Haberler

Pozitron Nedir, Ne İşe Fayda, Nerede Kullanılır?

Bilim dünyası teknolojinin yardımıyla her geçen gün geliştikçe karşımıza yepisyeni kavramlar çıkmaya devam ediyor. Atomaltı parçacıklardan olan elektron, proton ve nötrondan sonra bir de pozitron ismi verilen bir parçacıkla tanıştık. Neredeyse yüz yıl evvel keşfedilmiş olan pozitron için antiparçacık olarak isimlendirdiğimiz kavrama dair birinci kıymetli örnek demek mümkün. 

Tabii sıradan bir insan olarak banane pozitrondan diyebilirsiniz, haklısınız zira bilimsel çalışmalar teoride kaldığı sürece pek ilgimizi çekmez. Pozitron bunlardan biri değil çünkü pozitron emisyon tomografisi verilen bir teknoloji sayesinde bedenimizde kolay kolay görünmeyen kapalı tümörler ortaya çıkarılıyor. Gelin pozitron nedir, ne işe fayda, nerede kullanılır üzere merak edilen sorulara yakından bakalım. 

Öncelikle temel bir tarif yapalım; Pozitron nedir?

Anti elektron olarak da isimlendirilen pozitron, elektronun anti unsur karşılığı ya da antiparçacığı olarak kabul edilir. Bir elektronla birebir kütleye sahiptir. Bir elektron ile bir pozitron çarpıştığı vakit yok oluş meydana gelir. Çarpışmanın daha düşük güçlerde gerçekleştiği durumda ise ortaya iki ya da daha fazla foton çıkabilir. 

Peki pozitron nasıl oluşur?

Pozitron, emisyon radyoaktif bozulması denilen bir etkileşim ya da enerjik bir fotonun materyaldeki farklı bir atomla etkileşime girerek çift üretim yapmasıyla oluşur. Nötron eksikliği bulunan radyoaktif çekirdekte yaşanan olumlu beta bozunması sonucu da pozitron yayılır. Pozitron kısa ömürlü partiküllerin çürümesi sonucu oluşabileceği üzere, insan eliyle de üretilebilir.

İyi lakin bu pozitron ne işe fayda?

Şöyle ki; boşlukta kararlı bir halde bulunan pozitron, elektron ile çarpışarak yok olma meydana getirir. Bu yok olma sırasında gama radyasyonu açığa çıkar. Yani pozitron tek başına kullanılmasa bile öteki atomaltı parçacıklarla etkileşime girdikten sonra meydana getirdiği yansımalar kullanılmaktadır. Bunun en değerli örnekleri pozitron mikroskobu ve pozitron emisyon tomografisidir.

Pozitron mikroskobu ile çok daha net manzaralar elde ediliyor:

Review of Scientific Instruments mecmuasının 1998 yılının Şubat sayısında yayımlanan bir makaleye nazaran Brandeis Üniversitesi, taramalı elektron mikroskobunu bir adım ileri götüren pozitron mikroskobunu geliştirdiler. Geliştirilen bu aygıt, 20 çözünürlükteki gaye üzerinde tek boyutlu y ışını taraması üretmek için geliştirildi.

Pozitron mikroskobunda bu halde kullanılan bir y ışını, büyük ölçekli kusurlara karşı çok daha hassastır. Zira örnek kusurlarında pozitron çok daha kolay bir halde yakalanır. Sonraki yıllarda geliştirilen yine pozitron emisyon mikroskobu ismi verilen aygıtlar, spesifik zıtlıkları gözlemleme bahtını arttırmaktadır. Bu mevzuda yapılan çalışmalar devam ediyor.

Pozitron emisyon tomografisi sayesinde kapalı tümörler görülebilir hale geliyor:

Kısaca PET olarak da bilinen pozitron emisyon tomografisi, nükleer görüntüleme sistemlerinden bir adedidir. Tümör ve metastaz durumlarında en tesirli görüntüleme sistemi olarak kabul edilir çünkü bilinen tomografi prosedürlerinden farklı olarak bedenimizde açıkça görülmeyen, bilinmeyen tümörlerin görüntülenmesini sağlar. 

