Elektron Üretmek İstersek?

İletken malzemeler içinde çok sayıda serbest elektron içerirler. Serbest elektronlar normal şartlarda birbirlerine zıt yönlerde hareket ederler ve aynı yönde gitmediklerinden akım (bir kesit üzerinden birim zamanda geçen yük miktarı) oluşturmazlar. Bu elektronları bir noktaya yönlendirip oluşturduğumuz akımdan, tüplü televizyonlarda elektronları hızlandırıp, yönlerini değiştirerek görüntü oluşturması için kullandığımız katot ışın tüpüne kadar birçok yerde kullandığımız elektronlar, günlük yaşantımızda ciddi bir rol oynar.

Geçtiğimiz haftalarda laboratuvar dersinde elektron üretmenin farklı bir yolunu denedik. Bir radyoaktif bozunma türü ile üretilen elektronları inceledik. Bir atom ışın ya da parçacık salarak başka bir atoma dönüşebilir ve bu olay radyoaktif bozunma olarak adlandırılır. Bu bozunma olaylarından bir çeşidi var ki o bozunma oluyorsa ürettiğin parçacık elektron oluyor. Bu bozunmadan elektron oluşabileceği gibi yük dengesinin korunma kanunlarını da bozmaması sebebiyle elektronla aynı özelliklere sahip(kütle vs.) ama yükü artı olan başka bir parçacık da çıkabiliyor; kendisine anti elektron diyoruz. Bu iki parçacığın (elektron ve antielektron yani pozitron) ortak bir ismi var: Beta. Bu beta parçacıklarının ortaya çıktığı bozunumda Beta bozunumu oluyor. Bu bozunum sürecinde eğer elektron üretmekten bahsediyorsak; bir atomun nötronu protona dönüşür ki bir nötron protona dönüştüğünde o atomun ne olduğu da değişecektir.(bir atomun ne olduğunu belirleyen asıl etken proton sayısıdır, nötron sayısı değişecek olsa başka bir izotopu olur ki bu durum da atomun kimyasal özelliklerini değiştirmez. ) Yani bir atom başka bir atoma dönüşebilir (bunun için protondan çok nötronu olan bir kütlesi ağır element olması yeterlidir: eğer nötron sayısının protona oranı 1,5’tan fazla ise beta bozunumu yapması beklenir bir durumdur.) ve bu dönüşüm kullanılarak elektron üretilebilir.

Biz laboratuvar dersinde, radyasyon kaynağını( stronsiyum-90 kullandık(fotoğrafta 2 ile numaralandırılmıştır)) fotoğraftaki 1 numaralı gösterilen deney düzeneğine yerleştirdik ve güç kaynağını-5 numaralı- kullanarak deney düzeneğindeki bobin ile manyetik alan ürettik. Ürettiğimiz manyetik alanı Teslametre(3) ile ölçtük. Bir manyetik alan ürettiğimiz için radyasyon kaynağından bozunan parçacıklar sabit bir yörünge izledi ve böylece onları daha rahat inceleyebildik; yani kaçıp gitmediler. Geiger-Müller cihazımız (4 numaralı) yani parçacıkların ortaya çıkışlarından dolayı yaptıkları gözle görülemeyen ışımayı tespit edip oluşan parçacık sayısını bize verebilen cihaz ile 10 saniye aralıklarla parçacık sayısını ölçtük. Ölçtüğümüz en yüksek parçacık sayısı 269 idi. 10 saniye gibi kısa süre içinde 269 tane elektron tespit etmiş olduk. Ve bu ölçümleri yaklaşık 6 dakika devam ettirdik.

Bu deneyde gözlemlediğimiz Beta bozunumunu kullanarak ışık üreten birçok firma var. Trityum(hidrojenin bir izotopu) ilk olarak 1940’lı yıllarda uçaklardaki cihazlara uzun süreli aydınlatma sağlayabilmek için Saunders-Roe şirketi tarafından kullanılmaya başlanmış. 2002’den beri binaların, uçakların içindeki çıkış rotasının tabelalarını aydınlatmada kullanılıyor. Betalight isminde Hollanda’da kurulmuş bir şirket Trityum kullanarak lambalar yapmış. Trityumun yarılanma süresi yaklaşık olarak 12 yıl olduğundan bu süre boyunca yapılan beta bozunumlarından çıkan parçacıkların yaptığı ışıma bir miktar aydınlatma için kullanılabilecek bir lamba üretmiş oldular. (trityumun başlangıçtaki halinin yarısına düşmesi için gereken süre yarılanma süresi olarak adlandırılır ki çekirdeklerin bozunmaları sabit bir hızla gerçekleşmez. Bu süre, bize o maddenin en aktif olacağı zaman dilimini ifade eder yani trityum lambası açısından düşünürsek ışığın verimli yanacağı süreyi yaklaşık olarak bize verir.)

Bu lambaların özellikle lambanın şarj edilmesinin mümkün olmadığı şartlarda dağlarda kamp ekipmanı için ya da bazı uçaklarda uyarı tabelalarının aydınlatmasında kullanılması amaçlanmıştır. Uzun bir süre elektriğe ulaşılamayacak herhangi bir durumda kullanılabilir. Günlük hayattaki uygulamalarda kullanılmıyor çünkü maliyeti çok fazla. Ayrıca da birçok saatin aydınlatılmasında da bu teknoloji kullanılmıştır ve trityum doğada çok fazla bulunmadığından bu konuda üretilen şeyler sınırlı olacaktır.