Bilim Ofisi | Aydınlanmanın Fiziği-0-Bölüm 2
461
post-template-default,single,single-post,postid-461,single-format-standard,ajax_fade,page_not_loaded,,qode-title-hidden,qode_grid_1300,footer_responsive_adv,qode-theme-ver-16.6,qode-theme-bridge,disabled_footer_bottom,wpb-js-composer js-comp-ver-5.5.1,vc_responsive

Aydınlanmanın Fiziği-0-Bölüm 2

Kuantum Mekaniğinin Kurucuları

Bir önceki makalemde, Kuantum Mekaniğiyle ilgili genel bilgileri paylaşmıştım. Bu makalemdeyse kuantum teorisini geliştiren-katkıda bulunan ve bir anlamda Kuantum Mekaniğinin Kurucu Babaları olarak kabul edilen parlak zihinlerden bahsetmek istiyorum.

Einstein

Atomik düzeyde, klasik fizik kanunlarıyla açıklanamayan olaylara cevap verebilen Planck’ın Işıma teorisine destek beş sene sonra, o zamanlar çılgın fikirlerle dolu genç ve heyecan verici bir fizikçiden gelir.

Bu fizikçi, 1905 yılında, ışığın da kuantumdan oluştuğunu, yani enerji paketçiklerinden (daha sonraları buna foton denecektir) müteşekkil olduğu gibi ilginç bir teori öne sürer.

Buna ek olarak, bir kaynaktan yayılan ışık veya daha yüksek enerjili elektromanyetik dalgaların (mesela morötesi ışın) bir madde yüzeyine düşmesi sonucu, eğer bu ışık bir elektronun yüzeyden kopmasını sağlayacak yoğunlukta (frekansta) bir ışıksa, maddeden elektron yayınlandığını iddia eder ve bunu matematiksel olarak ispatlar.

Buna da Fotoelektrik Etki adını verir. (Slayt 9)

Bu genç Alman asıllı fizikçi Albert Einstein’dan başkası değildir. Ta ki 1915 yılında, bu ve takip eden savları, bir deneysel fizikçi olan Milikan tarafından ispat edilene kadar, Einstein teorik fizik camiasının göz önünde tuttuğu ama hep şüpheyle baktığı “çılgın savlara sahip” bir fenomendir.

Einstein bu keşfiyle Nobel Fizik Ödülüne layık görülür.

Einstein aynı zamanda Kuantum Mekaniğine şiddetle karşı çıkmasına rağmen, tüm Kuantum Mekaniği teorisyenlerinin saygı duyduğu bir bilim insanıdır. Onları düşünsel deneyleriyle alt etmeye çalıştığı her girişiminde Einstein, kuantum dünyasının bir başka çetrefilli sorununa dikkat çeker ve kuantum teorisyenlerinin bile düşünmediği yollarla bu teoriye istemeden destek olur.

Einstein’ın klasik mekaniğe yaptığı en büyük katkı Genel-Özel Görelilik Teorileri ile olur. Bu teori, Newton’un ortaya koyduğu yasaların açıklamalarını yapmakla kalmaz, bu yasaları daha genel hale getirip, evrene bakışımızı bambaşka bir gözle görmemizi sağlar.

Bohr

Danimarkalı fizikçi Niels Henrik Bohr1911 yılında kendinden önceki Rutherford atom modelinden yararlanarak yeni bir atom modeli fikrini öne sürer.

Bohr; atom modeli öncesi diğer atom modellerinde, atomun çekirdeğinde, (+) yüklü proton ve yüksüz nötronların bulunduğu, çekirdeğin etrafında dairesel yörüngelerde elektronların dolaştığı ifade edilmiştir.

Bu elektronların çekirdek etrafında nasıl bir yörüngede dolaştığı, hız ve momentumlarının ne olduğuyla ilgili bir netice ortaya konmamıştır.

1913 yılında Niels Bohr, hidrojen atomunun spektrum çizgilerini ve Planck’ın kuantum kuramını kullanarak Bohr Atom kuramını ileri sürer. Niels Bohr, atomların yapısı ve onlardan yayılan ışınım üzerine yaptığı çalışmalar için 1922 yılında Nobel Fizik Ödülünü alır.

