|
Elektron
sözcüğünün kökeni Eski Yunan’a kadar uzanıyor. Eski Yunan
dilinde bu sözcük, yaprak dökmeyen ağaçların
fosilleşmiş sarı reçinesi olan “kehribar (amber)”
anlamına geliyordu. Kehribarın, kuru kumaşa sürtüldüğünde (şimdi
statik elektrik adını verdiğimiz etkiyle) saman çöpü gibi
nesneleri çektiği o zamandan beri biliniyordu. 1600’lü yılların
başında, William Gilbert isimli bir İngiliz fizikçi, kehribar
gibi maddelerin bu ilginç özelliklerini incelerken yeni bir kavram
ortaya attı: “Elektrik”. Gilbert, sürtme sonucu ortaya çıkan
çekim gücüne “elektriksel çekim” adını veriyor ve peşinden
gelecek çalışmaların ilk adımını atıyordu. Elektrik üzerine
çalışan Benjamin Franklin, Alessandro Volta, Georg Simon Ohm gibi
pek çok fizikçi, elektriği üretme ve kullanmanın yolunu geliştirdiler.
Fakat yine de bu çalışmaların hiçbiri elektrik kavramını tam
olarak açıklamaya yetmedi... Ta ki, bundan tam 100 yıl önce,
1897 yılında Joseph John Thomson, o zamana dek sırrı çözülemeyen
bir tür ışın üzerinde çalışırken ‘elektron’ adını
verdiğimiz ilk temel parçacığı keşfedinceye kadar...
Thomson’un keşfi, yalnızca elektriğin doğasını açıklamakla
kalmayacak, o zamana dek üzerinde tartışılması bile düşünülmeyen
pek çok temel kavramın kökünden değişmesine neden olacaktı.
JOSEPH
JOHN THOMSON 18 Aralık 1856 tarihinde Manchester’de doğdu. Henüz
14 yaşındayken, şimdiki adı Manchester Victoria Üniversitesi
olan Owens Koleji’ne başladı. Buradaki matematik hocası ona
Cambridge’deki en prestijli kolejlerden biri olan Trinity
Koleji’ne burs için başvurmasını önerdi. Bursu kazanarak
Trinity’e giden Thomson 1880 yılında yine ünlü bir fizikçi
olan Joseph Larmor’ın ardından ikincilikle okulu bitirdi.
Trinity Koleji’nin isteğiyle orada kalan Thomson, sonradan
elektromanyetik kuvvetler ve atomun yapısını anlamakta kendisine
önemli ipuçları verecek olan matematiksel modeller üzerinde çalışmaya
başladı.
1871 yılında Cambridge’de büyük bir laboratuvar kurulmuş ve
başına, elektrik ve manyetizmanın temel denklemleri olarak kabul
edilen ünlü Maxwell denklemlerini bulan James Clerk Maxwell
getirilmişti. Fizik tarihinde önemli buluşlara sahne olacak bu
laboratuvar Cavendish laboratuvarı idi. Thomson bu laboratuvara
Maxwell ve Lord Rayleigh’den sonra seçilen üçüncü profesör
oldu ve bu onun hayatındaki en önemli dönüm noktalarından biri
oldu.
Thomson, Maxwell’in yalnızca bazı derslerini dinlemişti, ama
Maxwell’in ardından Cavendish profesörü alan Lord Rayleigh ile
birlikte birçok çalışma yapmıştı. 1884 yılında Rayleigh,
Cavendish profesörlüğünden emekliye ayrıldığında, Thomson,
kendi sözleriyle “ciddi sayılabilecek bir çalışması ve
sorumluluğu olmaksızın” profesörlük için başvurdu. Seçilmesi
onun için de sürpriz oldu; henüz 28 yaşındaydı ve seçileceğini
beklemediğini şu sözlerle ifade ediyordu: “Kendimi, hafif takımlarıyla,
görmediği bir noktaya oltasını rastgele fırlatmış ve çekebileceğinden
çok daha ağır bir balık yakalamış balıkçı gibi hissetmiştim.”
