. Einstein bu sorunu eşdeğerlik ilkesine başvurarak çözmüştür.

Eşdeğerlik ilkesi. Bir kütleçekimi alanında, örneğin yeryüzünde, kütlesi daha büyük olan bir cisme etkiyen kuvvetin de daha büyük olduğu günlük yaşamdan bilinir. Newton belirli bir çekim alanında bir efeme etkiyen kuvvet ile o cismin kütlesi arasındaki oranın, cismin kimyasal yapısına ve başka özelliklerine bakmaksızın, bütün cisimler için aynı olduğunu ve çekim alanında serbest düşüş yapan bütün cisimlerin aynı ivmeye (hızlanma hızı) sahip olduğunu belirlemişti. Yeryüzünde bu ivme saniyede yaklaşık 9,81 m’dir.

Kütleçekimi etkisiyle hızlanma, bir uzay yolculuğu örneğiyle ele alınabilir. Uzay kapsülü süzülmeye geçtiğinde, aracın, astronotların ve araçtaki bütün cisimlerin ivmesi aynıdır yani birbirlerine göre ivmeleri yoktur. Bunun sonucu olarak görünüşte ağırlıksızlık ortaya çıkar. Astronotları kapsülün tabanına bastıran bir kuvvet kalmamıştır. Serbestçe inişe geçen uzay kapsülündeki nesnelerin davranışları, kapsül yıldızlar arası uzayda tüm kütleçekimi alanlarının dışında eylemsizlik yasasına göre hareket ederken karşılaşacakları koşullardaki davranışlarından ayırt edilemez. Uzay kapsülü kütleçekimi bulunmayan bir ortamda roket motorları aracılığıyla yukarı doğru hızlandığında ise kapsül içindeki tüm cisimler, kapsül bir kütleçekimi alanında durgun durumdayken gösterecekleri davranışları gösterirler. Eşdeğerlik ilkesi, ivme kazanmış eylemsiz olmayan bir referans sistemine (örn. roketleri ateşlenmiş kapsül) gösterilen tepkiler ile kütleçekimi kuvvetleri arasında eşdeğerliği ve eylemsiz referans sistemleri ile serbest düşen yerel referans sistemleri arasındaki eşdeğerliği ortaya koyar.

Einstein, kütleçekimi alanlarının bulunduğu yerlerde, seçilen bir referans sisteminin eylemsiz olmayan karakterinden doğan etkilerle kütleçekiminin etkilerini ayırt edebilecek hiçbir yol bulunmadığını kanıtlamıştır. Genel görelilik kuramı, kütleçekimi alanının bu niteliğini temel olarak kabul etmiştir.
Uzay-zaman eğriliği. Minkowski uzay-zamanında eylemsiz referans sistemleri, Eukleidesçi geometrideki doğrulardan oluşan kartezyen koordinat sistemlerine benzer. Böyle bir koordinat sistemi bir düzleme her zaman yerleştirilebilir, ama bir küre yüzeyine uygulanamaz. Çünkü karelerden oluşan bir ızgarayı bir küre yüzeyine örtmek olanaklı değildir. Bu nedenle, düzlem düz bir yüzeydir, ama küre yüzeyi eğridir. Yüzeylerin kendi iç özelliklerinden kaynaklanan bu sınıflamaya göre silindir yüzeyi de düz bir yüzeydir, çünkü bir düzlem üzerine açındırı- labilir yani karelerden oluşan bir ızgarayla örtülebilir.

Einstein kütleçekimi alanlarının (kütleçekimi yokken düz olan) uzay-zamanı eğrilttiğini ve eylemsiz sistemlerin bu nedenle oluşturulmayacağım öne sürdü. Bir parçacığın kütleçekimi etkisiyle uzayda ve zamanda eğrilen yörüngesi, (ancak düz uzaylarda ve uzay-zamanlarda var olabilen) doğru çizgilere değil, eğrilmiş bir uzay- zamanda var olabilecek en düz eğriye karşılık gelir; böyle eğriler jeodezik olarak adlandırılır. Yer’in yüzeyi gibi küresel yüzeyler üzerindeki jeodezikler, içinde bulundukları düzlemler kürenin merkezinden geçen büyük çemberlerdir. Bunlar küre yüzeyine çizilebilecek eğriliği en az çizgilerdir, ayrıca yüzeydeki iki noktayı birleştiren en kısa yolu oluştururlar. Uzay-zamanda ise jeodezikler iki olguyu (bir parçacığın geçmişindeki iki anı) arada geçen zaman en büyük olacak biçimde birleştirirler.

