Anasayfa » ZİHİN AÇAN YAZILAR » Atomun Hikayesi

Atomun Hikayesi

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.

Görelilik demişken Einstein’ı anmazsak olmaz.

“Bir adam güzel bir kız ile oturup bir saat geçirdiğinde, bu süre kendisine bir dakika gibi gelir. Bir de onu, bir dakika için sıcak bir fırının üzerine oturtun; bu süre ona bir saatten daha uzun gelecektir. İşte görelilik budur!”  – Albert Einstein

Yine atoma dönelim…

Bir atom tanesi en iyi optik mikroskopla bile görülemeyecek kadar küçüktür, öte yandan fizikçilerin bugün çalıştığı birçok şeyden muazzam derecede büyüktür. Atom-altı dünyanın üst sonuna yakın bir mevkide yer alır.

Bir hidrojen atomunun çapı, yaklaşık olarak bir nanometrenin (nanometre, metrenin milyarda biri) onda biri kadardır ve daha ağır atomlar da çok daha büyük değildirler.

Yüz bin proton eğer sıra halinde dizilebilselerdi ancak ve sadece bir atomun bir yanından diğer yanına geçebilirlerdi. Yüz bin atomun yan yana sıralanması bile ince bir kağıt parçasının kalınlığına yetişmez.

Atomun içinde ne var?

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 Brown Hareketini çözümlediğinde atomların varlığı tartışmasız biçimde kabul edildi.

Brown Hareketi (adını 19. yüzyılda buna ilk dikkat çeken kişi olan İskoçyalı botanikçi Robert Brown’dan almaktadır), bir sıvıda asılı kalan küçük parçacıkların rastgele kesintisiz hareketleridir. Brown, hareketi polen taneciklerinde gözlemlemişti ve bunu taneciklerin canlı olmalarına bağlamıştı.

Einstein – o zaman dek cansız parçacıklarda görüldüğü bilinen – bu hareketi analiz etti ve (mikroskopla görülebilen) parçacıkların rastgele her taraflarından atom ve moleküllerin çarpmasına tutulduklarını varsayarak durumun tamamıyla anlaşılabileceğini gösterdi.

Başka bir deyişle, görünmeyen atom ve moleküller, görülebilen daha büyük parçacıkları iterek ve sallayarak varlıklarını hissettiriyorlardı. Einstein’in 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 hacme sahip olduğu biliniyordu, dolayısıyla mantıksal olarak, atomu oluşturan parçalardan biri olarak görülebilirdi.

Bilimciler edinmiş oldukları atomların ışığı soğurma bilgisini, elektronların atomların içinde titreştiğinin kanıtı olarak görüyorlardı. Ayrıca atom toplamda (arada bir yük zerresi kazanıp kaybederek iyona dönüşmesi durumları haricinde) elektriksel açıdan yüksüz olduğu ve elektronda negatif yüklü olduğu için, atomun içinde bir miktar pozitif yük de olmak zorundaydı. Bu pozitif yükün doğasının ne olabileceği ya da atomun içinde nasıl bir dağılım gösterebileceği o dönemde bilinmiyordu.

Bu duruma açıklık, o dönemde İngiltere Manchester Üniversitesinde çalışan, arada bir keyfi yerindeyse yüksek sesle bir ilahi patlatan, iri yapılı kaba saba bir Yeni Zelandalı olan Ernst Rutherford’dan 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. Tahminlere göre, pozitif yükler her bir altın 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 kağıt parçasına doğru ateşlendikten sonra, neredeyse top mermisinin çarpıp dönerek sizi vurması kadar olağanüstüydü.” …

Boş mekana gelirsek: Atomun iç kısmına bakarken küçücük elektronların boş bir mekanda hızla döndüğünü gözünüzde canlandırın. Güneşin yörüngesindeki gezegenler ve asteroidler gibi. Güneş sisteminin çoğunlukla boş mekan olduğunu söylemek kesinlikle doğrudur. Güneş, tüm gezegenler, uydular ve asteroidlerin toplam hacmi, Plüton’un dışında ve ötesindeki toplam hacimle karşılaştırıldığında çok çok düşük bir miktara tekabül eder. Bu benzetmeden yola çıkarak atomun çoğunlukla boş mekan olduğunu söyleyebiliriz.

Yani atomun içinde elektronlar, protonlar, nötronlar ve –nasıl baktığınıza bağlı olarak – bolca boş alan vardır…

Kaynaklar:
The Physical Universe, Frank Shu.
Cosmology, Edward Harrison, Cambridge Uni Press.
Biraz Kuantumdan Zarar Gelmez, Marcus Chown, Alfa Yayınevi.
101 Soruda Kuantum, Kenneth Ford, Alfa Yayınevi.

Matematiksel

Paylaşmak Güzeldir

Yazıyı Hazırlayan: Busra Meral

Busra Meral
Okumak, araştırmak, yeni şeyler öğrenmek, bunlar üzerinde düşünmek, tartışmak ve paylaşmak benim için büyük keyif. Yazmak ise bambaşka bir dünya. Kurumsal hayat karmaşasından kaçıp buraya sığınıyorum. Paylaştıkça her şeyin daha güzel olacağına gönülden inanıyorum. "Okumak bir insanı doldurur, insanlarla konuşmak hazırlar, yazmak ise olgunlaştırır." Francis Bacon

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.