Thomson, Cavendish’in başına geçer geçmez, laboratuvarı
yenilemeye ve yeni öğretim yöntemleri ortaya koymaya girişti.
Deneysel fizik konusunda o zamana dek pek deneyimi olmamasına karşın
kısa sürede bunun üstesinden gelmiş ve Cavendish çok sayıda önemli
deneyin yapıldığı bir merkez halini almıştı.
Bu çalışmalar sonucu, Cavendish’te keşifler ardarda geldi.
Thomson’un yönetiminde burada elektromanyetizma ve atomik parçacıklar
üzerine yapılan deneyler 7 Nobel ödülü ve 27 Kraliyet Akademisi
üyeliği getirdi. Thomson’un, ona en büyük ünü kazandıracak
olan elektronu keşfinin öyküsü de bu laboratuvarlarda başladı...
Gizemli
Işınlar
19. yüzyılın ortalarında, İngiltere’nin değişik
yerlerini gezerek bilimsel konferanslar veren bazı kişiler, bugünkü
neon lambalarının atası sayılabilecek bir tür tüp ile
dinleyicileri eğlendiriyorlardı. Ellerindeki cam tüplerin içindeki
havanın büyük kısmı boşaltılmış, iki ucuna elektrodlar
yerleştirilmiş ve bunların uçlarına da teller bağlanmıştı.
Bu tellere yüksek gerilim verildiğinde tüpün içinde harika renk
desenleri oluşuyordu.
Aslında bu ilginç tüplerle ilgili çalışmaların başlangıcı
19. yüzyılın başlarında Michael Faraday’ın çalışmalarına
kadar uzanıyor. Faraday bu garip tüplerle, gazlarda elektriksel yük
boşalımını incelerken bir ışıma gözlemiş ve bundan, tüpteki
havanın boşaltılmasının bir parıltıya neden olduğu sonucunu
çıkarmıştı.
Tüpün yakınına bir mıknatıs getirip yük boşalımı sırasında
ne olacağına bakmayı ilk kez 1858’de Julius Plücker
(1801-1868) akıl etmişti. Mıknatıs, yük boşalımında sapma
oluşturuyordu. Daha sonra yaptığı çalışmalarda tüpün katodu
yakınlarında parlak yeşil bir ışınım görmüş ve mıknatıs
kullanarak bu ışık lekelerinin yerini değiştirmeyi başarmıştı.
Fakat tüpün havasını yeterince boşaltamadığı için daha
ileri gidememişti.
1869’da Plücker’in öğrencisi Johann Hittorf (1824-1914) daha
başarılı oldu. Çünkü aradaki yıllar cıvalı pompaların
kullanılmasına olanak sağlayacak ve tüp böylece daha iyi boşaltılabilecekti.
Hittorf, katotun karşısına yerleştirilen bir nesnenin gölgesini
elde etmiş ve bundan da yük boşalımının katottan kaynaklandığı
sonucunu çıkarmıştı. “Kathodenstrahlen” yani “katot
ışınları” adı 1876’da E. Goldstein (1859-1930) tarafından
kondu. 1879’da William Crookes, kendi bulduğu daha gelişmiş bir
pompa ile boşalttığı tüplerdeki katot ışınlarının
sistematik incelemesini yaptı.
Tüm bu çalışmalar sonucunda ortaya çıkan; katot ışınlarının
havası iyice alınmış bir tüpün katodundan geldiği, tüpün
karşı duvarına çarpıp orayı ışıttığı, önlerine çıkan
nesnelerin keskin gölgeler vermesinden açıkca düz doğrultuda
ilerlediği ve kimse emin olmasa da, mıknatıs tarafından saptırıldığıydı...
