Pozitron nedir, ne işe yarar, nerelerde kullanılır?
Bilim dünyası teknolojinin yardımıyla her geçen gün gelişirken yeni kavramlar da ortaya çıkmaya devam ediyor. Atom altı parçacıklar olan elektron, proton ve nötrondan sonra pozitron denen bir parçacıkla da karşılaştık. yaklaşık yüz yıl önce keşfedildi. Pozitron için antiparçacık dediğimiz kavramın ilk nadide örneğisöylemek mümkün.
Elbette sıradan bir insan olarak muzun bir pozitron olduğunu söyleyebilirsiniz, haklısınız çünkü bilimsel çalışmalar teorik kaldığı sürece bizi pek ilgilendirmiyor. Pozitron onlardan biri değil çünkü pozitron emisyon tomografisi verilen bir teknoloji sayesinde vücudumuzda kolayca görülemeyen gizli tümörler ortaya çıkarılmaktadır. Pozitron nedir, ne işe yarar, nerelerde kullanılır gibi merak edilen sorulara gelin daha yakından bakalım.
Öncelikle temel bir tarif yapalım; pozitron nedir?
Anti-elektron olarak da adlandırılan pozitron, elektronun anti-madde muadili veya antiparçacığı olarak kabul edilir. Bir elektronla aynı kütleye sahiptir. Bir elektron ve bir pozitron çarpıştığında yok olma meydana gelir. Çarpışmanın daha düşük güçlerde gerçekleştiği durumlarda iki veya daha fazla foton üretilebilir.
Peki pozitron nasıl oluşur?
Pozitron, emisyon radyoaktif bozunma adı verilen bir etkileşimden veya malzemedeki enerjik bir fotondan kaynaklanır. Farklı bir atomla etkileşip çifte üretim ürettiğinde ortaya çıkar. Nötron eksikliği olan radyoaktif çekirdekteki pozitif beta bozunmasının bir sonucu olarak da bir pozitron yayılır. Pozitron kısa ömürlü parçacıkların bozunmasıyla oluşabileceği gibi insan tarafından da üretilebilir.
Güzel, ama bu pozitron ne işe yarar?
Yani; Boşlukta kararlı halde bulunan pozitron, elektronla çarpışarak yok olmasına neden olur. Bu sönme sırasında gama radyasyonu açığa çıkar. Yani pozitron tek başına kullanılmasa bile diğer atom altı parçacıklarla etkileşime girdikten sonra oluşturduğu yansımalardan yararlanılır. Bunun en değerli örnekleri pozitron mikroskobu ve pozitron emisyon tomografisidir.
Pozitron mikroskobu ile çok daha net görüntüler elde edilir:
Brandeis Üniversitesi Bilimsel Cihazların İncelenmesi dergisinin Şubat 1998 sayısında yayınlanan bir makaleye göre, Taramalı elektron mikroskobunu bir adım öteye taşıyan pozitron mikroskobunu geliştirdiler.Geliştirilen bu cihaz, objektif üzerinde 20 çözünürlükte tek boyutlu bir y-ışını taraması üretmek için geliştirilmiştir.
Pozitron mikroskobunda bu formda kullanılan bir y-ışını, büyük ölçekli kusurlara karşı çok daha duyarlıdır. İçin Numune kusurlarında pozitron çok daha kolay yakalanır. İlerleyen yıllarda geliştirilen ve pozitron emisyon mikroskopları olarak da adlandırılan cihazlar, belirli kontrastları gözlemleme şansını artırır. Bu konudaki çalışmalar devam etmektedir.
Pozitron emisyon tomografisi sayesinde gizli tümörler görünür hale gelir:
Kısaca PET olarak da bilinen pozitron emisyon tomografisi, nükleer görüntüleme formüllerinden biridir. Tümör ve metastaz vakalarında en etkili görüntüleme prosedürü olarak kabul edilir.çünkü bilinen tomografi sistemlerinden farklı olarak vücudumuzda net olarak görünmeyen kapalı tümörlerin görüntülenmesini sağlar.