Bu bilgiler ışığında Bohr varsayımları (postulatları) şöyle özetlenebilir:

  1. Bir atomda bulunan her elektron çekirdekten ancak belirli uzaklıklardaki yörüngelerde bulunabilir.
  2. Yüksek enerji düzeyinde bir elektron düşük enerji düzeyine inerse, enerji düzeyleri arasındaki farka eşit bir enerji yayınlanır. Bunlara foton denir.
  3. Elektronlar çekirdek çevresinde dairesel yörüngeler izlerler ve elektronların açısal momentumları ancak belirli değerler alabilirler. Bu değerler planck sabitine bağımlıdır.

Teorinin bu ilkesi sonraları Einstein’ın rölativite teorisi ve kuantum ilkelerine daha uygun düşecek şekilde geliştirilmiş ve günümüzde de kullanılan Modern Atom teorisi yaratılmıştır.

De Broglie

Kuantum mekaniği, bebeklik adımlarını Fransız fizikçi De Broglie ile sonlandırmıştır. Aristokrat bir aileden gelen Louis de Broglie, tarih eğitimini tamamlayıp, içindeki büyük fizik merakı sayesinde fiziğe geçmiş ve 1923’te verdiği doktora teziyle Kuantum Teorisinin emeklemesine son verip, emin adımlarla yürümesini sağlamıştır.

De Broglie, ışığın hem dalga hem de parçacık karakteri olmasından esinlenerek, tersine bir fikirden yola çıkar: Acaba parçacık olarak bilinen maddenin yapı taşları da dalga özelliği gösterebilir mi?

Mesela elektronlar. Aslında bütün madde çeşitlerinin aynı özelliği gösterebileceğini önerir. Ortaya koyduğu bu fikir, Bohr’un “gizemli” yörüngelerini açıklamada da başarılı oluyor.

 

Buna göre momentumu p olan bir parçacığa dalga boyu L=h/p olan bir dalga eşlik ediyor ve parçacığın özelliklerini tamamlıyordu. Nasıl bir gitar teli uzunluğuna bağlı olarak sadece belli frekanslarda titreşiyorsa, atomun çevresinde dolanan bir elektronun De Broglie dalgası da sadece belli dalga boylarına sahip olmalıydı.

Devam edecek…

Bilimle ve sevgiyle kalın!

Yazar:Mustafa Yücelgen

KAYNAKÇA

  • Einstein, Albert (2010). İzafiyet Teorisi, İstanbul: Say Yayınları.
  • Heisenberg, W. (1990), Parça ve Bütün, İstanbul: Düzlem Yayınları
  • Capra, F. (1975), The Tao of Physics, ABD, Bantam Books
  • Hawking, W. S. (1988). Zamanın Kısa Tarihi, İstanbul: Milliyet Yayınları
  • M (2012), Einstein’ın Evreni, Ankara, ODTÜ Yayıncılık
  • Penrose, R. (1999). Kralın Yeni Usu (2) Us Nerede?, Ankara: TÜBİTAK
  • Planck, M. (1987). Modern Doğa Anlayışı ve Kuantum Teorisine Giriş, İstanbul: Alan Yayıncılık
  • Hawking, S.(2002), Ceviz Kabuğundaki Evren, İstanbul: Alfa Basım Yayım Dağıtım
  • Heisenberg, W.(2003), Einstein’la Yüzleşmek, İstanbul: Gelenek Yayıncılık
  • Bell, J. S. (1964), On the Einstein Rosen Podolsky Paradox, ABD: Physics
  • Tarlacı, S. (2009), Kuantum Beyin, İstanbul: Kendi Yayını
  • Albert Einstein, Boris Podolsky & Nathan Rosen (1935), Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?, Physical Review, (47):777-780
  • Buğdaycı, İ. (2008), Kuantum Kuramında Belirsizlik, Bilim Teknik, Mayıs, 36-39
  • Turgut, Dr. S. (2003), Şu Garip Kuantum-2: Dolanıklık, Bilim Teknik, Mayıs, 44-48
  • Kalp, İ. (2018), Kuantum Dünyasında Nedensellik, 1 Mayıs 2018 tarihinde Bilimfili
  • Çeşitli Kuantum Mekaniği Makaleleri (2017), Fizik Makaleleri