Büyük Patlama ve Parçacık Fiziği — AYT konu anlatımı ve örnek sorular

Büyük Patlama ve Parçacık Fiziği, evrenin oluşumu ve gelişimini açıklayan modeli, bu modeli destekleyen gözlemleri, atom altı parçacıkları ve antiparçacıkları kapsar.

Öğrencinin parçacıklarla antiparçacıkların özelliklerini karşılaştırabilmesi, kozmolojik gözlemleri ilgili açıklamalarla eşleştirebilmesi ve Standart Model çerçevesinde Higgs alanının kütle kazanımındaki rolünü yorumlayabilmesi beklenir. AYT Fizik sorularında bu konu, bir parçacığın özelliğini seçtiren çoktan seçmeli sorularla veya verilen öncüllerin doğruluğunu değerlendirme biçiminde sorulabilir.

Seçenekler özellik ifadelerinden ya da öncül birleşimlerinden oluşabilir. Parçacıkların yük ve kütle özelliklerini karıştırmak, her astronomik gözlemi Büyük Patlama kanıtı saymak ve Higgs alanıyla etkileşimi tüm parçacıklara genellemek hataya yol açabilir.

Örnek sorular

Bir şık seç, doğru mu değil mi hemen görürsün — hiçbir şey kaydedilmez, hesap gerekmez.

1. soruKolay

Büyük Patlama modelini destekleyen gözlemlerle ilgili;

I. uzak galaksilerin tayflarında genel olarak kırmızıya kayma görülmesi,

II. uzayın her yönünden yaklaşık aynı sıcaklıkta kozmik mikrodalga fon ışıması gelmesi,

III. gezegenlerin Güneş çevresinde eliptik yörüngelerde dolanması

olgularından hangileri bu modelin temel gözlemsel kanıtları arasında yer alır?

Cevabı göster

Cevap: B — I ve II

Galaksilerin kırmızıya kayması evrenin genişlediğini, kozmik mikrodalga fon ışıması ise sıcak erken evrenin kalıntısını gösterir. Gezegen yörüngeleri Büyük Patlama modeline özgü bir kanıt değildir.

2. soruOrta

Standart Model’e göre Higgs alanıyla etkileşen temel parçacıklar kütle kazanır.

Buna göre,

I. elektron,

II. foton,

III. yukarı kuark

parçacıklarından hangileri Higgs alanıyla etkileşerek kütle kazanır?

Cevabı göster

Cevap: A — I ve III

Elektron ve yukarı kuark kütleli temel parçacıklardır ve Higgs alanıyla etkileşir. Foton kütlesizdir; bu mekanizmayla kütle kazanmaz.

3. soruKolay

Atom altı parçacıklar ve bunların karşıt parçacıkları (antiparçacık) ile ilgili çalışmalar modern fiziğin önemli araştırma alanlarındandır. Elektronun antiparçacığı pozitron ( $e^+$ ) olarak adlandırılır.

Buna göre bir protonun antiparçacığı (antiproton) ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

Kütlesi sıfırdır ve yüksüzdür.✗ Bu değilKütlesi protondan küçüktür ve elektrik yükü

-e

’dir.✗ Bu değilKütlesi protondan büyüktür ve elektrik yükü

-e

’dir.✗ Bu değilKütlesi protona eşittir ve elektrik yükü

+e

’dir.✗ Bu değilKütlesi protona eşittir ve elektrik yükü

-e

’dir.✓ Doğru

Cevabı göster

Cevap: E — Kütlesi protona eşittir ve elektrik yükü $-e$ ’dir.

Kısaca — Bir parçacığın antiparçacığı onunla tamamen aynı kütleye fakat zıt işaretli elektrik yüküne sahip olduğundan antiprotonun kütlesi protona eşittir ve elektrik yükü $-e$ ’dir.

Temel parçacık fiziğinde her parçacığın kütlesi, spini ve ömrü kendi antiparçacığı ile birebir aynıdır; yalnızca elektrik yükü gibi iç kuantum sayıları ters işaretlidir. Protonun durgun kütlesi $m_p$ ve elektrik yükü $+e$ olduğundan, onun antiparçacığı olan antiprotonun kütlesi yine $m_p$ kalır, elektrik yükü ise $-e$ olur. Öğrenciler çoğunlukla antiparçacığın kütlesinin de farklı veya daha küçük olacağını düşünerek kütlesi küçük veya sıfır olan çeldiricilere yönelebilmektedir.

Büyük Patlama ve Parçacık Fiziği — AYT soruları

Konu özeti

Örnek sorular

Diğer AYT konuları

Fizik