Kısa Bir Atom Hikayesi - Matematiksel
Anasayfa/DOĞA BİLİMLERİ/FİZİK/Kısa Bir Atom Hikayesi
Şefika Çokcoşkun 22/05/2020
681 2 dakika okuma süresi
İnsanlığın süregelen meraklarından bir tanesi maddenin başlangıcı ve özünü bulabilmekti. Gökyüzüne bakmanın da, suya bakmanın da asıl nedeni buydu. Bizde bu yazıda bilim insanlarının merakına ortak olalım ve milattan önce dördüncü yüzyıla kadar uzanalım.
Milattan önce dördüncü yüzyıla kadar maddenin dört temel taşı; ateş, hava, su ve toprak olarak kabul edilmişti. İlk kıvılcımı sorduğu sorularla Yunan filozof Demokritus ateşledi. Hava ile su nasıl oluşuyordu?
Şekil 1 Demokritos
Ömrünü Mısır, İran ve Hindistan’a kadar yolculuk ederek geçiren Demokritos, bilgiye olan aşkını “Bir kanıt bulmayı, Pers kralı olmaya tercih ederim.” sözlerine sığdırdı. Yolculuklarının sonunda zamanı aşan birçok bilgiye ulaştı.
Gökler ve yeryüzü arasında bağlantıyı keşfetti; “İnsan küçük bir evren modelidir; insan, doğa, Dünya ve evren bir bütünlük içindedir. ” diyordu. Bu bütünlüğün küçük, bölünemez ve sayılamayacak kadar çok parçalardan oluştuğunu fark etmişti. Bu küçük parçalara Yunanca’da “bölünemez” anlamına gelen “atomus” adını verdi ve atom sözcüğü hayatımıza girdi. Gökbilimci Carl Sagan ”Tüm antik zaman bilim insanları içinde, bize en uzaktan seslenen oydu.” derken haklıydı.
Demokritos için cevap bekleyen başka bir konu daha vardı, hava ile su birbirinden neden farklıydı?
Cevaba, atom kuramını ortaya atarak ulaştı ve ekledi: ‘Maddeleri farklı yapan, maddenin içindeki atomlarının farklı şekilde olmasıdır.’. Diğer bir deyişle farklı nitelikteki atomlar birleşerek farklı nitelikteki varlıklar meydana getiriyordu. ‘Aynı harflerle hem tragedya hem de komedya metni yazmak gibidir.’ örneğiyle de fikrini savundu.
18. yüzyıla kadar geldiğimizde atomun bölünebileceğini iddia eden olmadığı gibi teorilerdeki boşluklar giderilemiyordu. Bu sırada kimyager John Dalton atom ile element arasındaki bağı kurmuştu. Farklı cins atomlar farklı kütlelidir fikrini ileri sürmüştü.
Elementlerin atomlardan oluştuğunu iddia etse de eski Yunan filozoflardan etkilenerek atomların bölünemeyeceği fikrini hala savunuyordu. Fakat Dalton, atom modelinin şeklinin içi dolu küre olduğunu keşfedebildi ve bu modelle modern kimyanın temelini oluşturdu.
Şekil 2: Dalton ve Dalton Atom Modeli
Zaman geçtikçe atomun bölünemez olduğu düşüncesi bilim insanları tarafından kabul edilemiyordu.
Atomun içinde ne vardı?
Önce sahneye Joseph John Thomson çıkmıştı ve katot ışın tüpleriyle yaptığı deneylerle atomların içerisinde küçük kütleler halinde negatif yüklü parçacıkların olduğunu gösterdi ve bu parçacıklara ‘elektron’ adını verdi. Dahası atom içindeki pozitif yüklerle negatif yüklerin homojen bir şekilde dağıldığını ileri sürmüştü. Bu atom modelinin görüntüsü üzümlü keki akıllara getiriyordu. 1906 yılında elektronu keşfettiği için Nobel Fizik Ödülü’nü kazanmıştı.
Şekil 3 Thomson Atom Modeli ve Thomson
Thomson atom modelinden ilham alan Yeni Zelandalı fizikçi Ernest Rutherford, yaptığı Altın Saçılma Deneyi ile kendi fikirlerini ileri sürdü ve atom tarihinde çığır açtı. Atomun kütlesinin pozitif yüklü çekirdekte yani Nükleus’ta toplandığını belirtti. Elektronların çekirdeğin çevresinde dairesel yörüngelerde dolandıklarını da ekledi. Rutherford atom modeli ise Güneş Sistemi’ne benzetilmişti.
Şekil 4 Rutherford ve Rutherford Atom Modeli Kaynak: Fencix.net
Bohr, Rutherford’un atomun yapısını açıklamada yetersiz kalan alanları matematiksel formüllerle buluşturarak, kendi atom modelini ortaya çıkardı ve Modern Atom Modeli’ni daha ileri bir seviyeye taşıdı.
İlk başlangıç noktamız Demokritus’tan 2300 yıl sonra Albert Einstein sahneye çıkıp son sözü aldı ve Demokritos’un modelini matematikle buluşturdu. ‘Sakın sana kötüsün diyenlere aldırma, bana da gerizekalı dediler. Atomu parçalayıp ellerine verdim.’ sözünü de hafızalarımıza kazıdı.
Artık Modern Atom Modeli’miz şekillenmişti. Bu modele göre çekirdeğin içerisinde proton ve nötron bulunmaktadır. Elektronlar hem kendi çevrelerinde hem de çekirdek çevresinde dönmektedir. Ayrıca elektronlar çok küçük tanecikler oldukları için yerleri kesin olarak bilinememektedir.
Şekil 5 Geçmişten Günümüze Atom Modelleri Kaynak: kimyabudur.com/atom-modelleri/
Tarih ve felsefe boyutuyla atom bir çağa, 20. yüzyıla, adını vermişti. Bu yüzyılda yapılan deneyler sayesinde atom-altı dünyaya yolculuk etmeye başlandı.
Yapılan çalışmalarda proton ve nötronun içinde kuarklar olduğu keşfedildi. Işık hızı, temel kuvvetler, kuantum fiziği ve dahası hayatımıza girdi. Daha yakın zamanda Tanrı Parçacığı diye adlandırılan Higgs bozunu ve Higgs alanı Cern’de keşfedildi. Ve birçok soru da cevaplandı.
Günümüzde atoma sorulan sorular ve yeni keşifler hala devam ediyor. Atom, evreni anlayabilmek adına inceleyebileyebileceğimiz en gizemli parçacık ve bakalım içerisinde daha hangi keşifleri barındırıyor?
Şefika Çokcoşkun / [email protected]
Görelilik Teorisi Günlük Hayatımızda Karşımıza Nerede Çıkar?
Yakın Gelecekten Göz Kırpan Bilim Kurgu Filmleri