Bir kütleçekimi alanı, uzay-zamanın eğriliğine yol açıyorsa, bu eğrilik hesaplarından kütleçekimi alanlarına ilişkin nicelikler saptanabilir. Eğriliği belirleyen bileşenler, matematikçi Bernhard Riemann’m geliştirdiği eğrilik tensörleriyle hesaplanabilir.
Kuramın doğrulanması. Genel görelilik kuramının temel taşlarından biri sayılan eşdeğerlik ilkesi çok duyarlıklı deneylerle sınanmış, doğruluğu trilyonda bir hata payıyla saptanabilmiştir.

Çeşitli gezegenlerin Güneş çevresindeki eliptik yörüngelerinin büyük eksenleri, yörünge düzleminde yavaşça döner. Merkür’ ün yörüngesinin yüzyıl başına 574 açı saniyelik dönüşünün 531 açı saniyelik bölümü, öbür gezegenlerin kütleçekimi etkisinden kaynaklanır. Geriye kalan 43 açı saniyelik dönme ise ancak genel görelilik kuramı ortaya çıktıktan sonra açıklanabilmiştir ve genel görelilik kuramının öngördüğü değerle kesin olarak uyuşmaktadır.
Genel görelilik, bir kütleçekimi alanı içinde bulunan ışık kaynağından yayılan ışığın dalgaboyunun büyüyeceğini, yani kırmızıya kayacağını öngörür. Bu etki, yüzeylerindeki kütleçekimi potansiyeli çok yüksek olan beyaz cüceler adı verilen yıldızlarda gözlenmiştir.

Uzay-zaman eğriliğinin bir sonucu, kütleçekimi alanlarından geçen ışık ışınlarının büküleceği ve yayılma hızlarının yavaşlaya- cağıdır. Kuramın yayımlanmasından birkaç yıl sonra tam Güneş tutulmasında Güneş diski yakınındaki bir yıldızın görüntüsünün gökte bulunması gereken yerden 1 açı saniyesinden daha küçük bir açıyla sapmış olduğunun saptanması da bu öngörüyü doğrulamaktadır.

GÖRELİLİK İLKELERİNİN UYGULAMALARI


Parçacık hızlandırıcılar. Çağdaş parçacık hızlandırıcıları, parçacıkların hızlarını ışık hızına çok yaklaştırırlar. Örneğin, milyarlarca elektronvoltluk enerjilerde çalışan elektron senkrotronlarında, yörüngedeki bir elektronun kütlesi, durgun kütlesinin 10 bin katma çıkabilir. Hızı ise ışık hızına çok yakın değerler alabilir. Bu nedenle, parçacık hızlandırıcılarının tasarımlarında görelilik etkilerinin göz önünde bulundurulması zorunludur.

Göreli parçacık fiziği. Atomaltı parçacıkların fiziği, özel görelilik kuramının ilkelerine bağlıdır. Bu ilkelerin doğrudan uygulamalarına parçacıkların yaratılış, yok ediliş ve başka parçacıklara dönüşümlerinde rastlanır. Parçacık dönüşümleriyle ortaya çıkan enerji alışverişleri, özel görelüiğin kütle ile enerjinin eşdeğerliği ilkesi uyarınca ortaya çıkar. Bir başka deyişle, böyle dönüşümlerde parçacıkların toplam durgun kütlelerinde ortaya çıkan değişim ile toplam enerji değişimi birbirlerine Ad:  13.JPG
Gösterim: 182
Boyut:  8.1 KB bağıntısıyla bağlıdır; bu kural evrensel olarak doğrulanmıştır. Durgun kütlesi sıfır olan foton, ışık hızıyla hareket ettiğinden, toplam enerjisinin c2’ye bölünmesiyle bulunan bir görelilik kütlesine sahiptir. Bu görelilik kütlesi bir
foton ile bir parçacık etkileştiğinde fotonun doğrusal momentumunda gözlenen değişimden yola çıkılarak hesaplanabilmekte ve görelilik kuramı gene doğrulanmaktadır.

Göreli kozmoloji. Özellikle 1960’lardan sonra, yeni buluşlar ve gözlem tekniklerinin gelişmesi sonucunda özel ve genel görelilik kuramlarının uygulanmasıyla evrenin yapısı ve geçmişi üzerindeki araştırmalar çok ilerlemiştir. En uzak astronomik cisimlerin ışıklarında gözlenen kırmızıya kayma olayı, genişleyen evrende bu cisimlerin bizden hızla uzaklaştıklarına işaret etmektedir. Eğer genişleme sabit hızla olmaktaysa, bu olayınAd:  14.JPG
Gösterim: 184
Boyut:  8.2 KByıl önce başlamış olması düşünülmektedir.

