Faydalı Bağlantılar
Tarot Falı | Tarot Falı Bak | Fal Bak

Tarot Falı


Bir elektron ne kadar büyüktür? İçinde bir şey var mıdır?

Elektron, keşfedilen bu ilk temel parçacık, ilk kez 1897’de Cambridge Üniversitesinde J.J. Thomson’m laboratuarında katot ışını tüpü denen bir şey içerisinde görüldü.3 Thomson da, dönemindeki diğer fizikçiler gibi şunu biliyordu: Her biri bir uçta olmak üzere biri pozitif diğeri negatif yüklü iki metal plaka içeren ve içindeki hava büyük oranda alınmış bir cam tüpte, bir çeşit “ışın” negatif plakadan pozitife doğru akmaktaydı. Negatif plaka katot (pozitif plaka da anot) olarak ad-landırıldığı için bu bilinmeyen ışınlara katot ışınları denirdi. Thomson, bu ışınların doğasını keşfetmeye koyuldu. Farklı basınçlarda çeşitli gazlar içeren değişik tipte tüpler geliştirdi (bunlardan biri Şekil 5’te gösterilmektedir) ve ışınları manyetik ve elektrik alanlarla saptırdı.4

Babası elektronu keşfettiğinde henüz beş yaşında bir çocuk olan J.J.’in oğlu George, 30 yıl sonra elektronun dalga özelliklerine sahip olduğunu gösteren bilim insanlarından biri oldu. J.J. ve George çalışmaları için Nobel ödülüne layık görüldüler.

Katot ışını tüplerini bugün de Thomson’m kullandığı biçimde kullanıyoruz. Katot ışını tüpleri, düz ekranların çıkmasıyla azalsa da, televizyonlarda ve bilgisayarlarda halen yaygın biçimde kullanılır. Bir elektrik alan yoluyla elektronlara hız kazandırılır ve sonrasında elektronlar manyetik alan aracılığıyla ekranın seçili noktalarına saptırılır. Yapım prensipleri Thomson’m Şekil 5’te gösterilen aletinin özelliklerini aynen taşıyan modem osiloskoplarda elektrik alanlar elektronların hem hızlandırılması hem de saptırılması için kullanılmaktadır.

Thomson tarafından kullanılan bir katot ışını tüpü (üstte) ve günümüzde tüplü televizyonlarda kullanılan modem bir katot ışını tüpü.

Thomson bu özenli çalışmasından bir dizi sonuç çıkardı. Işınlar gerçekte negatif yüklü parçacıklardı. Hafif gazların içerisinden rahatlıkla geçtiklerine göre boyutları çok küçük olmalıydı. Manyetik ve elektrik alanlar yoluyla ölçülebilir biçimde saptırılabildikleri için kütle bölü elektrik yükü (m/e) oranı küçük olmalıydı. Küçükten kastı, hidrojen iyonunun (bugün bildiğimiz gibi bu bir protondur) kütle bölü elektrik yükü oranına göre küçüktü: kabaca bin kat daha küçük olarak hesaplıyordu.

Bu son bulguyla ilgili Thomson şu ifadeyi kaleme aldı: “(m/ ej’nin küçüklüğü, m’nin küçüklüğü ya da e’nin büyüklüğünden veya bu ikisinin bir bileşkesinden olabilir.” Yine bugün bildiğimiz üzere, bu m’nin küçüklüğündendir. Gerçekte elektron yükünün büyüklüğü e, protonunkiyle tam olarak aynıdır; öte yandan elektronun kütlesi protonunkinden yaklaşık olarak iki bin kez daha küçüktür. Thomson, atomun büyüklüğünü bilmiyordu. Ama atomun büyüklüğü ne olursa olsun, elektronun ondan çok daha küçük olduğu sonucuna ulaştı. Bugün elektronun olabilecek en küçük büyüklükte olduğunu biliyoruz. Büyüklüğü yok diyoruz. Alt bileşenleri olmadığı da kesin. Elektron, kompozitın zıddı anlamında (örneğin proton kompozittir) bizim temel dediğimiz bir parçacıktır. Bir parçacığın nasıl olup da kütlesi olmasına karşın büyüklüğü olmadığını, elektrik yükü olmasına karşın büyüklüğü olmadığını, spini olmasına karşın büyüklüğü olmadığını sorabilirsiniz. Büyüklüğü olmadan nasıl var olabilir? Tek yanıt, kuantum fiziğinin var olan bir nesnenin çeşitli fiziksel özelliklerle donatılmış olmasına matematiksel açıdan izin vermesidir. Kuantum elektrodinamiği (KED)5 adı verilen elektron ve protonlarla ilgili oldukça başarılı teoriye göre, bir elektron bir protonla karşılaştığında, bunu uzay ve zamanda bir nokta üzerinde gerçekleştirmektedir. Aslında böylesi bir karşılaşmada elektron ya ortaya çıkar ya da yok olur, ama bu her zaman belli bir nokta üzerinde olur.

