Atom
Hava, Su, Dağlar, Hayvanlar, Bitkiler, Vücudunuz, Oturduğunuz Koltuk, Kisacasi En Ağirindan En Hafifine Kadar Gördüğünüz, Dokunduğunuz, Hissettiğiniz Her şey Atomlardan Meydana Gelmiştir. Elinizde Tuttuğunuz Kitabin Her Bir Sayfasi Milyarlarca Atomdan Oluşur. Atomlar öyle Küçük Parçaciklardir Ki, En Güçlü Mikroskoplarla Dahi Bir Tanesini Görmek Mümkün Değildir. Bir Atomun çapi Ancak Milimetrenin Milyonda Biri Kadardir.
Bu Küçüklüğü Bir Insanin Gözünde Canlandirmasi Pek Mümkün Değildir. O Yüzden Bunu Bir örnekle Açiklamaya çalişalim:
Elinizde Bir Anahtar Olduğunu Düşünün. Kuşkusuz Bu Anahtarin Içindeki Atomlari Görebilmeniz Mümkün Değildir. Atomlari Mutlaka Görmek Istiyorum Diyorsaniz, Elinizdeki Anahtari Dünyanin Boyutlarina Getirmeniz Gerekecektir. Elinizdeki Anahtar Dünya Boyutunda Büyürse, Işte O Zaman Anahtarin Içindeki Her Bir Atom Bir Kiraz Büyüklüğüne Ulaşir Ve Siz De Onlari Görebilirsiniz.13
Yine Bu Küçüklüğü Kavrayabilmek Ve Her Yerin Nasil Atomlarla Dolu Olduğunu Görebilmek Için Bir örnek Daha Verelim:
Tek Bir Tuz Tanesinin Tüm Atomlarini Saymak Istediğimizi Düşünelim. Saniyede Bir Milyar (1.000.000.000) Tane Sayacak Kadar Hizli Olduğumuzu Da Varsayalim. Bu Dikkate Değer Beceriye Karşin, Bu Ufacik Tuz Tanesi Içindeki Atom Sayisini Tam Olarak Tesbit Edebilmek Için Beşyüz Yildan Fazla Bir Zamana Ihtiyacimiz Olacaktir.14
Peki Bu Kadar Küçük Bir Yapinin Içinde Ne Vardir?
Bu Derece Küçük Olmasina Rağmen Atomun Içinde Evrende Gördüğümüz Sistemle Kiyaslanabilecek Kadar Kusursuz, Eşsiz Ve Kompleks Bir Sistem Bulunmaktadir.
Her Atom, Bir çekirdek Ve çekirdeğin çok Uzağindaki Yörüngelerde Dönüp-dolaşan Elektronlardan Oluşmuştur. çekirdeğin Içinde Ise Proton Ve Nötron Ismi Verilen Başka Parçaciklar Vardir.
Bu Bölümde, Canli-cansiz Her şeyin Temelini Oluşturan Atomun Olağanüstü Yapisini Ve Atomlarin Nasil Birleşerek Molekülleri, Dolayisiyla Maddeyi Oluşturduğunu Inceleyeceğiz.
çekirdekte Sakli Güç
çekirdek, Atomun Tam Merkezinde Bulunmaktadir Ve Atomun Niteliğine Göre Belirli Sayilarda Proton Ve Nötrondan Oluşmuştur. çekirdeğin Yariçapi, Atomun Yariçapinin Onbinde Biri Kadardir. Rakam Olarak Verirsek; Atomun Yariçapi 10-8 (0,00000001) Cm, çekirdeğin Yariçapi Ise 10-12 (0,000000000001) Cm Kadardir. Dolayisiyla çekirdeğin Hacmi, Atomun Hacminin 10 Milyarda Biri Eder.
çekirdek, Proton Ve Elektronlardan Oluşan Atomun Her Parçasini üçlü Bir Kuark Grubu Meydana Getirir. üçlü Kuark Grubu Ve Merkezinde Bulunan Iplikçikler.
Bu Büyüklüğü (daha Doğrusu Küçüklüğü) Yine Gözümüzde Canlandiramayacağimiza Göre, Kiraz örneğimizden Devam Edebiliriz. Biraz önce Bahsettiğimiz Gibi Elinizdeki Anahtari Dünya Boyutlarina Getirdiğinizde Ortaya çikan Kiraz Büyüklüğündeki Atomlarin Içinde çekirdeği Arayalim. Ama Bu Arayiş Boşunadir, çünkü Böyle Bir ölçekte Bile çok Daha Küçük Olan çekirdeği Gözlemleme Olanağimiz Kesinlikle Yoktur. Gerçekten Bir şey Görebilmek Istiyorsak Yeniden ölçü Değiştirmek Gerekecektir. Atomumuzu Temsil Eden Kiraz Yeniden Büyüyüp Iki Yüz Metre Yüksekliğinde Kocaman Bir Top Olmalidir. Bu Akil Almaz Boyuta Karşin Atomumuzun çekirdeği Yine De çok Küçük Bir Toz Tanesinden Daha Iri Bir Duruma Gelmeyecektir.15
öyle Ki, çekirdeğin 10-13 Cm Olan çapi Ile, Atomun 10-8 Cm Olan çapini Kiyasladiğimizda şöyle Bir Sonuç Ortaya çikar: Atomu Bir Küre şeklinde Kabul Ederek Bu Küreyi Tamamen çekirdekle Doldurmak Istediğimiz Takdirde Bu Iş Için 1015 (1.000.000.000.000.000) Atom çekirdeği Gerekecektir.16
Ancak Bundan Daha şaşirtici Bir Durum Vardir: Boyutlari Atomun 10 Milyarda Biri Olmasina Rağmen, çekirdeğin Kütlesi Atomun Kütlesinin % 99.95'ini Oluşturmaktadir. Peki Bir şey Nasil Olur Da Bir Yandan Kütlenin Yaklaşik Tamamini Oluştururken, Diğer Yandan Da Hemen Hemen Hiç Yer Kaplamaz?
Bunun Sebebi şudur: Atomun Kütlesini Oluşturan Yoğunluk Tüm Atoma Eşit Olarak Dağilmamiştir, Yani Atomun Bütün Kütlesi Atomun çekirdeğinde Birikmiştir. Diyelim Ki, Sizin 10 Milyar Metrekarelik Bir Eviniz Var Ve Bu Evin Tüm Eşyasini 1 Metrekarelik Bir Odada Toplamaniz Gerekiyor. Bunu Yapabilir Misiniz? Tabii Ki Yapamazsiniz. Ancak Atom çekirdeği Dünyada Eşi-benzeri Olmayan çok Büyük Bir Güçle Bunu Yapabilmektedir. Bu Gücün Kaynaği önceki Bölümde Ifade Ettiğimiz Evrendeki Dört Temel Kuvvetten Biri Olan "güçlü Nükleer Kuvvet"dir.
Bu Kuvvetin Doğadaki Kuvvetlerin En Güçlüsü Olarak, Bir Atomun çekirdeğini Bir Arada Tuttuğundan, Onu Dağilmaktan Kurtardiğindan Bahsetmiştik. çekirdekteki Protonlarin Hepsi Pozitif Yüklüdür Ve Elektromanyetik Kuvvet Nedeniyle Birbirlerini Iterler. Fakat Güçlü Nükleer Kuvvet Onlarin Itme Gücünden 100 Kat Daha Büyük Olduğundan, Elektromanyetik Kuvvet Etkisiz Hale Gelir. Böylece Protonlar Bir Arada Tutunabilirler.
Kisacasi Gözle Göremeyeceğimiz Kadar Küçük Bir Atomun Içinde, Birbiriyle Etkileşim Halinde Iki Büyük Kuvvet Bulunur. Bu Kuvvetlerin Hassas Değerleri Sayesinde çekirdek Bir Bütün Olarak Kalabilir.
Atomdaki Boşluk
Daha önce De üzerinde Durduğumuz Gibi, Bir Atomun çok Büyük Bir Bölümü Boşluktan Oluşmaktadir. Burada Her Insanin Aklina Ayni Soru Gelir: Böyle Büyük Bir Boşluk Neden Vardir? şimdi şöyle Düşünelim: Atom, En Basit Anlatimla Içinde Bir çekirdek Ve Onun çevresinde Dönen Elektronlardan Oluşmaktadir. çekirdekle Elektronlar Arasinda Başka Hiçbir şey Yoktur. Bu, "hiçbir şey Olmayan" Mikroskobik Büyüklük, Aslinda Atom ölçeğine Göre çok Geniştir. Bu Genişliği şöyle örneklendirebiliriz: çapi 1 Cm. Olan Küçük Bir Bilya, çekirdeğe En Yakin Elektronu Temsil Ederse, çekirdek Bu Bilyadan 1 Km. ötede Bulunacaktir.17 Bu Büyüklüğün Kafamizda Daha Iyi Canlanabilmesi Için şöyle Bir örnek Verebiliriz:
"temel Parçaciklar Arasinda çok Büyük Bir Boşluk Egemendir. Eğer Bir Oksijen çekirdeğinin Protonunu şu önümdeki Masanin üstünde Duran Bir Toplu Iğnenin Başi Gibi Düşünürsem, O Zaman çevresinde Dönen Elektron Hollanda, Almanya Ve Ispanya'dan Geçen Bir çember çizer. (bu Satirlarin Yazari Fransa'da Yaşamaktadir.) Onun Için, Bedenimi Oluşturan Tüm Atomlar Birbirlerine Değecek Kadar Bir Araya Gelseydi, Artik Beni Göremezdiniz. Zaten, Artik Beni çiplak Gözle Hiçbir Zaman Gözlemleyemezdiniz: Neredeyse Milimetrenin Birkaç Binde Biri Boyutunda Ufacik Bir Toz Kadar Olurdum."18
Işte Bu Noktada Evrende Bilinen En Büyük Mekanla, En Küçük Mekan Arasinda Bir Benzerlik Ortaya çiktiğini Fark Ederiz. öyle Ki, Gözlerimizi Yildizlara çevirirsek, Orada Da Atomdakine Benzer Bir Boşlukla Karşilaşiriz. Yildizlar Arasinda Da, Galaksiler Arasinda Da Milyarlarca Kilometrelik Boşluklar Mevcuttur. Ama Bu Boşluklarin Her Ikisinde De Insan Aklini Zorlayan, Anlama Kapasitesini Aşan Bir Düzen Hakimdir.
çekirdeğin Içi: Proton Ve Nötronlar
1932 Yilina Dek, çekirdeğin Proton Ve Elektronlardan Oluştuğu Saniliyordu. çekirdeğin Içinde Protonla Beraber Elektronlarin Değil =olduğu Ancak O Tarihte Keşfedilebildi. (ünlü Bilim Adami Chadwick 1932 Yilinda çekirdeğin Içinde Nötronun Varliğini Ispatladi Ve Bu Keşfiyle Nobel ödülü Kazandi.) Işte Insanoğlunun Atomun Gerçek Yapisiyla Tanişmasi Bu Kadar Yakin Tarihte Gerçekleşti.
Atom çekirdeğinin Ne Kadar Küçük Boyutta Olduğundan Daha önce Bahsetmiştik. Atom çekirdeğinin Içine Siğabilen Bir Protonun Büyüklüğü Ise 10-15 Metredir.
Bu Kadar Küçük Bir Parçaciğin Insan Hayatinda Pek Bir önemi Olamayacağini Düşünebilirsiniz. Ancak, Insan Aklinin Kavramakta çok Zorluk çektiği Bir Küçüklükte Olan Bu Parçaciklar Aslinda çevrenizde Gördüğünüz Her şeyin Temelini Oluşturur.
Evrendeki çeşitliliğin Kaynaği
şu Ana Kadar Tespit Edilebilmiş 109 Tane Element Vardir. Tüm Evren, Dünyamiz, Canli-cansiz Bütün Varliklar, Bu 109 Elementin çeşitli Biçimlerde Birleşmeleriyle Oluşmuştur. Buraya Kadar Tüm Elementlerin Birbirinin Benzeri Atomlardan Oluştuğunu Gördük; Atomlar Da Birbirinin Ayni Parçaciklardan Oluşuyordu. Peki Madem Elementleri Oluşturan Bütün Atomlar Ayni Parçaciklardan Oluşuyor, O Halde Elementleri Farkli Kilan, Sinirsiz çeşitlilikte Maddeyi Oluşturan Nedir?
1- Titanyum
2- Sari Safir
3- Pirit
4- Topaz
5- Mavi Safir
6- Kalsit
7- Bakir
8- Alçi Taşi
9- Flüorit
10- Topaz
11- Talk
12- Demir 13- Zimpara Taşi
14- Kömür
15- Galen
16- Quart
17-barit Sülfüt
18- Feldispat
19- Elmas
20- Apatit
21- Altin
22-feldispat
23- Kaya Tuzu
24- Quartz
Elementlerin Temelde Birbirlerinden Farkli Kilan şey Atomlarinin çekirdeklerindeki Proton Sayilaridir. Burada Görülen Maddeleri Birbirinden Bu Denli Değişik Kilan Işte Bu Farkliliktir.
Elementleri Temelde Birbirlerinden Farkli Kilan şey, Atomlarinin çekirdeklerindeki Proton Sayilaridir. En Hafif Element Olan Hidrojen Atomunda Bir Proton, Ikinci En Hafif Element Olan Helyum Atomunda Iki Proton, Altin Atomunda 79 Proton, Oksijen Atomunda 8 Proton, Demir Atomunda 26 Proton Vardir. Işte Altini Demirden, Demiri Oksijenden Ayiran özellik, Yalnizca Atomlarinin Proton Sayilarindaki Bu Farkliliktir. Soluduğumuz Hava, Vücudumuz, Herhangi Bir Bitki Veya Bir Hayvan Ya Da Uzaydaki Bir Gezegen, Canli-cansiz, Aci-tatli, Kati-sivi Her şey... Bunlarin Hepsi Sonuçta Proton-nötron-elektronlardan Meydana Gelirler.
Fiziksel Varliğin Siniri: Kuarklar
Atomun çekirdeğindeki Proton Ve Nötronlar Kuark Adi Verilen Daha Küçük Parçaciklarin Biraraya Gelmesiyle Oluşurlar. Günümüzden 20 Yil öncesine Kadar Atomlari Oluşturan En Küçük Parçaciklarin Protonlar Ve Nötronlar Olduklari Saniliyordu. Ancak çok Yakin Bir Tarihte, Atomun Içinde Bu Parçaciklari Oluşturan çok Daha Küçük Parçaciklarin Var Olduğu Keşfedildi.
Bu Buluştan Sonra, Atomun Içindeki "alt Parçaciklari" Ve Onlarin Kendilerine Has Hareketlerini Incelemek üzere "parçacik Fiziği" Isimli Bir Fizik Dali Ortaya çikmiştir. Parçacik Fiziğinin Yaptiği Araştirmalar şu Gerçeği Açiğa çikarmiştir: Atomu Oluşturan Proton Ve Nötronlar Da Aslinda "kuark" Adi Verilen Daha Alt Parçaciklardan Oluşmaktadirlar.
