Işık, paket halinde olan, dalga ve parçacık niteliğinde olan fotonlarda meydana gelir. Fizikte fotonun bu niteliği dalga parçacık ikiliği olarak isimlendirilir. Fotonlar ışık hızına yakın hareket ederler ve kütlesizdirler. Boşluktaki ışık hızını c ile ifade etmekteyiz. Bu hız yaklaşık olarak 300 milyon m/s değerindedir. Işığı meydana getiren fotonlar higgs alanı etkileşime girmez. Bu sayede atıl kütle elde etmez. Atıl kütleden Newton’un ikinci yasasında bahsedilir. F=m.a şeklinde duymuş olduğumuz yasa, kütlesi m olan bir nesneye uygulanan F kuvvetinin onun a kadar ivmelendireceği anlamına gelir. Bu yasa temelde kütleyi tanımlamaktadır. Kütle, onu ivmelendirecek olan kuvvetin a’ya oranı ile bulunur. Bu nedenle evren içinde ivmeye karşı koyacak bir higgs alanı olduğundan kütlesi olan bir parçacık ivmelendirilmek için kuvvete ihtiyaç duyar. Foton dışında diğer tüm parçacıklar bu alanla etkileşir ve bunun sonucunda bir miktar kütle kazanılır.
Kütlesi olan parçacığın ışık hızına ulaşması için sonsuz bir kuvvete ve enerjiye gereksinim vardır. Bu yüzden parçacıkların ışık hızından daha hızlı olmaları mümkün değildir. Eğer ışık boşluktan farklı bir maddenin içinde ilerlerse yol boyunca maddede bulunan elektromanyetik alanlar ile etkileşim haline girer ve hızı c’den daha yavaş olur. Işığın kırılması olayı bu etkileşimin doğal bir neticesidir. Işığın boşluktaki hızını yavaşlatmak ya da hızlandırmak elimizde değildir.
Elektromanyetik spektrumun iyonlaştırıcı radyasyon ismi verilen alanda bulunan gama ışınları ya da X ışınları madde ile etkileşebilir. Bundan da öte maddenin içinde bulunan elektronları kopararak ya da çekirdek ile etkileşime girip enerji kaybedebilir. Maddenin içine girmiş olan bu tür foton bulutları malzemeye girdiği bölgede çok fazla enerji bırakır ve her adımda soğurulmadan yoluna devam eden fotonlar sayı olarak azalır. Radyoterapide kanser tedavisi için kullanılan X ışınları enerji seviyelerine bağlı olarak en çok bedenin yüzey bölgelerinde soğurulmaktadır. Radyoterapi işleminden sonra hastalarda görülen cilt yanma ya da kızarıklıklar bu yüzdendir. Gelişmiş bilgisayar yazılımları ve donanımları sayesinde doğrudan hızlandırıcı adı verilen cihazlar ile X ışınları gerek yüzey gerekse derinde bulunan tümörlere iyi odaklanmaktadır. Göreli kütleli parçacıklar ışık hızına ulaşamazlar ama yeterince ışık hızına yaklaşırlarsa mesafeleri onlara kısaymış gibi görünür.
Hadron Nedir?
Çekirdek kuvvetinden etkilenen atom altı parçacıklara hadron adı verilir. Kuark ya da antikuark olarak isimlendirilen fermiyonlardan ve gluon olarak bilinen bozonlardan oluşan bileşik parçacıklardır. Gluonlar kuarkları bir arada tutan güçlü etkileşimin taşıyıcısıdır. Bu bağlamda iki “yukarı” ve bir “aşağı” kuark protonu, iki “aşağı” ve bir “yukarı” kuark ise nötronu meydana getirir. Proton ve nötron gibi hadronlar ağır parçacıklardır.
Hadronterapi nedir?
Nükleer kuvvetlerle etkileşen ağır parçacıklar olan hadronlar kullanılarak yapılan radyoterapi ya da ışın tedavisi yöntemidir. Protonlar, nötronlar, alfa parçacıkları (helyum çekirdeği), pi mezonlar, karbon iyonları ve benzeri ağır yüklü çekirdekler hadronterapide kullanılan başlıca parçacıklardır. Karbon iyonları dünyada sadece birkaç merkezde kullanılıyor. Pi mezonların ise sadece negatif yüklü olanları (piyonlar) radyoterapi için elverişlidir ve deneysel çalışmalar devam ediyor. Bunlardan sadece protonlar ve nötronlar radyoterapide kullanılması onaylanmış parçacıklardır.
Kaynakça:
http://newscenter.lbl.gov/2010/10/18/ion-beam-therapy/
Yazar: Taner Tunç