Her şeye karşın kuantum fiziğinin elektronun büyüklüğü hakkında söyleyecek daha pek çok sözü vardır. Bir elektron, sürekli biçimde açığa çıkıp hızla yok oldukları için sanal parçacık dediğimiz çok kısa bir süre için ortaya çıkıp kaybolan parçacıklarla, kendisine eşlik eden refakatçileriyle birlikte hareket eder. Durmaksızın değişen eşlikçilerdir bunlar, bir kralla birlikte çıktığı bir hayat yürüyüşüne benzer, kimileri çevresine yeni katılırken, kimilerinin yolları ayrılır; yanındakilerin toplam sayısı sürekli değişir. Kralın yalnız yürümesine asla izin verilmiyorsa, onun “büyüklüğü” fiziksel büyüklüğünden daha büyük olur. Atomun içerisindeki elektron, daha önce değindiğimiz gibi, tüm atoma yayılan bir olasılık dalgası tarafından yönetilir. Bu elektronun, atomun içerisindeki hareketinin belirli bir durumunda yayılarak büyük bir hacme kavuşmasına benzetilebilir.

Buna rağmen elektron en temel seviyede boyutsuz bir nokta olarak görülür. Bu vargı, fizikteki tüm diğer vargılar gibi, geçici bir kesinlik taşır. Net olarak söyleyebileceğimiz, deneye dayanarak şudur: Elektron bir büyüklüğe sahipse, bu büyüklük en iyi halde protondan binlerce kere küçük, atomdansa yüz milyonlarca kez küçüktür. Bugünün teorisi bunu başarılı bir

5 Richard Feynman OtED: The Strange Theory of Light and Matter (Princeton, N.J.: Princeton University Press, 1986) adlı okunması büyük keyif veren bir eser kaleme almıştır. Peter Pamell’in bu büyük fizikçiyle ilgili oyununun adı da QED’dir. (Los Angeles ve New York’ta Alan Alda, Feynman rolünde dikkat çekici bir performans sergilemiştir.) sonuç olarak değerlendiriyor. Bu konuda pusuda bekleyen ve sahneye çıkmaya büyük oranda hazır olan başka bir teori ise kuantum fiziği ile kütleçekimi birlikte ele alan sicim teorisidir (bkz. 99. soru). Sicim teorisine göre, elektronlar ve tüm diğer temel parçacıklar noktasal varlıklar değil, titreşen sicim zerreleridir. Bu sicimlerin büyüklüğü hayal edilemeyecek ölçüde küçüktür. Bir tek protonun büyüklüğüne ulaşmaları için bin milyon kere milyar tanesinin birleşmesi yetmez.

Tüm bu tartışmada “dostumuz elektron”un pratik değerini teslim etmeyi unutmamız ise kabul edilemez. İster Güneş yüzeyinde isterse bir floresan lambasında olsun, ışığın yayınımını sağlayan elektronların hareketidir. Gözünüzün retinasındaki moleküllerin içinde, ışığı emerek görmenizi sağlayan elektronlardır. Yüksek gerilim hatlarında, makinelerde, jeneratörlerde, bilgisayarlarda, ev aletlerinde, sanayi çağının esas işini yüklenen elektronlardır. Ve en sonu, yaşayan her hücrenin içinde yaşama enerji sağlayan yine elektronların değiş tokuşudur.