Insan Aklinin Kavrama Sinirlarini Aşan Küçüklükteki Protonu Oluşturan Kuarklarin Boyutu Ise Daha Da Hayret Vericidir: 10-18 (0,000000000000000001) Metre.
Protonun Içinde Bulunan Kuarklar Hiçbir şekilde Birbirlerinden çok Fazla Uzaklaştirilamazlar; çünkü, çekirdeğin Içindeki Parçaciklari Bir Arada Tutmaya Yarayan "güçlü Nükleer Kuvvet" Burada Da Etki Etmektedir. Bu Kuvvet, Kuarklar Arasinda Adeta Bir Lastik Bant Gibi Görev Yapar. Kuarklarin Arasi Açildikça Bu Kuvvet Büyür Ve Iki Kuark Birbirinden En Fazla 1 Metrenin Katrilyonda Biri Kadar Uzaklaşabilir. Kuarklar Arasindaki Bu Lastik Bağlar, Güçlü Nükleer Kuvveti Taşiyan Gluonlar Sayesinde Oluşur. Kuarklarla Gluonlar Birbirleriyle Son Derece Güçlü Bir Iletişim Halindedir. Ancak, Bilim Adamlari Bu Iletişimin Nasil Gerçekleştiğini Halen Keşfedememişlerdir.
"parçacik Fiziği" Alaninda Hiç Durmadan Parçaciklar Dünyasini Aydinlatmak Için Araştirmalar Yapilmaktadir. Fakat Insanoğlu, Sahip Olduğu Akil, Bilinç Ve Bilgiye Rağmen Kendisiyle Birlikte Her şeyi Oluşturan özü Ancak Yeni Yeni Keşfedebilmektedir. üstelik Bu özün Içine Girdikçe Konu Daha Da Detaylanmakta, Insan Kuark Ismini Verdiği Parçaciğin 10-18 M.lik Sinirinda Takilmaktadir. Peki Bu Sinirin Da Altinda Ne Vardir?
Atomun Yapisindan Kurak'in Yapisina: Modern Hizlandiricilar Kullanilarak, Atomu Oluşturan En Küçük Parçaciklari Incelemek Mümkündür. üstteki Resim Bu Ilişkiyi Boyutuna Göre Gösteriyor. Bugün Bilim Adamlari Bu Konu Ile Ilgili çeşitli Tezler öne Sürerler, Ama Yukarida Da Belirttiğimiz Gibi Bu Sinir Fiziksel Evrenin Son Noktasidir. Bunun Altinda Bulunacak Olan Her şey Madde Ile Değil, Ancak Enerji Ile Ifade Edilebilir. Asil önemli Olan Nokta Ise, Insanin Tüm Teknolojik Imkanlarina Rağmen Yeni Keşfedebildiği Bir Mekanda çok Büyük Dengelerin, Fizik Kanunlarinin Zaten Bir Saat Gibi Işliyor Olmasidir. üstelik Bu Mekan Evrendeki Tüm Maddenin Ve Insanin Da Yapi Taşini Oluşturan Atomun Içidir.
Insan Ise Kendi Vücudundaki Organlarda, Sistemlerde Her Saniye Işleyen Bu Kusursuz Mekanizmadan Yeni Yeni Haberdar Olmaya Başlamiştir. Bunlari Oluşturan Hücrelerin Mekanizmalarini öğrenmesi Ise Ancak Son Birkaç On Yila Dayanir. Hücrenin Temelindeki Atomlarin, Atomlarin Içindeki Proton Ve Nötronlarin, Ve Bunlarin Da Içindeki Kuarklarin Mekanizmalarindaki üstün Yaratiliş Ise, Inançli Olsun Ya Da Olmasin Herkesi Hayrete Düşürecek Bir Mükemmelliktedir. Burada Asil üzerinde Düşünülmesi Gereken Konu Ise, Tüm Bu Kusursuz Mekanizmalarin Insan Yaşamindaki Her Saniye Boyunca, Insanin Herhangi Bir Müdahalesi Olmadan, Tamamen Kontrolü Dişinda Muntazam Bir şekilde çalişmasidir.
