9. sınıf güçlü nükleer kuvvet Test 1

Güçlü nükleer kuvvetin etki mesafesi ne kadardır?

A) Sonsuz mesafe
B) Birkaç kilometre
C) Birkaç milimetre
D) Birkaç femtometre (10^-15 m)
E) Birkaç nanometre (10^-9 m)

Sevgili öğrenciler, bu soru atom çekirdeğinin temel kuvvetlerinden biri olan güçlü nükleer kuvvetin etki mesafesini anlamamızı istiyor. Hadi bu kuvveti ve özelliklerini adım adım inceleyelim:

• Güçlü Nükleer Kuvvetin Görevi: Atom çekirdeği, pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlardan oluşur. Protonlar birbirlerini elektriksel olarak iterler çünkü aynı yüke sahiptirler. Bu itme kuvveti çok güçlüdür ve çekirdeğin dağılmasına neden olabilir. İşte tam bu noktada güçlü nükleer kuvvet devreye girer. Bu kuvvet, protonları ve nötronları (genel adıyla nükleonları) bir arada tutan, bilinen en güçlü kuvvettir.
• Kısa Menzilli Olmasının Önemi: Eğer güçlü nükleer kuvvet sonsuz menzilli olsaydı, evrendeki tüm protonlar ve nötronlar birbirine yapışır, atomlar ve dolayısıyla bildiğimiz madde oluşamazdı. Ayrıca, eğer menzili atomun kendisinden daha büyük olsaydı, komşu atomların çekirdekleri de birbirini etkilerdi ki bu da gözlemlediğimiz bir durum değildir. Bu nedenle, güçlü nükleer kuvvetin sadece çekirdek içinde etkili olması gerekir.
• Çekirdeğin Boyutu: Atom çekirdeği, atomun kendisine göre çok küçüktür. Bir atomun çapı yaklaşık $10^{-10}$ metre (bir angstrom) iken, bir çekirdeğin çapı yaklaşık $10^{-15}$ metre ile $10^{-14}$ metre arasındadır. Bu ölçek, femtometre (fm) veya fermi olarak adlandırılır. Bir femtometre, $10^{-15}$ metreye eşittir.
• Etki Mesafesi: Güçlü nükleer kuvvet, nükleonları (proton ve nötron) bir arada tuttuğu için, etki mesafesinin bu nükleonların boyutları ve çekirdeğin genel boyutuyla uyumlu olması gerekir. Bu kuvvet, yalnızca nükleonlar birbirine çok yakın olduğunda, yani yaklaşık birkaç femtometre ($10^{-15}$ m) mesafede etkili olur. Bu mesafenin ötesinde, kuvvet hızla sıfıra düşer ve elektriksel itme kuvveti baskın hale gelir.
• Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
• A) Sonsuz mesafe: Yanlış. Güçlü nükleer kuvvet kısa menzillidir.
• B) Birkaç kilometre: Yanlış. Bu, makroskopik bir mesafedir ve nükleer ölçekle alakası yoktur.
• C) Birkaç milimetre: Yanlış. Bu da makroskopik bir mesafedir.
• D) Birkaç femtometre ($10^{-15}$ m): Doğru. Bu, atom çekirdeğinin ve nükleonların boyutlarına karşılık gelen mesafedir ve güçlü nükleer kuvvetin etki mesafesidir.
• E) Birkaç nanometre ($10^{-9}$ m): Yanlış. Bu, atomik ölçekte bir mesafedir (örneğin, moleküllerin veya atomların boyutları). Nükleer ölçekten çok daha büyüktür.

Cevap D seçeneğidir.