Ana Sayfa Fizik Modern Atom Kuramlarının Başlangıcı

Modern Atom Kuramlarının Başlangıcı

194
0
  Okuma Süresi:   Bu yazıyı  " 4 "  dakikada okuyabiliriniz.
Modern Atom Kuramları
Sitemin tek geliri olan reklamları görüntülemek için AdBlock eklentinizi kapatırsanız sevinirim 🙂

Atom çok küçük olduğu için 19. yüzyılın sonlarına kadar hakkında bilinen şeylerin çoğu kuramsaldı ya da hayli yüksek oranda hata içeren deneysel sonuçlardı. Atomun maddeyi oluşturan, parçalanamaz, kararlı bir yapı olduğu düşünülüyordu.

Gözle görülemeyen atomların içyapıları hakkında hiçbir bilgi olmadığı gibi bu iç yapıyı ve atomu oluşturan parçacıkları araştıracak teknoloji ve deneysel cihazlarda yoktu. Ama teknolojinin gelişmesi ve sanat sayesinde hiç beklenmedik deneysel cihazlar yapılabiliyordu.

4.1 Katot ışınları

Her şeyin başlangıcı çok basitti: Cam üfleme ve cam yapma sanatının gelişmesi sonucunda Avrupa’da içindeki gazın neredeyse tamamen boşaltılmış olduğu cam tüpler yapılabiliyordu. Bu cam tüplerin bir ucuna bir plaka diğer ucuna da başka bir plaka koyuluyor ve bu sistemden yüksek voltajda akım geçiriliyordu.

İçinde bulunan seyreltilmiş gaza bağlı olarak, cam tüpten değişik renklerde ışık çıkıyordu. Bir plakadan diğer plakaya giden parçacıkların, ki bunlara katot ışınları deniyordu, ne olduğu büyük bir muamma idi. Katot ışınlarını 1869 yılında Alman fizikçi Johann Hittorf keşfetmişti.

4.2 Elektron, Erikli puding ve Üzümlü kek

J.J. Thomson1897 yılında katot ışınının aslında daha önce bilinmeyen, negatif yüklü bir parçacık olduğunun farkına vardı. Bu, atomun temel bir parçacık olmadığını, başka parçacıklardan oluştuğunu göstermesi açısından çok önemliydi. Ama şimdi yeni bir sorun çıkmıştı. Atomlar toplamda yüksüzdü, ama içlerinde negatif yüklü parçacıklar vardı.

Thomson bu sorunu çözmek için elektronun ve pozitif yüklü parçacıkların birbirine karıştığı bir model önerdi. Bu modelde negatif yükler, pozitif yüklü puding içindeki eriklere benzetilmişti. Erikli puding Türk fizikçilerin damak tadına pek hitap etmemiş olacak ki Thomson’un atom modeli Türkiye’de üzümlü kek modeli olarak bilinecekti.

4.3 Rutherford atom modeli

Erikli puding veya üzümlü kek modelinin ömrü çok uzun olmadı. Atomun yapısını anlamak kaygısıyla, Hans Geiger ve Ernest Marsden1909’da bir deney yaptı: Aynen pudingini kaşığıyla didikleyen çocuklar gibi, ince bir altın tabakaya alfa parçacıkları (helyum atomunun çekirdeği) gönderdiler.

Alfa parçacıklarının ağırlığı elektronun yaklaşık 8000 katı olduğu ve hızları da ortalama 16.000 km/sn olduğu için, bu parçacıklar bir peçeteye sıkılmış kurşun gibi altın tabakayı delip geçmeliydi. Bu hızda bir parçacık Thomson atomuna yaklaştığında dağınık artı yük tarafından biraz itilecek, pek çok elektron tarafından da biraz çekilecekti.

Ama sonuçta yönünü çok azdeğiştirip yoluna devam edecekti. Geiger ve Marsden deneylerinde, bu beklentinin aksine her 8000 alfa parçacığından 1 tanesinin geldiği yöne göre 90 dereceden biraz fazla bir dereceyle saçıldığını gözlemledi. Bu müthiş bir buluştu: Bazı alfa parçacıklarısanki bir duvara toslamış gibi geri saçılıyordu,yani âdeta kurşun peçeteden geri sekiyordu!

Thomson’un atom modeli ile bunu açıklamak imkânsızdı. Geiger ve Marsden’in hocası Rutherford bu gözlemi hayatının en önemli gözlemi olarak niteleyip kuramsal olarak izah etmek üzere kalem kâğıdı eline aldı.

En akla yatkın olan açıklama Thomson’un bütün atoma dağıttığı kütlenin ve artı yükün bir merkezde toplanması idi. Rutherford böylece atomun artı yüklü ve yarıçapı da atomunkinden çok daha küçük bir çekirdeği olduğunu öne sürdü ve bu çekirdeğin yarıçapını elindeki veriyi kullanarak hesapladı.

Atom çekirdeğinin alfa parçacıklarını nasıl bir saçılmaya maruz bırakacağını hesaplayan “saçılma formülü” deneylerde görülen saçılma açılarını açıklıyordu. Rutherford’un 1911 yılında önerdiği model, bir anlamda atomun Güneş Sistemi modeli idi: Çekirdek Güneş’e karşılık geliyordu, elektronlar da gezegenlere. Tabiiki burada temel bir problem vardı: Elektron daha önce bulunmuştu, ama çekirdeği oluşturan parçacık veya parçacıklar her ne idiyse henüz bulunmamıştı. Sonraki yıllarda bu parçacıkların proton (Rutherford,1919) ve nötron (Chadwick, 1931) olduğu bulundu..

Kaynak: http://www.physics.metu.edu.tr/~btekin/modern_atom_kuraminin_gelisimi.pdf

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz