Bir parçacık fizikçisi, yaptığı deneyde nötronun yapısını inceliyor. Nötronun kuark içeriği ve bu kuarkların yükleri göz önüne alındığında, nötronun toplam elektrik yükü nasıl hesaplanır?
A) (+2/3) + (+2/3) + (+2/3) = +2
B) (+2/3) + (-1/3) + (-1/3) = 0
C) (-1/3) + (-1/3) + (-1/3) = -1
D) (+2/3) + (+2/3) + (-1/3) = +1
Nötron, atom çekirdeğinde bulunan yüksüz bir parçacık olmasına rağmen, aslında daha küçük parçacıklardan, yani kuarklardan oluşur. Bu soruda, nötronun toplam elektrik yükünü, onu oluşturan kuarkların yüklerini toplayarak bulacağız.
- Öncelikle, bir nötronun hangi kuarklardan oluştuğunu bilmemiz gerekir. Nötron, bir yukarı kuark (up quark - u) ve iki aşağı kuark (down quark - d) olmak üzere toplam üç kuarktan meydana gelir. Bu yapıyı udd olarak düşünebiliriz.
- Şimdi de bu kuarkların elektrik yüklerini hatırlayalım:
- Bir yukarı kuarkın (u) elektrik yükü: $+2/3$ temel yüktür (e). Yani, $+2/3$ e.
- Bir aşağı kuarkın (d) elektrik yükü: $-1/3$ temel yüktür (e). Yani, $-1/3$ e.
- Nötronun toplam elektrik yükünü bulmak için, onu oluşturan kuarkların yüklerini toplarız:
- Toplam Yük = (Bir yukarı kuarkın yükü) + (Bir aşağı kuarkın yükü) + (Diğer aşağı kuarkın yükü)
- Toplam Yük = $(+2/3) + (-1/3) + (-1/3)$
- Şimdi bu matematiksel işlemi yapalım:
- Toplam Yük = $ rac{2}{3} - rac{1}{3} - rac{1}{3}$
- Toplam Yük = $ rac{2-1-1}{3}$
- Toplam Yük = $ rac{0}{3}$
- Toplam Yük = $0$
- Bu sonuç, nötronun toplam elektrik yükünün sıfır olduğunu gösterir, ki bu da nötronun yüksüz bir parçacık olduğu bilgisiyle tutarlıdır.
- Şimdi seçeneklere baktığımızda, bulduğumuz $0$ değerine karşılık gelen seçeneğin B olduğunu görüyoruz.
Cevap B seçeneğidir.
