Atom Fiziğine Giriş ve Radyoaktivite

Radyoaktif Xenon-133 ($^{133}\text{Xe}$) izotopunun yarı ömrü yaklaşık $5$ gündür. Başlangıçtaki aktivitesi $320\text{ Bq}$ olan saf bir $^{133}\text{Xe}$ numunesinin aktivitesinin $10\text{ Bq}$ değerine düşmesi için geçmesi gereken süre kaç gündür?

Bohr atom modeline göre, taban durumunda ($n = 1$) dolanan bir elektronun toplam enerjisi $-E$ kadardır. Bu atomda elektronun açısal momentumunun büyüklüğü $\frac{h}{\pi}$ kadar artırıldığında, elektronun yeni yörüngesindeki toplam enerjisi kaç $E$ olur?

Standart Model, evrendeki temel parçacıkları ve bu parçacıklar arasındaki güçlü, zayıf ve elektromanyetik etkileşimleri açıklayan en kapsamlı teorik çerçevedir. Bu model kapsamındaki parçacıklar ve etkileşimler ile ilgili,

I. Elektromanyetik etkileşime aracılık eden fotonlar ile güçlü etkileşime aracılık eden gluonların durgun kütleleri sıfır olup boşlukta ışık hızı ($c$) ile yayılırlar. Zayıf etkileşime aracılık eden $W^\pm$ ve $Z^0$ bozonları ise durgun kütleye sahip olduklarından boşluktaki yayılma hızları ışık hızından küçüktür.

II. Kararsız bir çekirdeğin gerçekleştirdiği $\beta^-$ (beta eksi) bozunmasında, bir nötronun protona dönüşmesi sürecinde elektrik yük�� ve lepton sayısı korunum yasaları gereği yayınlanan elektronun ($e^-$) yanında kesinlikle bir elektron nötrinosu ($\nu_e$) da açığa çıkar.

III. Hadronlar sınıfında yer alan baryonlar üç kuarkın, mezonlar ise bir kuark ve bir antikuarkın güçlü etkileşimle bir araya gelmesiyle oluşur. En hafif baryon olan proton hariç tüm baryonlar ve tüm mezonlar kararsız parçacıklardır.

yargılarından hangileri doğrudur?

Bohr atom modeline göre, hidrojen atomunun çekirdeği çevresinde taban durumunda ($n = 1$) dolanan bir elektron $n = 2$ seviyesine uyarıldığında, elektronun dolandığı yörüngenin yarıçapı ilk durumuna göre kaç katına çıkar?

Bir $X$ atomuna ait bazı enerji seviyeleri aşağıdaki tabloda verilmiştir:

Bu atomların bulunduğu gaz ortamına $7,2\text{ eV}$ kinetik enerjili elektronlar gönderilmektedir. Elektronların atomlarla birden fazla çarpışma yapabildiği bilindiğine göre, sistemde gerçekleşebilecek olaylarla ilgili aşağıdakilerden hangileri doğrudur?

Bohr atom modeline göre, tek elektronlu bir hidrojen atomunda taban durumunda ($n = 1$) dolanan bir elektronun yörünge yarıçapı $r_1$ olarak ölçülmektedir. Bu atomun elektronu $n = 3$ yörüngesine uyarıldığında, elektronun yeni yörünge yarıçapı kaç $r_1$ olur?

Bohr atom modeline göre, hidrojen atomunda ($Z=1$) taban durumundaki ($n=1$) elektronun toplam enerjisi $-E$ kadardır.

Buna göre, tek elektronlu helyum iyonunda ($Z=2$) $n=4$ enerji seviyesindeki elektronun toplam enerjisi kaç $E$ olur?

Lazer ışınları, uyarılmış emisyon yoluyla ışığın kuvvetlendirilmesi esasına dayanır. Modern teknolojinin pek çok alanında kullanılan lazer ışınlarının elde edilme s��reci ve bu ışınların fiziksel özellikleri ile ilgili bazı ifadeler aşağıda verilmiştir:

I. Uyarılmış emisyon sürecinde, yarı kararlı enerji seviyesindeki uyarılmış bir atomun daha alt bir enerji seviyesine geçiş yapmasını tetikleyen foton soğurulmaz; süreç sonunda elde edilen yeni foton ise tetikleyici foton ile aynı frekansta, aynı fazda ve aynı doğrultuda yayınlanır.
II. Lazer oluşumunun sürekliliğini sağlamak amacıyla uyarılmış durumdaki atom sayısının ($N_2$) temel durumdaki atom sayısından ($N_1$) fazla olması durumu olan 'tersine birikim' (popülasyon inversiyonu, $N_2 > N_1$) gerçekleştirilmelidir.
III. Lazer ışığı, fotonlarının tamamının eş evreli (koherent) olmasından dolayı oldukça yoğun bir enerjiye sahiptir; bu eş evrelilik ve yüksek yoğunluk sayesinde lazer ışığının boşluktaki yayılma hızı, sıradan bir ışık kaynağının boşluktaki yayılma hızından daha büyüktür.

Buna göre, yukarıda verilen ifadelerden hangileri doğrudur?

Eşit sayıda radyoaktif çekirdek içeren, radyoaktif $X$ ve $Y$ izotoplarından oluşan bir karışımdaki başlangıçtaki toplam aktivite $A_0$ olarak ölçülmektedir. $X$ izotopunun yarı ömrü $4\text{ saat}$, $Y$ izotopunun yarı ömrü ise $6\text{ saat}$ tir.