Mikrodalgalar ile kızılötesi ışınımların sınır bölgesine düşen frekanslarda her yönden gelen fon ışınımlarının bulunuşu, evrenin geçmişte olağanüstü yoğun ve sıcak olduğu dönemlerin varlığının kanıtı sayılmaktadır. Genel görelilik kuramı kuramsal kozmolojiye evrenin bir bütün olarak düz olması gerekmediği, büyük bir olasılıkla da düz olmadığı görüşünü getirmektedir. Evrenin çok büyük (kozmolojik) ölçekte homojen ve yönsemez (özellikleri her yerde ve her doğrultu boyunca özdeş) olduğu kabul edilse bile çeşitli olasılıklar ortaya çıkmaktadır. Evren uzaysal olarak bir açık evren olabilir (düz bir evren doğal olarak açık evrendir) ya da bir küre yüzeyi gibi kendi üstüne kapalı olabilir, bu durumda sınırları da yoktur. Benzer biçimde, evrenin, zaman içinde açık ya da kapalı olduğu düşünülebilir. Zaman içinde kapalı bir evren tasavvur etmek epeyce zordur, çünkü böyle bir evrenin alışılagelmiş neden-sonuç kavramlarıyla uyuşmadığı söylenebilir. Ama bu kavramlar normal günlük yaşamdan elde edilmiş kavramlardır, milyarlarca yıl içeren bir zaman ölçeğinde geçerli olmayabilirler. Çeşitli kozmolojik modeller ortaya konmuş ve bunlar kuramsal olarak incelenmiştir, ama gözlem sonuçlarının bu modellerden herhangi birini doğruladığı söylenemez. Gözlemlerden elde edilen bilgiler, evrenin geçmişte bir ateştopu (olağanüstü yoğun ve sıcak madde) durumunda iken genleşerek oluştuğu görüşünü içeren modelleri destekleyici niteliktedir.

kaynak: Ana Britannica


Son düzenleyen Safi; 1 Temmuz 2016 01:12
nünü
20 Mart 2008 15:45   |   Mesaj #2   |   
nünü - avatarı
Ziyaretçi

görelilik kütlesi,


özel görelilik kuramında hareket halindeki bir cismin kütlesi. Özel görelilik kuramından önce geliştirilen fizik kuramlarında, kütlesi m ve hızı v olan bir cismin momentumu p=mv formülüyle, enerjisi (E) ise, Eo cismin belirlenmemiş olan “durgun enerjisi” olmak üzere Ad:  15.JPG
Gösterim: 184
Boyut:  8.7 KB formülüyle verilirdi. Özel görelilik kuramında p ve E için bu formüller sırasıylap E=mc2 biçimini almıştır; burada c ışık hızı (saatte 300.000 km) ve m cismin durgun kütlesidir (yani, cismin hareketsiz durumundaki kütlesi). Bir cismin görelilik kütlesi (m/?) çoğunlukla Ad:  17.JPG
Gösterim: 187
Boyut:  8.1 KBAd:  18.JPG
Gösterim: 176
Boyut:  8.4 KBolarak verilir. Buradan, tüm hızlar için Ad:  19.JPG
Gösterim: 175
Boyut:  9.4 KB bağıntıları elde edilir. Bir cismin hızı ışık hızına yaklaştıkça görelilik kütlesi de sonsuza yaklaşır, bu nedenle de cisme ne kadar momentum ve enerji eklenirse eklensin, hızı her zaman c’nin altında kalır.

Sponsorlu Bağlantılar

Einsteinin kütle-enerji bağıntısı,


Albert Einstein’m geliştirdiği özel görelilik kuramında, kütle (ra) ile enerji (m) arasındaki ilişkiyi tanımlayan bağıntı. Bağıntı, E=mc2 formülüyle gösterilir; burada c, ışık hızıdır ve saniyede 300.000 km olarak alınır.