Peki bu ışınlar ne olabilirdi? O zaman yaygın olan bir görüşe
göre, bu ışınlar ışığın hareket etmesi için gerekli ortam
olarak kabul edilen ve “eter” adı verilen görünmez akışkanda
hareket ediyordu; dolayısıyla bu ışınlar ışık dalgalarıyla
benzer olabilirdi. Diğer olasılık ise bunların ışık gibi
dalga değil, parçacık olduklarıydı. Bu konu fizikçileri
“dalga mı parçacık mı” tartışmasına sürüklemişti. İlginç
olan bu tartışmanın ulusal sınırlarla kamplara ayrılmış gibi
görünmesiydi. 1892’de Heinrich Hertz, deneysel kanıtlarıyla,
katot ışınlarının parçacık olamayacaklarını, dalga olmaları
gerektiğini savundu. Gustav Heinrich Wiedemann (1826-1899),
Goldstein ve tüm Alman fizikçilerinin görüşü de bu yöndeydi.
Ancak İngiltere’de Crookes, bu ışınların elektrik yüklü parçacıklar
olduğunda ısrar ediyordu. Kelvin, J.J. Thomson ve diğer tüm İngiliz
fizikçiler de bu görüşü desteklediler. Kısacası Alman fizikçiler
“dalga”, İngiliz fizikçiler ise “parçacık” diyorlardı.
Bu belirsizliği çözmek için daha güvenilir deneylere gereksinim
vardı. Camın kenarına mıknatıs yaklaştırıldığında ışınların
saptığı biliniyordu; yani ışınlar manyetik alandan
etkileniyordu. Ancak, Heinrich Hertz, katot ışınları tüpünün
içinde metal plakalar yardımıyla oluşturduğu elektrik alandan
bu ışınları geçirdiğinde bir sapma gözlememişti, yani
elektrik alandan etkilenmiyor ve elektriksel olarak yüksüz gibi
davranıyorlardı. Hertz ve öğrencisi Philip Lennard, bu ışınların
yolu üzerine ince bir metal folyo yerleştirdiler ve camın hâlâ
parıldadığını gözlediler; ışınlar folyodan geçiyorlardı!
Bu da ışınların dalga olması gerektiği savını doğruluyordu.
Fakat başka bazı deneyler bunların parçacık olduğu yönündeki
şüpheleri destekliyordu. Örneğin Fransa’da Jean Perrin katot
ışınlarını eksi yüklü olduklarının deneysel olarak kanıtlamıştı.
Perrin, iyi boşaltılmış bir tüpte ürettiği katot ışınlarını
Faraday kafesine gönderdi ve eksi yük taşıdıklarını gösterdi.
Bir mıknatısla saptırılabiliyor ve mıknatısın hareketine bağlı
olarak yönlendirilebiliyordu.
1897 yılının ocak ayında, Almanya’da Emil Wiechert, şaşırtıcı
bir ölçüm yaptı. Bu ışınların yüklerinin kütlelerine oranını
ölçtü ve bu oranın en küçük yüklü atomunkinden binlerce kat
daha az olduğunu belirledi. Bu sonucu değerlendiren Lennard’a göre
bu ışınlar eğer parçacıksa kütleleri çok küçük olmalıydı.
İşte tam bu sıralarda, Thomson da Cavendish’te bu garip ışınlarla
uğraşmaktaydı... Katot ışınları ile ilgili tüm çalışmaları
dikkatle izleyen Thomson, bazı eski deneyleri daha dikkatli olarak
tekrar yaptı. Ancak verileri biraraya getirdiğinde çarpıcı bir
sonuç onu bekliyordu: Katot ışınları yalnızca sıradan parçacıklar
değil, aslında o zamana dek bölünemez olduğu düşünülen
atomun yapı taşlarıydı, yani evrendeki tüm maddenin uzun süredir
aranan temel birimi...
Thomson’a göre atom, maddenin temel yapıtaşı değildi; atomun
kendisi de küçük temel öğelerden oluşuyordu. Thomson, katot
ışınlarının, atomların bu çok küçük parçacıklarının akışı
gibi düşünülebileceğini iddia ediyordu. Yaptığı üç önemli
deney onu bu sonuca götürmüştü.