Buna göre, karışımdaki çekirdekler bozunmaya bırakıldıktan $12\text{ saat}$ sonra ölçülen toplam aktivite, başlangıçtaki toplam aktivite $A_0$'ın yüzde kaçıdır?

Modern atom teorisinde, bir elektronun bulunma olasılığının yüksek olduğu bölgeleri (orbitalleri) tanımlamak için kuantum sayıları kullanılır.

Buna göre, baş kuantum sayısı $n = 3$ olan enerji düzeyindeki bir elektronun açısal momentum kuantum sayısı ($l$) ve manyetik kuantum sayısı ($m_l$) aşağıdakilerden hangisi olamaz?

Bohr atom modeline göre, uyarılmış bir hidrojen atomunda $n=2$ yörüngesinde dolanan elektron, taban durumuna ($n=1$) geçiş yapmaktadır.

Buna göre, bu geçiş sürecinde elektronun hareketiyle ilgili;

I. Dolanım frekansı $8$ katına çıkar.
II. de Broglie dalga boyu yarıya iner.
III. Çekirdeğin elektrona uyguladığı elektriksel çekim kuvveti $16$ katına çıkar.

yargılarından hangileri doğrudur?

Standart Model'de yer alan kuvvet taşıyıcı alan bozonlarının kendi aralarındaki etkileşim özellikleri dikkate alındığında; güçlü etkileşime aracılık eden gluonların renk yükü taşımaları nedeniyle kendi aralarında doğrudan etkileşime girebilmesine karşın, elektromanyetik etkileşime aracılık eden fotonların elektrik yükü taşımamaları nedeniyle kendi aralarında doğrudan etkileşime giremeyeceği önermesi doğru bir önerme midir?

Atomun yapısını ve özelliklerini açıklamaya yönelik tarihsel süreçte geliştirilen bazı atom modelleri ile bu modellerin ortaya çıkışında rol oynayan temel deneysel gözlemler veya varsayımlar verilmiştir. Buna göre, soldaki atom modellerini sağdaki en uygun açıklama veya deneyler ile eşleştiriniz.

Standart Model'e göre, elektrik yüklü parçacıklar arasındaki elektromanyetik etkileşime aracılık eden alan parçacığı (kuvvet taşıyıcısı) aşağıdakilerden hangisidir?

Radyoaktif ve kararsız bir çekirdek, ardışık olarak bir adet alfa ($\alpha$) ve bir adet beta-eksi ($\beta^-$) bozunumu gerçekleştirmektedir. Buna göre, bu süreç sonunda oluşan yeni çekirdeğin kütle numarası ve atom numarası başlangıçtaki çekirdeğe göre nasıl değişir?

Ernest Rutherford, Thomson atom modelinin doğruluğunu test etmek amacıyla gerçekleştirdiği alfa saçılması deneyinde, ince bir alt��n levhaya pozitif yüklü alfa ($He^{2+}$) tanecikleri göndermiştir. Deney sonucunda, gönderilen taneciklerin büyük bir kısmının levhadan hiç sapmadan geçtiğini, çok az bir kısmının ise b��yük açılarla saptığını veya geri döndüğünü gözlemlemiştir.

Rutherford'un bu deney sonuçlarından yola çıkarak geliştirdiği çekirdekli atom modeli, Thomson atom modelindeki;

I. Pozitif yüklerin atomun tüm hacmine homojen olarak dağılmış olması,
II. Atomun artı ve eksi yüklerden oluşan, elektriksel olarak yüksüz (nötr) bir yapıda olması,
III. Negatif yüklü elektronların atomun gövdesine gömülü ve hareketsiz olması

kabullerinden hangilerinin geçerliliğini yitirmesine neden olmuştur?

Bir radyoaktif izotopun yarı ömrü; maddenin sıcaklığı, basıncı veya başka bir elementle kimyasal bağ yapması gibi dış koşullardan etkilenerek değişir.

Bohr atom modeline göre, uyarılmış bir hidrojen atomundaki elektron $n_1$ yörüngesinden $n_2$ yörüngesine geçiş yaptığında elektronun dolanım frekansı artmaktadır.

Buna göre, bu geçiş sürecinde elektronun;

I. Açısal momentumu
II. Kinetik enerjisi
III. Çekirdeğe göre elektriksel potansiyel enerjisi

niceliklerinden hangileri azalır?

Nükleer fisyon (çekirdek bölünmesi) ve nükleer füzyon (çekirdek birleşmesi) tepkimeleriyle ilgili;

I. Güneş'te meydana gelen enerji üretim süreci bir füzyon tepkimesidir.
II. Nükleer güç santrallerinde elektrik enerjisi elde etmek amacıyla fisyon tepkimelerinden yararlanılır.
III. Hem fisyon hem de füzyon tepkimelerinde, tepkimeye giren maddelerin toplam kütlesi ile tepkime sonucu oluşan ürünlerin toplam kütlesi birbirine eşittir.

yargılarından hangileri doğrudur?

Taban durumunda bulunan seyreltik X gazı atomlarının bazı enerji düzeyleri ve iyonlaşma sınırı aşağıda gösterilmiştir:

Bu gaz ortamına $10,0\text{ eV}$ kinetik enerjili elektronlar gönderildiğinde veya farklı enerjili fotonlar yollanarak atomların uyarılması ve iyonlaşması inceleniyor.

Buna göre; elektronların gaz ortamındaki atomlardan en fazla biriyle esnek olmayan çarpışma yaptığı varsayımı altında, yapılan etkileşimler sonucunda ortaya çıkan aşağıdaki durumlardan hangisi gerçekleşebilir?