Özel görelilikten önceki fizik kuramlarında, kütle ve enerji, birbirinden ayrı bütünlükler olarak kabul edilirdi. Ayrıca, hareketsiz haldeki bir cismin enerjisi için rasgele bir değer belirlenirdi. Buna karşılık özel görelilikte, hareketsiz bir cismin enerjisi mc2 olarak belirlenir. Buna göre, ra kütleli her cisim, rac2’lik “duruk enerji”ye sahiptir; potansiyel olarak olanaklı bu enerji, başka enerji biçimlerine dönüştürülebilir. Kütle- enerji bağıntısı ayrıca, bu tür bir dönüşüm sonucunda cismin enerji salması durumunda kütlesinin azalacağını gösterir. Duruk enerjinin bu biçimde başka enerji biçimlerine dönüşmesi olayları, sıradan kimyasal tepkimelerde ortaya çıkar; daha büyük dönüşümler ise çekirdek (nükleer) tepkimeleri sırasında gerçekleşir. Bu durum özellikle, hidrojen atomunun helyum atomuna dönüştüğü çekirdek kaynaşması (füzyon) tepkimeleri için geçerlidir; bu tepkimeler sırasında hidrojen atomunun duruk enerjisinin yüzde 0,7’si başka» enerji biçimlerine dönüşür.

kaynak: Ana Britannica

Son düzenleyen NeutralizeR; 29 Haziran 2016 18:58
taz_maniac
1 Temmuz 2008 14:30   |   Mesaj #3   |   
taz_maniac - avatarı
Ziyaretçi

Özel görelilik.


XIX. yy. boyunca gelişen elektromanyetiklik yasaları ile Galilei görelilik ilkesi arasında çelişkiler ortaya çıktı: gerçekten de bu yasalar, dönüşümüyle değişmezliğini koruyamaz. Kaldı ki optik alanındaki ilerlemeler, hızların üleştirilmesine ilişkin klasik yasanın tersine, ışığın c hızının, karşılaştırma sistemi ne olursa olsun değişmediğini gösterdi.

Elektromanyetiklik yasalarının değişmez oldukları, koordinatların bir başka dönüşüm yasasıyla (Lorentz dönüşümü) gösterilebilir; bu dönüşüm, Ox’e koşut v hızıyla, birbirlerine göre düzgün ötelenme devinimi yapan iki karşılaştırma sistemi için, aşağıdaki ifadeyle verilir:
Nitekim Einstein, bir karşılaştırma sisteminden öbürüne geçişi ifade etmek için, Galilei’nin (1) yasasının yerini (2) yasasının alması gerektiğini ve bütün fizik yasalarının (2) dönüşümüyle değişmez kaldığını öne sürdü. Bu yeni görelilik ilkesi, özellikle mekaniği tümüyle gözden geçirme zorunluluğu doğuran, özel görelilik kuramıyla noktalandı.

Bu kuram, kinematik alanında önemli sonuçların çıkarılmasını sağladı, iki olayı ayıran zaman aralığı, artık evrensel değildir; aralığın değeri, iki olayın aynı yerde oluşumuna yol açan bir karşılaştırma sisteminde (gerçek zaman aralığı adını alır) ya da önceki karşılaştırma sistemine göre düzgün devinim yapan bir başka karşılaştırma sisteminde (gerçek zamandan daima büyük gerçek olmayan zaman ölçülür) ölçülmesine göre değişecektir; bu olaylara “sürelerin uzaması" denir. Eşzamanlık kavramı artık mutlak değildir: bir karşılaştırma sisteminde farklı yerlerde, aynı anda oluşan iki olay, farklı karşılaştırma sistemlerinde aynı anda oluşmaz.

Öte yandan iki cismi ayıran uzaklık bir karşılaştırma sisteminden öbürüne değişir: bir cetvelin, kendisine göre devinim halindeki bir karşılaştırma sisteminde belli bir anda ölçülen uzunluğu, bu cetvele bağlı bir karşılaştırma sisteminde ölçülen uzunluktan daha kısadır: buna uzunlukların büzülmesi ya da Lorentz büzülmesi denir.

Bağıntılarından çıkarılan, hızların birleştirilme yasası da, klasik yasadan farklıdır; ayrıca ışığın c hızı, bütün karşılaştır ma sistemlerinde aynı değeri taşıyan ve deney sonuçlarıyla bağdaşan aşılamaz bir sınır oluşturur. Kaldı ki saatlerin çalışması, dolayısıyla zaman anlayışını değiştiren de, ışık hızının bu değişmezliğidir: bir saat, ışığın yayımı ve ışık darbesinin alımı arasındaki zaman aralığını ölçen bir aygıt olarak göz önüne alınmalıdır. Bu zaman aralığı, geçilen uzaklığa bağlı karşılaştırma sistemine ve ışığın değişmez hızına uymak zorundadır. Demek ki evrensel olmayan ve karşılaştırma sistemlerine göre değişen zamanların varlığı doğaldır.

