A t omun Yapısı A t omun Yapısı 1. Bölümde, atom kavramının bundan yaklaşık 2500 yıl önce ortaya atıldığını, 19. yüzyıl başlarında da bu hipotezin deneysel temellere kavuştuğunu belirtmiştik. Bu bölümde 19. yüzyılla açılan pencereyi biraz daha genişleterek açacağız ve 2.1 Şekilde özetlenen gelişimin öyküsünü anlatacağız. 2.1 Şekil Maddenin atomlu yapısı. Atom, çekirdek ve elektrondan; çekirdek, proton ve nötrondan; proton ve nötronlar da kuarklardan oluşuyor. 19. yüzyıl sonunda ışık, manyetizma ve elektrik konularında karşılaşılan sorunların 17.yüzyılda Isaac Newton (1642-1727) tarafından ortaya konan klasik mekanik yasaları ile çözülebileceği umudu vardı. Fakat klasik mekanik, çok küçükler dünyasında başarısız kalıyordu. Yukarıda nikel (Ni) metali yüzeyindeki atomların yerleşimini görüyoruz. Bu STM ile alınmış özel bir resimdir. Resim, IBM Laboratuvarları'nda Don Eigler tarafından elde edilmiştir. 2.2 Şekilde silisyumun yüzey atomları görülmektedir. "Eğer bir afette bütün bilimsel birikim yok olacak ve sadece bir cümle gelecek kuşaklara aktarılacak olsaydı, hangi cümle en az kelimeyle en fazla bilgiyi içerebilirdi? Ben bu cümlenin bütün maddelerin atomlardan-sürekli hareket eden, aralarında biraz mesafe varken birbirini çeken, birbiri üstüne sıkıştırıldığında ise iten, küçük parçacıklardanoluşmuş olduğu atom gerçeğinin olacağına inanıyorum. Biraz hayal gücü, biraz da düşünmeyle bu tek cümlede dünya hakkında ne kadar büyük miktarda bilginin var olduğunu görebilirsiniz." Richard P. Feynman 2. Bölüm Atomun Yapısı 74 İkincisi, radyoaktifliğin keşfidir. Radyoaktiflik, bir elementin (atom çekirdeklerinin) kendiliğinden, hiçbir dış etkiye bağlı olmaksızın, ışımalar (alfa, beta ve gama) yaymasıdır. Radyoaktiflik, bir elementten başkasının doğusunu kanıtlıyordu. Demek bir atom, başka bir atoma dönüşebiliyordu. Bu durum, atomların bölünemez olduğunu yanlışlıyordu. Dahası radyoaktif maddelerin yaydığı alfa, beta ve gama ışınları, atomun çok güçlü bir enerji kaynağı olduğunu ve atomun içinde bir şeyler döndüğünü ortaya koyuyordu. Bu bölümün 2.8 Kesiminde sürecin ayrıntılarını göreceğiz. Üçüncüsü, atom-ışık ilişkilerinin, ışık tayflarının (spektrumlarının) dilinin anlaşılmasıdır. Bu konudaki ilk keşif, her elementin, kendine özgü ışınlar soğuruyor ve yayıyor olmasıydı. Öte yandan ışık, hem bir "dalga" hem de "foton" denen "parçacık" sağanağı idi. Görünür ve görünmez bileşenleri vardı. Görünür bölgenin bir ucunda morötesi, diğer ucunda kızılötesi bölge uzanıyordu. Atomlardan yayılan ışık, yüksek enerjili elektronların düşük enerjili konuma geçerken yaydığı fotonlardan başka bir şey değildi. Bu konulardaki veriler, atom çekirdeği çevresindeki elektron dağılımının aydınlatılmasını sağladı. Dikkat ederseniz, atomun yapısını ışık aydınlatmış, her şeyi aydınlatan ışık! Bu bölümün 2.6 Kesiminde katot ışınlarını, 2.7 Kisiminde X-ışınlarını ve 2.11 Kesiminde atom spektrumlarını inceleyeceğiz. Bu sürecin açılımına elektrikle başlamak ufuk açıcı olabilir. 2.6 Şekil Sir Humpry Davy (1778-1829), İngiliz kimyacı ve mucit. "Buluşları arasında" Faraday gibi bir yetenek de vardır. 2.7 Şekil Michael Faraday (1791-1867) Elektromanyetizma ve elektrokimya alanında büyük buluşları olan İngiliz bilimci. Onun buluşları dünyamızı aydınlatıyor diyebiliriz. Faraday, ciltçi çıraklığı sırasında kitapları okuyarak kendini yetiştirdi ve Davy'nin (2.6 Şekil) asistanı oldu. Aşağıdaki bilgi kutusunda Faraday hakkında biraz daha ayrıntı bulacaksınız. 2.9 Şekil André-Marie Ampère (1775-1836), Fransız fizikçi ve matematikçidir. Klasik elektromaneytizmin kurucularındandır. Adı, elektrik akımı biriminde yaşamaktadır. 2.8 Şekil Charles Coulomb (1736-1806) En büyük katkısı elektrostatik ve manyetizma alanında oldu. Malzemelerin dayanıklılığını inceledi ve kirişlerdeki cisimlere etkiyen kuvvetleri belirledi. DAVY N N BULU LARINDAN B R : FARADAY 2. Bölüm 2.4 Işık Nedir? 79 2.4 Işık Nedir Şimdi atomun içinden yayılan ışıklara geçeceğiz; ama önce "ışık nedir?" sorusu üzerinde kısa bir odaklanma yapalım.