Faydalı Bağlantılar
Tarot Falı | Tarot Falı Bak | Fal Bak

Tarot Falı


Bir atom ne kadar büyüktür?

Eğer bir protonsanız atom çok büyüktür, sizin yaklaşık yüz binlerce katınız büyüklüğündedir. Öte yandan bir atom, bir insandan çok küçüktür, sizden yaklaşık on milyar kez küçüktür. Anlayacağınız, atomun büyüklüğü görelidir. Bir atom tanesi en iyi optik mikroskopla bile görülemeyecek kadar küçüktür,

Niels Bohr (1885-1962): Fotoğraftaki gençlik döneminde Bohr, çoğu DanimarkalI tarafından bir fizikçi olarak değil, futbolcu kimliğiyle tanınırdı. Yaşı ilerlediği dönemde yazlığının kapısında bir at nalı asılı olmasını bir arkadaşına şöyle açıkladığı rivayet edilir:” Elbette batıl inançlı değilim. At nalının şans getirdiğine inanmıyorum. Ama inanmıyor olsan da işe yaradığını söylediler.”Meis Bohr Archive, Co-penhagen; Photo courtesy ofAIP Emilio Segre Visual Archives.

Öte yandan fizikçilerin bugün çalıştığı birçok şeyden muazzam derecede büyüktür. Atom-altı dünyanın üst sonuna yakın bir mevkide yer alır. Daha önce belirttiğimiz gibi, bir hidrojen atomunun çapı (taban durumunda), yaklaşık olarak bir nano-metrenin onda biri kadardır ve daha ağır atomlar da çok daha büyük değildirler. Yüz bin proton eğer sıra halinde dizilebil-selerdi ancak ve sadece bir atomun bir yanından diğer yanına geçebilirlerdi. Yüz bin atomun yan yana sıralanması bile ince bir kâğıt parçasının kalınlığına yetişmez.

Atomun içinde ne vardır?

Atomun içinde elektronlar, protonlar, nötronlar ve -nasıl baktığınıza bağlı olarak- bolca boş alan vardır. 20. yüzyıldan önce bazı bilim insanları atomların varlığından şüphe duymaktaydı, ne de olsa var olduklarının kanıtlanması en iyi durumda dahi dolaylı yoldan olmaktaydı. 1905’te Einstein Browrı hareketini çözümlediğinde atomların varlığı tartışmasız biçimde kabul edildi. Brown hareketi (adını 19. yüzyılda buna ilk dikkat çeken kişi olan Iskoçyalı botanikçi Robert Brown’dan almaktadır), bir sıvıda asılı kalan küçük parçacıkların rasgele kesintisiz hareketidir. Brown, hareketi polen taneciklerinde gözlemlemişti ve bunu taneciklerin canlı olmalarına bağlamıştı. Einstein – o zamana dek cansız parçacıklarda görüldüğü bilinen – bu hareketi analiz etti ve (mikroskopla görülebilen) parçacıkların rasgele her taraflarından atom ve moleküllerin çarpmasına tutulduklarını varsayarak durumun tamamıyla anlaşılabileceğini gösterdi. Başka bir deyişle, görünmeyen a-tom ve moleküller, görülebilen daha büyük parçacıkları iterek ve sallayarak varlıklarını hissettiriyorlardı. Einstein’m analizi aynı zamanda bireysel atomların boyut ve kütlesini daha tama yakın biçimde tahmin edebilmemizi sağlıyordu.

Yine de bir yarım düzine yıl daha, atomun içi büyük ölçüde gizemli kalmaya devam etti. 1897’de keşfedilen elektronun, atomun içinde bir yer sahibi olduğuna inanmak için geçerli sebepler vardı. Bir atoma göre çok daha küçük olduğu ve çok daha düşük bir hacme sahip olduğu biliniyordu, dolayısıyla mantıksal olarak, atomu oluşturan parçalardan biri olarak görülebilirdi. Ek olarak bilimciler edinmiş oldukları atomların ışığı soğurması bilgisini, elektronların atomların içinde titreştiğinin kanıtı olarak görüyorlardı. Ayrıca atom toplamda (arada bir yük zerresi kazanıp kaybederek iyona dönüşmesi durumlarını hariç tutarsak) elektriksel açıdan yüksüz olduğu ve elektron da negatif yüklü olduğu için, atomun içinde bir miktar pozitif yük de olmak zorundaydı: elektronların negatif yükünü dengelemeye yetecek miktarda bir pozitif yük. Bu pozitif yükün doğasının ne olabileceği veya atomun içinde nasıl bir dağılım gösterebileceği o dönemde bilinmiyordu. (Bilinmiyordu ancak tahmin edilmiyor değildi. Fizikçiler öngörülü modelleri severler; kimi fizikçiler 20. yüzyılın bu ilk yıllarında “atomun karpuz modeli’’ni benimsemişlerdi. Bu modelde pozitif yük atomun tüm içyapısma bir karpuz gibi yayılarak küresel bir doku oluşturmuştur ve elektronlar karpuzdaki çekirdekler gibi içe gömülü biçimde yerleşmiştir.)