Bu deneylerden ilkinde Thomson, Perrin’in 1895 yılında yaptığı
deneyi biraz farklı olarak yineledi. Thomson, uçlarında, birer çift
yarığa sahip metal silindirler bulunan bir katot ışınları tüpü
yaptı. Bu silindirler, elektrik yüklerini yakalayıp ölçmeye
yarayan bir elektrometreye bağlanmışlardı. Thomson, ışınları
bir mıknatıs yardımıyla saptırarak yükü bu ışınlardan ayırabileceğini
görmek istiyordu. Işınlar, silindirlerdeki yarığa girdiklerinde
elektrometre çok büyük miktarda eksi elektrik yükü ölçüyor,
fakat mıknatıs tarafından saptırıldıktan sonra, diğer uçtaki
silindirde elektrometre hiç eletrik yükü ölçmüyordu, yani hiç
bir yük bu uçtaki yarığa ulaşmıyordu. Her nasılsa, eksi
elektrik yükleri ve katot ışınları birbirlerine yapışıyor ve
bunları birbirlerinden ayırmak mümkün olmuyordu.
Daha önce yapılan deneylerde, elektrik alanında katot ışınları
saptırılamamıştı. Fakat Thomson şimdi yeni bir yaklaşım öne
sürüyordu. Normalde, yüklü bir parçacık elektrik alanının içinde
hareket ederse sapar, fakat etrafı bir iletkenle çevriliyse bu
olmaz. Thomson bundan hareketle, tüpte kalan az miktardaki gazın
katot ışınları tarafından elektriksel iletkene dönüştürüldüğünü,
yüklerin bu nedenle elektrik alanda sapmadığını düşündü.
Bunu denemek için, tüpteki gazın tamamını boşaltmaya çalıştı
ve böylece katot ışınlarının elektrik alanda da saptıklarını
gözledi.
Thomson bu iki deneyinin sonuçlarını şöyle bildiriyordu:
“Katot ışınlarının madde parçacıklar tarafından taşınan
eksi elektrik yükleri olduğunu kabul etmekten kaçış olmadığını
gördüm”. Ve onu sonuca götürecek sorularla devam ediyordu:
“Bu parçacıklar neydi? Atom mu, molekül mü yoksa maddenin daha
küçük birer parçası mı?” Thomson’un üçüncü deneyi, bu
parçacıkların temel özelliklerini belirlemenin yolunu bulmak içindi.
Herhangi bir parçacığın doğrudan kütlesini ya da elektriksel yükünü
ölçemese de, manyetik alanda ışınların ne kadarının saptığını
ve ne kadar enerji taşıdıklarını ölçebiliyordu. İşte bu
veriler yardımıyla bir parçacığın yükünün kütlesine oranını
hesapladı. Bunu farklı gazların kullanıldığı çok sayıda tüp
kullanarak tekrarladı.
Sonuçlar son derece şaşırtıcıydı. Bir yıl önce Emil
Wiechert’in söylediği gibi, katot ışınlarının yük/kütle
oranı, yüklü bir hidrojen atomunun yük/kütle oranından birkaç
bin kez daha küçüktü. Buna göre, ya katot ışınlarının yükü
yüklü bir atoma oranla çok fazlaydı ya da bu ışınlar yüküne
göre şaşırtıcı derecede hafifti.
Bu olasılıklardan hangisinin doğru olduğu Philip Lennard tarafından
açıklığa kavuşturuldu. Lennard, katot ışınlarının gaza nasıl
nüfuz ettiğini denerken, herhangi bir atomun kütlesinden çok
daha küçük kütleye sahip parçacıklar olduklarını gösterdi.
Kanıt o sıralar kesinlikten uzaktı, ancak daha sonraları yapılan
deneyler bu sonucu kesinleştirdi.
Thomson varsayımını açık olarak şöyle ifade ediyordu:
“Katot ışınları sözkonusu olduğunda, maddenin yeni bir
haliyle karşı karşıya kalıyoruz. Öyle bir hal ki, madde, sıradan
gaz haline göre çok daha ileri aşamalarına kadar alt bileşenlerine
indirgenebiliyor. Böylece, tüm kimyasal elementlerin yapılmış
oldukları, tek tip bir alt bileşenle yüz yüze kalıyoruz.”