Detaylar biraz karışık ama kabaca söylemek gerekirse; işlem öncesi hastada 18F adı verilen az miktarda radyoaktif element vardır. damardan şekerli bir bileşik verilir. Pozitron emisyon tomografisi çalıştığında, tümör hücrelerinin etrafında toplanan bu elementleri saptar. Yani tümör açığa çıkar.
Damardan radyoaktif maddeler vermekten korkmayın çünkü ömürleri çok kısadır ve Vücuttan çok kısa sürede atılır. Bu avantaj sayesinde kemoterapi seanslarının başarısı bu şekilde gözlemlenebilir. Ayrıca kaybolduğu düşünülen ancak vücuda yayıldığından şüphelenilen tümörlerin yayılımı da bu formda ortaya konulabilir.
Pozitronun keşfinin hikayesi oldukça ilginçtir:
Paul Dirac adlı bir fizikçi 1928’de elektronların hem olumsuz hem de olumlu yüklenebileceğini savunan bir makale yayınladı. Zeeman etkisi üzerinden söz konusu durum; Kuantum mekaniği, özel görelilik ve spin kavramlarının bir nevi karışımı olan Dirac denklemi ile açıklamıştır.
Aslında bu makale yeni bir parçacıktan değil, mevcut bir elektronun çözeltide iki zıt yüke sahip olabileceğinden bahsediyordu. Hermann Weyl adında bir teorik fizikçi Bu durumun olası matematiksel sonuçlarından bahsetti. Paul Dirac bu matematiksel model karşısında biraz şaşırmıştı. Bilinen kuantum mekaniği denklemlerinin aksine, bu denklemde negatif güç analizi göz ardı edilemezdi. Dahası, negatif ve pozitif yükün ortasında atlamanın doğal bir olasılığı vardı.
1929’da Paul Dirac bir makale yazdı. “Negatif enerjiye sahip bir elektron, pozitif bir yük taşıyormuşçasına bir dış alanda hareket eder.”cümleyi yerleştirdi. Atlama olasılığını ortadan kaldırmak için boşluğu bir negatif güç denizi olarak düşünmeliydik. Proton bu denizde bir ada idi. Son olarak Dirac, protonun elektrondan daha büyük bir kütleye sahip olduğu problemini kabul etti. Neyse ki, konuyu araştıran farklı bilim adamları var.
Pozitron: Zamanda geriye doğru giden bir elektron
Robert Oppenheimer, Dirac denkleminin negatif elektronun bir analizi olabileceğine itiraz etti. 1931 yılında Hermann Weyl, negatif elektronların ve pozitif elektronların kütlelerinin aynı olduğunu gösterdi. Bu iki fikri tekrar gözden geçiren Dirac, anti-elektron adını verdiği ve artık gözlemlenmeyen bir parçacığın tahmini üzerine bir makale yayınladı.
Tahminen Richard Phillips Feynman ve Ernst Stueckelberg, Dirac Pozitronun aslında elektronun zamanda geriye giden bir versiyonu olarak yorumlanması gerektiğini söylediler. ve Dirac denklemini yeniden yorumladılar. Yoichiro Nambu, üretim ve yıkım üzerine bu parçacığı tekrar yorumladı ve anomaliyi şu cümleyle anlattı;
“Şimdi ve daha sonra meydana gelebilecek çiftlerin nihai olarak yaratılması ve yok edilmesi, yaratılış veya yok olma değil, yalnızca hareket eden parçacıkların geçmişten geleceğe veya gelecekten geleceğe yön değiştirmesidir.”
Anti-elektron olarak da bilinir Pozitron nedir, ne için, nerede kullanılır?Pozitron ve diğer atom altı parçacıklar boğulma olasılığı yüksek bir okyanus olduğu için bu yazımızda meraklıların merakını giderecek temel bilgileri paylaştık.
