Nükleer Fizik

"Nükleer” ve “radyoaktif” kavramları toplumda korku ifade etse de, bu korku 100 yıl önceki “elektrik” kavra­mına duyulan korkuya benzer. Gerekli tedbirler alındı­ğında nükleer enerji, hem güvenli hem de günümüzde yaygın olarak kullanılan fosil bazlı bir çok enerji kayna­ğından daha çevreci, ekonomik ve verimlidir.

Atom çekirdeği ile ilgili bilgiler ilk olarak 1895 yılında keşfedilen X ışınları ve radyoaktivite ile başlar. Alman fizikçi Wilhelm Roentgen, havası boşaltılmış tüplerle yaptığı çalışmalar sırasında keşfettiği ışınlara "bilinme­yen ışınlar" anlamında X-ışınları adını vermiştir. X ışın­larına röntgen ışınları da denir.

X ışınları maddelerin atomik yapısının açıklanmasında önemli bir yere sahiptir.

X - Işınları

X ışınları, dalga boyları yaklaşık 10^-8 m - 10^-13 m ara­sında olan yüksek frekanslı ve yüksek enerjili elektro­manyetik dalgalardır.

X ışınları katı maddelerin içinden geçebilir, havayı iyonize edebilir, camda kırılmaya uğramaz ve manyetik alanda sapmaz. X ışınları genellikle atomların en içte­ki yörüngelerinde bulunan elektronların uyarılması ile elde edilir.

X ışınları yüksek ener­jili olduğundan soğurulmaya ve saçılmaya uğramadan birçok atom katmanından geçebilir. Bunun en güzel örneği insan vücudunun röntgen filminin çekilebilmesidir. Herhangi bir böl­genin röntgeni çekilir­ken X ışınları yumuşak deri ve kas katmanlarından ko­laylıkla geçerek kemiklerin görüntüsünü film üzerine düşürür.

X-Işınlarının Elde Edilmesi

Metal bir levha, yüksek enerjili elektronlar ya da yük­sek enerjili yüklü, farklı parçacıklar tarafından bombar­dıman edildiğinde X-ışınları yayımlanır.

X-Işınlarının Şiddet - Dalga Boyu Grafiği

X-ışını tüpünde yük­sek enerjili elektron­ların bombardımanı ile oluşan X-ışınlarının şiddet - dalga boyu grafiği genel­likle şekildeki gibi olur. Grafik geniş ve sürekli bir grafik çiz­gisi ile keskin çıkış­lar oluşturan dikine çizgilerden oluşur.

X - Işını Tüpü

X-ışınlarının en yaygın elde edilme şekli, melal bir pla­kanın yüksek enerjili elektronlarla bombardıman edil­mesidir. Bu işlem X-ışını tüpü adı verilen, resimdeki gi­bi havası boşaltılmış bir tüp içine yüksek voltaj uygula­narak yapılır.

X-ışını tüpünde iki farklı şekilde ışıma oluşabilir.

X-ışınlarının şiddet - dalga boyu grafiğinde iki farklı ka­rakterde oluşan çizgiler, iki farklı şekilde oluşan X-ışınlarını gösterir. Bunlar;

1. Sürekli spektrum X-ışınları
2. Karakteristik X-ışınları

şeklinde adlandırılır.

Sürekli Spektrum X-Işınlarının Oluşması

X-ışını tüpünde ışıma iki farklı fiziksel olay sonucu olu­şur. Bunlardan biri ile sürekli spektrum X-ışınları elde edilir. Bu tür X-ışınları yüksek enerjili elektronların he­def metale çarparak aniden yüksek ivme ile yavaşla­ması sonucu oluşur. Daha önce öğrendiğimiz gibi, iv­meli hareket yapan yükler elektromanyetik ışıma yapar.

Sürekli spektrum X-ışınları elde edilirken, X-ışını tüpün­de ısıtılan filament, katot olarak kullanılır. Katottan ser­best kalan elektronlar şiddetli elektriksel alanın etkisi ile anot olarak kullanılan hedef metal plakaya doğru hızlanırlar. Yüksek hızlarından dolayı yüksek enerjili olan bu elektronlar metale çarptıklarında yüksek ivme ile yavaşlarlar. Elektronların yavaşlarken yaptıkları iv­meli hareket sonucu yayılan elektromanyetik dalgalar X-ışınlarıdır.

Bu şekilde oluşan X-ışınları grafikte geniş ve sürekli bir çizgi oluşturur.