Bu duruma açıklık, o dönemde İngiltere’deki Manchester Üniversitesinde çalışan, arada bir keyfi yerindeyse yüksek sesle bir ilahi patlatan, iri yapılı, kaba saba bir Yeni ZelandalI olan Ernest Rutherford’un laboratuarından geldi. Rutherford ve asistanları, radyoaktif bir kaynaktan çıkan alfa parçacıklarını ince altın bir folyoya doğru püskürterek parçacıkların folyodan geçerken ne yönde ve nasıl sapabileceklerini tespit etmeye çalıştılar. Rutherford, alfa parçacıklarının 2 birimlik

Ernest Rutherford (1871-1937). R.G. Matthevvs tarafından 1907’de yapılan bu portrede Rutherford, kendisine 1908 Nobel Kimya Ödülü’nü kazandıran radyoaktivite üzerine çalışmasını gerçekleştirdiği Kanada’daki McGill Üniversitesindeki laboratuarında görülüyor. Bugün Rutherford’un resmi, doğum yeri olan Yeni Zelanda’nın 100 dolarında basılıdır.

Alfa parçacıklarının altın folyoya gönderildiği Rutherford deneyi pozitif bir yüke sahip olan Helyum iyonları olduğunu biliyordu. Ne kadar küçük oldukları hakkında ise hiçbir fikri yoktu, ancak bu hesaplamaları için bir fark oluşturmuyordu. Tahminine göre (ki yanlış çıkmadı), pozitif yükler her bir altm atomu içerisinde düzgün olarak yayılmışlarsa, alfa parçacıkları çeşitli küçük sapmalarla folyonun öbür tarafında belireceklerdi. Şaşkınlık içerisinde, alfa parçacıklarının az sayıdaki belli bir miktarının küçük değişikliklere uğradığını, bazılarının ise çarparak tekrar kaynağa doğru geri döndüklerini gözlemledi. Sonrasında Rutherford bu anı şöyle anlatır: “Bu hayatımda karşılaştığım en olağanüstü olaydı diyebilirim. 15 inç’lik havan topu ince bir kâğıt parçasına doğru ateşlendikten sonra, neredeyse top mermisinin çarpıp dönerek sizi vurması kadar olağanüstüydü.”

Rutherford’un ne olduğunu anlaması uzun sürmedi (Şekil 3). Atomun pozitif yükünün küçük bir alanda – bir çekirdekte atomun merkezinde olması gerektiğini fark etti. Atoma giriş yapan ve bu çekirdeğe yaklaşan bir alfa parçacığı çok büyük bir itici güçle karşılaşıyor ve geri yollanıyordu.2 Rutherford giren parçacıkların ne kadarının hangi yöne gideceğini matematiksel olarak analiz ederek ilerledi. Deneysel sonuçlar hesap-

Aslında büyük bir çekim gücü de hemen hemen aynı etkide bulunurdu, ancak Rutherford çok küçük ve hafif olan elektronların alfa parçacıklarının büyük yön sapmalarının sorumlusu olamayacağını düşündü, dolayısıyla çekirdek pozitif yüklü olmalıydı. lamalarla tam olarak uyuşmaktaydı. Bu merkezi çekirdeğin ne büyüklükte olduğunu tam olarak ifade edemese de, çekirdeğin atomun toplam büyüklüğünden en az binlerce kez daha küçük olması gerektiğini tespit edebiliyordu. Çekirdeğin gerçek boyutunu tam olarak ortaya çıkarmak için daha enerjik parçacıklarla ek deneyler yapmak gerekiyordu.

Ne olduğunu gözünüzde canlandırabilmek için, elinizi büyük bir kâse pudingin içerisine daldırdığınızı düşünün. El hareketinin yönü ufak tefek değişikliklere uğrasa da, eliniz dibe doğru inmeye devam eder. Şimdi pudingin bir çeşit kurgu-bi-limsel kompresöre koyulduğunu ve böylelikle son derece küçük, son derece yoğun ve her birinin elinizden daha kütlesel kriptonit külçelerine dönüştürüldüğünü varsayın. Elinizi bu külçelerin içerisinde yer aldığı bütünün içerisine daldırdığınızda, hiçbirine çarpmadan da ilerleyebilirsiniz, ama bir tanesiyle karşılaşırsanız, ah, yandınız! Elinizi geri teptirebilecek büyüklükte bir kuvveti hissedersiniz.

Boş mekâna gelirsek: Atomun iç kısmına bakmanın aslında iki yolu vardır. Birinci yol, küçücük elektronların boş bir mekânda hızla döndüğünü gözünüzde canlandırmaktır. Güneş’in yörüngesindeki gezegen ve astroidler gibi. Güneş sisteminin çoğunlukla boş mekân olduğunu söylemek kesinlikle doğru olur, çünkü Güneş, tüm gezegenler, uydular ve astroid-lerin toplam hacmi, hesaplanarak Plüton’un dışında ve ötesindeki hacimle karşılaştırıldığında, çok daha düşük bir miktara tekabül eder. Ancak elektronlar gezegen değildir. Onlar atomun içerisinde olasılık dalgaları biçiminde dağılım gösterirler. Kuantum fiziğinin temel karakteristiklerinden biri daha sonra açacağımız, dalga/parçacık ikiliğidir. Dalga/parçacık ikiliğine göre bir elektron, uzayın belirli bir noktasında – belli bir olasılıkla – bir parçacık olarak saptanabilir; ancak başka bir şeyi, diyelim ki pozisyonu yerine enerjisini ölçerseniz, elektron atomun içerisinde yayınım yapan bir dalga gibi davranır.

Burada sizlere sunduğumuz fikirler – dalga, parçacık, olasılık – kuantum fiziğinin temel ve asli özellikleridir ve elinizdeki kitap boyunca konu edileceklerdir.