Fizik

Demokritos’tan Günümüze Kısa Bir Atom Hikayesi

İnsanlığın süregelen meraklarından bir tanesi maddenin başlangıcı ve özünü bulabilmekti. Gökyüzüne  bakmanın da, suya bakmanın da asıl nedeni işte buydu. Milattan önce dördüncü yüzyıla kadar maddenin dört temel taşı; ateş, hava, su ve toprak olarak kabul edilmişti. Bu dönemde, ilk kıvılcımı sorduğu sorularla Yunan filozof Demokritos ateşledi. Hava ile su nasıl oluşuyordu?

Gökler ve yeryüzü arasında bağlantıyı keşfetti; “İnsan küçük bir evren modelidir; insan, doğa, Dünya ve evren bir bütünlük içindedir. ” sözleri günümüze kadar ulaştı. Bu bütünlüğün,aynı hava ve su gibi, 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.

Kısaca Demokritos

Demokritos’un, görmenin beynin çalışmasına engel olduğunu düşündüğü için uzun süre güneşe bakarak kör olduğunu ileri süren rivayetler bulunur. Derin düşüncelerinin dağılmaması için tek başına mezarlıklar arasında dolaştığı da söylenmiştir. Demokritos’un eserlerinden atom kuramı ile ilgili olanlar günümüze ulaşmamıştır. Bu nedenle atom teorisini açıklarken Aristo ve diğer ilkçağ felsefe tarihçilerinin açıklamalarını doğru kabul ediyoruz.

Demokritos’un yaklaşık olarak M.Ö. 460 yılında doğduğunu biliyoruz. Ancak öldüğü yıl kesin değildir. Çok yaşadığı, yüz yaşını geçtiği söylenir. Demokritos, neşeli, kültürlü ve ılımlı idi. Şiddet ve tutkuya karşıydı. Dostluğa değer verirdi. 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 da gerçekten zamanı aşan birçok bilgiye ulaştı. 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 şekilde ifade edersek, farklı nitelikteki atomlar birleşerek farklı nitelikteki varlıklar meydana getiriyordu. Rönesans’ın sonlarında Demokritos’un Atom kuramı tekrardan gündeme geldi. Ancak teoride bazı boşlukların giderilmesi gerekiyordu. Sonuçta Demokritos’un kuramı test edilmeyen felsefi bir düşünce üzerine kuruluydu. Kimyager John Dalton ise buna bilimsel bir bakış açısı kazandıran kişi olacaktı. Dalton’un geliştirdiği hipotezler şöyledir:

  1. Elementler atom adı verilen son derece küçük taneciklerden oluşur.
  2. Bir elementin bütün atomları birbirinin aynıdır, yani bu atomların boyutları eşittir, aynı kütleye sahiptir ve kimyasal özellikleri aynıdır. Ancak bir elementin atomları diğer bütün elementlerin atomlarından farklıdır.
  3. Bileşikler birden çok elementin atomlarından oluşmuştur. Herhangi bir bileşikteki iki elementin atom sayılarının oranı bir tam sayı ya da basit tam sayılı bir kesirdir.
  4. Kimyasal tepkimeler, yalnızca atomların birbirinden ayrılması, birbirleri ile birleşmesi ya da yeniden düzenlenmesinden ibarettir, atomların yok olmasına ya da oluşmasına yol açmaz.

Dalton’un modelinde hatalar olsa da modern kimya yavaş yavaş şekillenmeye başlamıştı.

Dalton ve Dalton Atom Modeli
Şekil 2: Dalton ve Dalton Atom Modeli 

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.

Thomson Atom Modeli ve Thomson
Şekil 3 Thomson Atom Modeli ve Thomson

Thomson atom modelinden ilham alan Yeni Zelandalı fizikçi Ernest Rutherford, yaptığı Altın Plaka 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.

Rutherford
Şekil 4 Rutherford ve Rutherford Atom Modeli

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.

Modern Atom Modeli

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.

Modern Atom Modeli
Şekil 5 Geçmişten Günümüze 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 inceleyebileceğimiz en gizemli parçacık ve bakalım içerisinde daha hangi keşifleri barındırıyor?    

Matematiksel

Şefika Çokcoşkun

İstanbul Üniversitesi 'Nükleer Fizik' anabilim dalında yüksek lisans mezuniyetim sonrası yazarlık serüvenim başladı. Bilimin hayatın parçalarından biri olduğunu aktarmak her bilim insanı gibi benim de görevim... Okumak, dinlemek, merak etmek, araştırmak hep bir adım daha atmamı sağlıyor. Paylaştıkça çoğalacağımız günler yakındır...

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Bu Yazılarımıza da Bakmanızı Öneririz

Başa dön tuşu