Detayları biraz karışık lakin kabaca anlatmak gerekirse; süreç öncesi hastaya içinde 18F olarak isimlendirilen radyoaktif bir unsurun az da olsa bulunduğu şekerli bir bileşim damardan verilir. Pozitron emisyon tomografisi çalıştığı vakit tümörlü hücrelerin etrafında toplanmış bu unsurları tespit eder. Yani tümör açığa çıkarılmış olur. 

Damardan radyoaktif unsur verilmesi sizi korkutmasın zira bunların ömrü çok kısadır ve oldukça kısa müddette bedenden atılır. Bu avantajı sayesinde kemoterapi seanslarının muvaffakiyet durumu bu halde gözlemlenebilir. Dahası yok olduğu düşünülen lakin bedene yayılma kuşkusu olan tümörlerin yayılma durumu da bu biçimde ortaya çıkarılabilir. 

Pozitronun keşfedilmesi öyküsü ise bir oldukça ilgi cazip:

Paul Dirac isimli bir fizikçi, 1928 yılında elektronların tıpkı anda hem negatif hem de olumlu yüklü olabileceğini sav eden bir makale yayımladı. Söz konusu durumu zeeman tesiri üzerinden; kuantum mekaniği, özel görelilik, spin kavramlarının bir tıp karışımı olan Dirac denklemi ile açıkladı. 

Aslında bu makale yeni bir parçacıktan değil, var olan elektronun çözelti olarak iki zıt yüke sahip olabileceğinden bahsediyordu. Hermann Weyl isimli bir teorik fizikçi bu durumun muhtemel matematiksel sonuçlarından bahsetti. Paul Dirac, bu matematiksel model karşısında biraz şaşırdı. Bilinen kuantum mekaniği denklemlerinden farklı olarak bu denklemde negatif güç tahlili gözardı edilemiyordu. Dahası, negatif ve olumlu yük ortasında resen bir atlama mümkünlüğü kelam konusuydu.

1929 yılına geldiğimizde Paul Dirac, bir makalesinde ‘Negatif güce sahip bir elektron, müspet bir yük taşıyormuş üzere harici bir alanda hareket eder.’ cümlesine yer verdi. Atlama mümkünlüğünü ortadan kaldırmak için boşluğu bir negatif güç denizi olarak düşünmeliydik. Proton ise bu denizde bir adaydı. En sonunda Dirac, protonun elektrondan daha büyük kütleye sahip olma sorunun kabul etti. Neyse ki mevzuyu araştıran farklı bilim insanları vardır. 

Pozitron: Vakitte geriye gerçek giden bir elektron

Robert Oppenheimer, Dirac denkleminin negatif elektronun bir tahlili olabileceğine karşı çıktı. 1931 yılına geldiğimizde Hermann Weyl, negatif elektron ile müspet elektron kütlesinin tıpkı olduğunu gösterdi. Bu iki fikri tekrar ele alan Dirac, anti elektron ismini verdiği ancak şimdi gözlemlenmemiş bir parçacığın iddiası üzerine bir makale yayımladı.

Richard Phillips Feynman ve Ernst Stueckelberg, Dirac tarafından varsayım edilen pozitronun aslında elektronun vakitte geriye yanlışsız giden bir versiyonu olarak yorumlanması gerektiğini söylediler ve Dirac denklemini tekrar yorumladılar. Yoichiro Nambu, üretim ve imha üzerinde bu parçacığı yine yorumladı ve aykırılığı şu cümle ile anlattı;

“Şimdi ve sonra meydana gelebilecek çiftlerin kesin olarak yaratılması ve yok edilmesi, yaratılış yahut yok olma değil, sırf hareket eden parçacıkların geçmişten geleceğe yahut gelecekten geleceğe taraf değişikliğidir.”

Anti elektron olarak da bilinen pozitron nedir, ne işe fayda, nerelerde kullanılır gibi merak edilen soruları yanıtladık. Pozitron ve öbür atomaltı parçacıklar, içine kolunca boğulma ihtimalinin yüksek olduğu bir okyanus olduğu için bu yazımızda sadece ilgilerin merakını giderecek temel bilgileri paylaştık. 

Etiketler
Daha Fazla Göster

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu
Kapalı
Kapalı