2.400 yıllık atom arayışı - Theresa Doud

Dersin tamamı için: http://ed.ted.com/lessons/the-2-400-year-search-for-the-atom-theresa-doud

Maddenin yapıtaşını nereden biliyoruz? Atom arayışı, 2.400 yıl önce bir Yunan filozofunun çalışmasıyla başlayan ve sonraları bir Quaker ile bir kaç Nobel ödüllü bilimci tarafından yürütülen uzun bir yol. Theresa Doud atom kuramının tarihçesini ayrıntılarıyla anlatıyor.

Ders: Theresa Doud, animasyon: TED-Ed.

Bir antik Yunan filozofu ile

bir 19. yüzyıl Quaker'ının

Nobel ödüllü bilimcilerle
ortak noktası nedir?

Tarihsel olarak 2.400 yıllık
bir ayrılıkları olsa da,

her biri şu ölümsüz sorunun
yanıtlanmasına katkıda bulunmuştur:

Varlıkların yapıtaşı nedir?

Demokritos, dünyadaki her şeyin

boş uzayla çevrili minik
taneciklerden oluştuğunu

ilk öne sürdüğünde
tarih M.Ö. 440 civarıydı.

Oluşturdukları maddeye bağlı olarak,
boyut ve biçimlerinin değişken

olduğunu bile tahmin etmişti.

Bu parçacıklara Yunanca bölünemez
anlamına gelen "atomos" adını verdi.

Zamanın daha popüler filozofları
onun bu düşüncesine karşı çıktı.

Örneğin Aristo, bütünüyle karşıydı.

Maddenin aslında dört elementten
oluştuğunu belirtiyordu:

toprak, hava, su ve ateş.

Ardından gelen çoğu filozof da
onun örneğini izledi.

Bir Quaker öğretmen olan John Dalton'un,
Aristocu kurama meydan okumaya

karar verdiği 1808 yılına dek atomlar
bütünüyle unutulmuş durumda kaldı.

Demokritos'un atomculuğu
katıksız kuramsal biçimdeyken,

Dalton, tanıdık maddelerin hep
aynı elementlere aynı oranda

ayrıştığını gösterdi.

Vardığı sonuç, çeşitli bileşiklerin,

her birinin belli bir
boyutu ve kütlesi olan,

ne yaratılabilen
ne de yok edilebilen

farklı element atomlarının
dizilimleri olduğuydu.

Çalışması büyük saygı
görmesine rağmen,

bir Quaker olarak Dalton
ölene dek mütevazi yaşadı.

Atom kuramı, bilim çevrelerince
artık kabul görmüştü.

Bir sonraki büyük ilerleme

ancak bir yüzyıl sonra,
fizikçi J.J. Thompson'un

1897'de elektronu
keşfetmesiyle gelebildi.

Atomun damla çikolatalı kurabiye
modeli diyebileceğimiz biçimde,

içine eksi yüklü elektronların
serpiştirildiği,

homojen küresel artı yüklü madde
paketçikleri olarak tanıttı atomları.

Thompson, elektron keşfinden dolayı
1906'da bir Nobel Ödülü aldı;

ama atom modelinin ömrü
pek uzun olmadı.

Bunun nedeni, şansına bir kaç tane
çok parlak öğrenci sahibi olmasıydı,

ki onlardan biri de nükleer çağın
babası olarak tanınacak olan

Ernest Rutherford'du.

X-ışınlarının gazlar üzerindeki
etkilerini araştırırken,

Rutherford atomları daha yakından
incelemeye karar verip,

altın folyo yaprağına artı yüklü
küçük alfa parçacıkları gönderdi.

Thompson modeline göre,

atomun seyrek dağılmış
durumdaki artı yükünün

herhangi bir noktada, parçacıkları
geri tepmeye yetmesi imkansızdı.

Bu, bir sürü tenis topunun
ince bir kağıda çarpıp,

geri tepmesi gibi bir şeydi.

Ancak, parçacıkların çoğu
levhadan geçtiyse de,

bazıları gerisin geriye tepti.

Buradan, folyonun çok büyük gözenekli
kalın bir ağa benzediği anlaşılıyordu.

Rutherford, atomların sadece
bir kaç elektron ile

büyük ölçüde boşluktan oluştuğu

ve kütlenin çoğunun, çekirdek
adını verdiği merkezde yoğunlaştığı

sonucuna vardı.

Alfa parçacıkları boşluklardan
geçip gidiyor, fakat

yoğun, artı yüklü çekirdekten
geri sıçrıyorlardı.

Ancak atom kuramı
henüz tam değildi.

1913'te Thompson'un öğrencilerinden
bir diğeri olan Niels Bohr

Rutherford'un çekirdek
modelini geliştirdi.

Max Planck ve Albert Einstein'ın önceki
çalışmalarından esinlenerek,

elektronların çekirdek çevresinde
sabit enerjilerde ve uzaklıklarda

dönmekte olduğunu, düzeyler arasında
atlayabildiklerini, ama aralarındaki

boşlukta bulunamadıklarını öngördü.

Bohr'un güneş sistemi modeli
büyük ilgi topladı;

ancak kısa süre içinde
o da zorluklarla karşılaştı.

Deneyler, elektronların ayrık parçacıklar
gibi değil de, aynı zamanda

dalga gibi davrandığını, yani
uzayda belli bir nokta ile

sınırlanmadıklarını göstermişti.

Ünlü belirsiz ilkesi ile formüle ettiği
üzere, Werner Heisenberg de

atom çevresinde gezinmekte
olan elektronların hem konumlarını

hem de hızlarını kesin olarak bilmenin

imkansız olduğunu gösterdi.

Elektronların tek bir
noktada değil de,

olası konumlardan oluşan
bir bölgede varolduğu fikri,

bugün bildiğimiz atomun kuantum
modelini ortaya çıkardı.

Yepyeni bir dizi karmaşıklığa
sahip olan bu muhteşem kuramın

işaret ettikleri hâlâ bütünüyle
kavranabilmiş değil.

Atomlara ilişkin anlayışımız
değişmeyi sürdürse de,

atomların temelindeki gerçek
yerinde duruyor;

öyleyse atom kuramının zaferini

birkaç havai fişekle kutlayalım.

Elektronlar atom çevresinde dönerken
enerji düzeyleri arasında geçiş yaparlar.

Işığın belli dalgaboyları biçiminde
enerji yayımlar ya da soğururlar.

Bu da gördüğümüz bütün
o harika renklere neden olur.

Demokritos'un bir yerlerden izleyip,

baştan beri haklı olduğunun
iki bin yıl sonra ortaya çıkmasına

memnun olduğunu hayal edebiliriz.