Betimlenen olayların tümü, yalnızca cisimlerin v hızı, ışık hızına yakın olduğunda gözlenebilir, v/c oranı çok küçük olursa, denklemleri,yaklaşık olarak bağıntılarına indirgenir; dolayısıyla klasik mekanik, düşük hızlardaki olaylara uygulanır. Bizim ölçeğimizde, göreli etkiler asla algılanamaz.
Einstein ilkesi dinamik'te de çok büyük sonuçlar doğurdu. Dinamiği, yeni görelilik ilkesiyle bağdaştırmak için, Nevvton yasalarında değişiklik yapmak gerekti. Bu olgu Einstein’ı kütle, kuvvet ve enerji arasındaki bağıntıları yeniden yorumlamaya ve özellikle kütle ile enerji arasında aşağıda verilen ünlü bağıntıyı kurmaya yöneltti:
bağıntıda E, v hızıyla yer değiştiren m0 kütleli bir parçacığın toplam enerjisidir. Bu bağıntı, hızı sıfır olan bir parçacığın, Ad:  13.JPG
Gösterim: 168
Boyut:  8.1 KBeşitliğiyle verilebilecek bir kütle enerjisi taşıdığını gösterir. Bu enerji kütle yitimiyle başka enerji biçimlerine dönüşebilir. Buna karşılık, elektromanyetik enerji, kütle biçiminde maddeye dönüşebilir: bu iki süreç, nükleer tepkimelerde sürekli olarak gözlemlenir ve görelilik kuramı için en iyi doğrulamayı oluşturur.
Nihayet bağıntısı, v hızı arttığında ve c'ye yaklaştığında, enerjinin sonsuz biçimde artacağını gösterir; bu olgu, c hızının neden aşılmaz bir sınır olduğunu açıklar.

Genel görelilik Einstein,


yalnızca düzgün ötelenme halindeki karşılaştırma sistemlerine uygulanan özel görelilik ilkesini, hızlanan sistemler haline genelleştirmeye çalışırken, eşdeğerlik ilkesi denen temel birjlkeyi formülleştirdi: ağırlığı olan kütlelerin eşitliği (örneğin P = mg ifadesinde olaya katılan) ve eylemsiz_kütlelerin eşitliği(dinamiğin temel yasası F=my eşitliğinde ortaya çıkan), şu sonucu verir: kapalı ve sınırlı bir uzayda, bir çekim alanının etkileri ile hızlanan devinimlerden kaynaklanmış eylemsizlik kuvvetlerinin etkileri arasında bir ayrım yapmak olanaksızdır. Nitekim, yapay bir uyduda Yer'in çekimi, eylemsizlik kuvvetleriyle (uydunun devinimine bağlı merkezkaç kuvvet) tümüyle dengelenir; uydunun içinden bakıldığında, her şey hiçbir kuvvet yokmuş gibi görünür; alışılmış, ama yanlış adlandırmayla ağırlıksızlık hali deyimi işte bu olgudan kaynaklanır.

Demek ki genel görelilik mekanik ve çekimin bir bireşimini sağlar. Çekim etkileşimi, kütlelerin varlığından kaynaklanan bir uzay eğriliği olarak betimlenir; parçacıklar ise, Eukleidestipi olmayan bu eğri, uzay-zamanın ya da Minkowski uzayının, jeodezi eğrileri denen, minimum uzunluktaki eğrilerini betimler.

Genel göreliliğin en önemli sonuçları arasında, kütle ve ışıma arasındaki etkileşimi de saymak gerekir: ışık ışınları, büyük kütlelerin yakınından geçerken saparlar ve bir çekim alanında yer alan atomların yayımladığı ışımaların dalga boyları kırmızıya doğru kayar. Bu çeşitli etkiler, deneysel olarak gözlenmiştir.

Kaynak: Büyük Larousse
Son düzenleyen Safi; 29 Haziran 2016 18:43
15 Ağustos 2008 19:55   |   Mesaj #4   |   
nötrino - avatarı
VIP SiNiRLi-RUTİNE AYKIRI

Einstein bir kez daha haklı çıktı. 86 yıllık 'görelilik' teorisini sınayan iki bilim adamı, Dünya'nın dönerken 'uzay-zamanı büktüğünü' kanıtladı

Görelilik (izafiyet) teorisinin doğruluğunu sınamak isteyen bilim adamları, Dünya'nın kendi ekseninde dönerken çevresindeki uzay-zamanı büktüğünü kanıtladı. Ignazio Ciufolini ve Erricos Pavlis, NASA'nın 600 milyon dolar ayırdığı bütçeyle Einstein'ın teorisinde öngördüğü fenomeni kanıtlayan ilk kişiler oldu.

NASA yetkilisi Erricos Pavlis, Albert Einstein'ın 1918 yılında öne sürdüğü görelilik teorisinde, Dünya gibi büyük cisimlerin kendi eksenleri etrafında dönerken uzay zamanı büktüğünü söylediğini hatırlattı ve bunun doğru olup olmadığını anlamak için ölçümler yaptıklarını açıkladı.

Pavlis, "Şayet Dünya etrafındaki uzay-zamanı eğiyorsa, yakınlardaki uyduların yörüngesi değişmeliydi" dedi ve bu düşünceden hareketle LAGEOS-1 ve LAGEOS-2 adlı uyduların yörüngelerindeki sapmayı lazer ışını kullanarak ölçtüklerini anlattı. Pavlis, "Her iki uydunun yörüngesinde de Dünya'nın dönüş yönünde yılda iki metrelik sapma belirledik. Ölçümlerimiz, görelilik teorisinden hareketle daha önce yapılan hesaplara yüzde 99 uydu" dedi. İtalya'nın Lecce Üniversitesi'nden Ignazio Ciufolini ve ABD'deki Dünya Sistemleri Teknolojisi Birleşik Merkezi'nden Pavlis, 11 yıl iki uydudan gelen lazer sinyallerini inceledi.

Einstein, uzay-zamanın maddeden ayırt edilemeyeceğini, maddi cisimlerin varlığıyla koşullandığını ve güçlü çekim gücü yaratan cisimlerin yakınında uzayın 'eğrildiğini' iddia etmişti. Einstein'ın teorisi şimdiye dek birçok açıdan doğrulandı

BİLİM YENİ DÜNYAYA HİZMET VERİYOR

Einstein, uzay-zamanın maddeden ayırt edilemeyeceğini, maddi cisimlerin varlığıyla koşullandığını ve güçlü çekim gücü yaratan cisimlerin yakınında uzayın 'eğrildiğini' iddia etmişti. Einstein'ın teorisi şimdiye dek birçok açıdan doğrulandı.

Gelecekte hepimizin ilgilenmek, anlamak, bilgilenmek ihtiyacını duyacağı “Yeni Fizik”, ilk temellerini çağın dahisi A. Einstein’a borçludur. Einstein rölativite teorisi ile yepyeni bir fizik anlayışı oluşturdu. 19.YY’ın sonlarına doğru Max Planck, atom altı parçacıkların tamamlayıcılığına benzer bir olay keşfetti. Isı ışımasındaki enerjinin sürekli yayılmayıp kendini kesikli birimler şeklinde yahut enerji paketleri şeklinde gösterdiğini buldu. Einstein, bu ışıma birimlerini ‘kuanta’ diye adlandırdı. Bu yüzden ismini Kuantum Teorisi koydu. Einstein daha sonra, ışık dahil bütün ışıma biçimlerinin hem dalga hem de kuant biçiminde yayılabileceğini ileri sürdü.

Böylelikle ‘Yeni Fiziğin’ ilk temelleri atılmış oluyordu. Gerçekten de daha sonra ışığın daha çok, parçacık yahut foton gibi davrandığı ve sürekli olmayan kuant biçiminde yayıldığı keşfedildi. Bununla beraber elektronlardan farklı olarak fotonların kütlesiz olduğu ve daima ışık hızıyla hareket ettiği ortaya çıktı.

Kuantum teorisini daha iyi anlamak için atomu incelemekte büyük yarar var. Atomun iç yapısı bu teoriyi anlamak için bize ışık tutacak. Yeni Bir Dünya anlayışına hızla ilerlediğimiz bu günlerde bilimle METAfizik arasında yeni köprüler kurulması gerekirken...

Kaynak:Astroset
Son düzenleyen Safi; 29 Haziran 2016 18:44
simon
17 Ağustos 2008 01:53   |   Mesaj #5   |   
simon - avatarı
Ziyaretçi
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.

Sponsorlu Bağlantılar
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

Son düzenleyen Safi; 29 Haziran 2016 18:47
13 Ekim 2011 11:01   |   Mesaj #6   |   
nötrino - avatarı
VIP SiNiRLi-RUTİNE AYKIRI

Einstein'ın Teorisi Çöktü mü?


Bilim dünyası, İsviçre’deki Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi (CERN) laboratuarından gelen haberle sarsıldı: Albert Einstein’ın izafiyet teorisine göre evrenin hız sınırı olan ışık hızı, nötrinolar adı verilen çok küçük kütleli parçacıklar tarafından geçildi.

Nötrinolar, CERN’in Cenevre yakınlarında bulunan merkezi ile İtalya’nın başkenti Roma’nın doğusundaki Gran Sasso laboratuarı arasındaki 730 kilometrelik mesafeyi ışıktan yaklaşık altı kilometre daha hızlı bir şekilde kat etti. Işık hızı saniyede 299 bin 792 kilometre 458 metreye tekabül ederken, nötrinoların hızını saniyede 299 bin 798 kilometre ve 454 metre olarak belirleyen araştırmacılar hala ölçüm aletlerine inanmakta güçlük çekiyor.