Atomun Diğer Ucu: Elektronlar
Elektronlar Tipki Dünyanin Güneş çevresinde Dönerken, Ayni Zamanda Kendi çevresinde Dönmesi Gibi, Atom çekirdeğinin çevresinde Dönen Parçaciklardir. Ayni, Gezegenlerde Olduğu Gibi Bu Dönüş, Bizim Yörünge Adini Verdiğimiz Yollarda, çok Büyük Bir Düzen Içinde Ve Hiç Durmaksizin Gerçekleşir. Fakat Dünyayla Güneşin Büyüklükleri Arasindaki Oran Ile Atomun Içindeki Oran çok Farklidir. Eğer Elektronlarin Büyüklüğü Ile Dünyanin Büyüklüğü Arasinda Bir Kiyas Yapmak Gerekirse, Bir Atomu Dünya Kadar Büyütsek, Elektron Sadece Bir Elma Boyutuna Gelecektir.19
En Güçlü Mikroskoplarin Bile Göremeyeceği Kadar Küçük Bir Alanda Dönüp-duran Onlarca Elektron, Atomun Içinde çok Karişik Bir Trafik Yaratir. Burada Dikkat çeken En önemli Nokta, çekirdeği Elektrik Yükünden Oluşan Bir Zirh Gibi Kuşatan Bu Elektronlarin Atomun Içinde En Ufak Bir Kazaya Yol Açmamalaridir. üstelik Atomun Içinde Yaşanacak En Ufak Bir Kaza Atom Için Felaket Olabilir. Ama Böyle Bir Kaza Asla Gerçekleşmez; Tüm Işleyiş Mükemmel Bir Düzen Ve Kusursuz Bir Sistem Içinde Devam Eder. çekirdeğin çevresinde Saniyede 1.000 Km. Gibi Akil Almaz Bir Hizla Hiç Durmadan Dönen Elektronlar, Birbirleriyle Bir Kez Bile çarpişmazlar. Birbirlerinden Herhangi Bir Farklari Bulunmayan Bu Elektronlarin Farkli Farkli Yörüngelerde Bulunmalari, Son Derece şaşirticidir Ve "bilinçli Bir Tasarim"in ürünü Olduğu Apaçiktir. Kütleleri Ve Hizlari Birbirlerinden Farkli Olsaydi çekirdeğin Etrafinda Farkli Yörüngelere Dizilmeleri Doğal Karşilanabilirdi. Nitekim Güneş Sistemimiz'deki Gezegenlerin Dizilişi Bu Mantiktadir.
Yukaridaki Resimde Elektronlarin Dalga Hareketine Göre çizdikleri Dört Farkli Yörünge Tipi Gösterilmektedir. Elektronlar Parçacik özelliğine Göre De Gezegenlerin Güneş'in çevresinde Dönmeleri Gibi Yörüngeler çizirler. Fakat Elektronlarin Sahip Olduklari Bu Farkli Hareketler, Onlarin Tam Olarak Tanimlanmasini Engellemektedir.
Yani Birbirinden Kütle Ve Hiz Olarak Tamamen Farkli Olan Gezegenler, Doğal Olarak Güneş'in Etrafinda Farkli Yörüngelere Yerleşmişlerdir. Ama Atomdaki Elektronlarin Durumu Bu Gezegenlerden Tamamen Farklidir. Tipatip Birbirlerinin Benzeri Olan Elektronlarin Niçin çekirdek Etrafinda Farkli Yörüngelere Sahip Olduklari, Bu Yörüngeleri Nasil şaşmadan Takip Ettikleri, Akil Almaz Küçüklükteki Boyutlarda Akil Almaz Büyüklükteki Süratleriyle Nasil çarpişmadiklari Sorulari Bizleri Tek Bir Noktaya Götürür.