CERN araştırmacıları arasında “Hiç beklemiyorduk”, “Şaşırtıcı” gibi bol ünlemli ifadeler hakim... OPERA adı verilen deneyin koordinatörü Antonio Ereditato “Alınan sonuç bizi hayrete düşürdü. Ancak bu sonuç doğrulanıncaya kadar bir keşif olarak kabul edilmeyecek. Böyle bir sonuç aldığınızda hata yapmak istemezsiniz. Aylardan beri hiçbir sorun yaşamadan testler yapıyoruz ve şu ana kadar bir hata bulamadık” dedi. Deneyin ölçümlerinden sorumlu olan Lyon Nükleer Fizik Enstitüsü araştırmacısı Dario Autiero nötrinoların ışık hızının pabucunu dama atmasını şöyle açıklıyor: “Bir başka değişle, eğer nötrinolar bir ışınla yeryüzünde 730 kilometrelik bir ‘sprint koşusunda’ yarışıyor olsalardı, varış çizgisini ışına 20 metrelik bir fark atarak aşacaklardı.” Yani nötrinolar fotofinişe bile gerek kalmadan ipi göğüsleyecekti...

CERN’deki bilimcilerin bulgusu, tam üç yıldır süren, 15 binin üzerinde nötrino parçacığının gözlemlendiği ve saniyenin yalnızca 10 milyarda biri hata payı içerdiği belirtilen araştırmaların bir ürünü. Bilimciler nötrinoların hızını ölçmek için de son derece karmaşık bir fotoğraf çekme yöntemi geliştirmek durumunda kalmış.

Nötrinolar, çarptıkları 150 bin katmanlı fotografik emülsiyon filmleri aracılığıyla, filmler arasında yer alan kurşun levhalarla tesbit edilebilmiş; belki de bugüne kadar üretilen en hassas fotoğraf makinesi sayesinde...

Ancak kimi bilimciler OPERA projesinin sonuçlarına kuşkuyla yaklaşıyor. Bu fizikçilerden biri Maryland Üniversitesi Fizik Bölümü Başkanı Drew Baden. Nötrinoları gözlemlemenin, dolayısıyla da hızını tesbit etmenin zorluğuna dikkat çeken Baden, “Bu sundukları tamamen saçmalık. Yani hoş, güzel ama başka bir grup araştırmacı tarafından da doğrulanmadığı sürece uçan halıdan farkı yok” diyor. Nötrinolara yönelik ‘şike’ iddiasında bulunan araştırmacılar da var. Paris’te Astrofizik ve Kozmoloji laboratuarı direktörü

Pierre Binetruy’a göre NÖTRİNOLAR, boyut geçerek kestirme bir yol bulmuş olabilir. Tabii bu, evrende, zamanın da dahil olduğu dört boyuttan daha fazla boyut olduğu anlamına geliyor. Parçacık fiziğinin önde gelen laboratuarlarından ABD’deki Fermilab araştırmacılarından Stephen Parke de bu konuda Fransız meslektaşı ile hemfikir: “Fizik teorileri hâlâ keşfedilmeyen boyutlarla dolu. Nötrinolar da bu boyutlardan birini kullanmış olabilir.”

İyi Denemeydi Einstein...


Peki Einstein’ın izafiyet teorisindeki “ışık hızını aşmak mümkün değil” kaidesinin çökmesi, ünlü fizikçinin yanıldığı anlamına mı geliyor?

Lyon’daki Nükleer Fizik Enstitüsü Yardımcı Direktörü Stavros Katsanavas, Einstein’ın teorisinin tıpkı Newton’un teorisi gibi birçok alanda geçerliliğini sürdüreceğini, ancak bu sonucun, “tıpkı matruşka bebekleri gibi, Newton’unkinden daha genel bir teori olan Einstein’ın teorisinden de daha genel bir teori olduğu” anlamına gelebileceğini söylüyor. Katsanavas’a göre, Einstein’ın tek yanılgısı evren yollarına koyduğu hız sınırı.

Mantığınızı da Gözden Geçirin


Tabii evrende ışık hızını geçebilmenin mantıksal açıdan sarsıcı sonuçları da söz konusu. Oxford Üniversitesi Parçacık Teorisi Bölümü Direktörü Subir Sarkar, ışık teorisinin etkinin tepkiden önce geldiği mantığının temel direği olduğunu belirtiyor. Zira ışık herhangi bir eylemin görüntüsünü, yani ‘etkiyi’ iletiyor.

Ancak ışığı geçmenin mümkün olması, bir eylemin tepkisinin etkisinden önce gelebileceği anlamına geliyor ki o halde Sarkar’ın ifadesiyle “adeta mahvolduk”. Zira Sarkar’a göre “Etki tepkiden sonra gelemez ve bu olgu evren anlayışımız için bir esastır. Eğer gerçek olduğu kanıtlanırsa bu kesinlikle çok büyük çapta bir bulgu olur.”

Kaynak:Bilimnet
Son düzenleyen Safi; 29 Haziran 2016 18:48
17 Mart 2012 10:32   |   Mesaj #7   |   
nötrino - avatarı
VIP SiNiRLi-RUTİNE AYKIRI

‘Nötrinolar, Işıktan Hızlı Değil’


Yüzyılın deneyi dile adlandırılan ve Büyük Patlama sonrası ortamın oluşturulmak istendiği deneyin yürütüldüğü Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi (CERN), sonbaharda yapılan deneyde ölçülen atomaltı parçacıklar, nötrinoların ışıktan hızlı hareket etmediklerini açıkladı.

Sponsorlu Bağlantılar
CERN'den yayınlanan açıklamada, Einstein fizik kuramını tartışmaya açan bu sonucu aydınlatmayı amaçlayan bir başka ekip tarafından yapılan yeni ölçümlere göre, Opera adı verilen deneyde nötrinoların ışığın hızını geçmediği belirtildi.

Açıklamada, "Opera deneyinin sonuçlarının ölçüm hatasına bağlı olduğu yönünde kanı oluşmaya başladı" denildi.

CERN Araştırma Direktörü Sergio Bertolucci, ölçümlerin kesin olmasının önemli olduğunu belirterek, bu konuda nihai bir karara varmak amacıyla CERN'den başka ekiplerin de Mayıs ayında yeni ölçümler yapacaklarının altını çizdi.

Teknik Aksaklıklar Yanılttı


CERN'den konuyla ilgili geçen ay yapılan açıklamada da atomaltı parçacıkların ışıktan hızlı hareket ettiğini gösteren deneyin sonuçlarının, deneyin teknik yapısında belirlenen bazı aksaklıklarla ilişkili olabileceği bildirilmişti.

CERN sözcüsü James Gillies, atomaltı parçacıkların İsviçre-Fransa sınırındaki CERN laboratuvarından İtalya'daki yeraltı laboratuvarına gelişini tesbit etmek için kullanılan Küresel Konumlama Sistemi (GPS) içinde iki aksaklık tesbit edildiğini söylemişti.

Deneyde, nötrino adı verilen elektriksel yükü sıfır olan ve maddelerin içinden neredeyse hiç etkileşmeden geçebilen temel parçacıkların, CERN'in İsviçre-Fransa sınırındaki yeraltı tesisinden, 730 kilometre mesafedeki İtalya'da bulunan Gran Sasso'daki yeraltı laboratuvarına gönderilmesi suretiyle yapılmıştı.

Görelilik Kuramını Çürütemedi


Araştırmacılar yapılan deneyde nötrinoların ışık hızı olan saniyede 299 bin 792 kilometre hızla hareket etmeleri halinde laboratuvara ulaşmaları gereken süreden 60 nano saniye önce geldiğini tesbit etmişlerdi. Deneydeki hata payı ise sadece 10 nano saniye olarak açıklanmıştı. Nano saniye, saniyenin milyarda birine eşit bir zaman birimini ifade etmek için kullanılıyor.

Deneyin Eylül 2011'de açıklanan sonuçları, ünlü Alman fizikçi Albert Einstein tarafından bulunan ve bugün modern fiziğin esasını teşkil ettiği kabul edilen ''hiçbir şeyin ışıktan hızlı hareket edemeyeceği'' kuralıyla çelişmesi nedeniyle bilimadamlarınca kuşkuyla karşılanmıştı.

Kaynak:AA

Son düzenleyen Safi; 29 Haziran 2016 18:49

Daha fazla sonuç:
İzafiyet Teorisi (E=mc²)

Hızlı Cevap
Mesaj:
Fizik forumu 'İzafiyet Teorisi (E=mc²)' konusunu görüntülüyorsunuz: Özel Görelilik Kuramı görelilik fizikte, ölçümlerin ve fizik yasalarının, birbirlerine göre farklı hareket durumlarında bulunan ...

Kaynak:


Bu sayfalarımıza baktınız mı
paneli aç