Thomson, 1897 yılında yaptığı bu deneylere dayanarak katot
ışınları ile ilgili 3 önemli varsayım ileri sürdü:
1. Katot ışınları yüklü parçacıklardır. (Bu parçacıklara
“korpüskül” diyordu)
2. Bu korpüsküller atomun yapıtaşlarıdır.
3. Bu korpüsküller yalnızca atomun yapıtaşlarıdır.
Thomson’un bu varsayımlarına ilk başta şüpheyle yaklaşıldı.
Özellikle ikinci ve üçüncü varsayımlar çok tartışmalıydı.
Bunu yıllar sonra Thomson şöyle anlatıyordu: “Başlarda,
atomlardan daha küçük bu gibi cisimlerin varlığına inanan pek
az insan vardı. Hatta, verdiğim bir konferansın izleyicileri arasında
bulunan ünlü bir fizikçi sonradan bana ‘Bizimle dalga geçiyormuşsunuz
gibi geldi’ demişti”.
Bu ‘korpüsküller’e kısa bir süre sonra yeni bir isim yakıştırıldı:
“Elektron”. Bu sözcük ilk kez 1891 yılında G. Johnstone
Stoney tarafından kullanılmıştı. Stoney “elektron”u, bazı
kimyasal maddelerden elektrik akımı geçirdiği deneylerinde bulduğu
yük birimine isim olarak yakıştırmıştı. Terimi bu anlamda ilk
kez Thomson’un Cambridge’deki sınıf arkadaşı Joseph Larmor
kullanmıştı. Larmor, elektronu eter içinde bir olgu olarak tanımladığı
bir de teori ortaya atmıştı. Fakat teorisi, elektronu atomun bir
parçası olarak tanımlamıyordu. 1897 yılında ise İrlandalı
fizikçi George Francis FitzGerald, Thomson’un parçacıklarının
(korpüsküllerinin) gerçekten “serbest elektronlar” olduğunu
öneriyor, fakat bunu Thomson’un değil Larmor’un teorisiyle açıklıyordu.
Daha sonraları anlamlarındaki ufak tefek değişiklerle birlikte,
Thomson’un ikinci ve üçüncü varsayımları da kabul gördü.
Thomson, Lennard ve başkalarının 1897 yılı boyunca yaptığı
deneyler bazı belirsizlikleri ortadan kaldırmaya yeterli olmadı.
Fakat izleyen yıllar boyunca yapılan başka deneyler tam olarak
her şeyi açıklıyordu. Ve atom fiilen olmasa da teorik olarak bölünüyordu!..
Atomun maddenin temel yapıtaşı olmayıp onu oluşturan daha temel
birimlerin ortaya çıkması, atom hakkında yeni teoriler geliştirmeyi
gerekli kılıyordu. Thomson’un dediği gibi atomlar yalnızca
elektronlardan oluşuyorsa, bu parçacıklar atomu nasıl oluşturuyordu?
Thomson bunun için bir atom modeli öne sürdü: Thomson’a göre
atom, binlerce minik eksi elektrik yüklü parçacığın, kütlesiz
bir artı yük bulutunun içinde kümelendiği bir yapıydı. Bu
modele “üzümlü kek” adını vermişti. Bir süre sonra bu
teorinin yanlış olduğu kendi öğrencisi olan Ernest Rutherford
tarafından gösterildi. Rutherford, farklı parçacık demetleri
kullanarak, atomun küçük bir çekirdeğe sahip olduğuna ilişkin
kanıtlar buldu. Rutherford, atomun Güneş Sistemi’nin küçük
bir benzeri olduğunu, yani ortada artı yüklü çekirdek ve etrafını
çevreleyen birkaç elektrondan oluştuğunu öne sürdü. Bu çekirdeğin
proton ve nötron adı verilen ve elektronlardan çok daha ağır
olan parçacıklardan oluştuğu sonradan ortaya çıktı!
Elektronun bulunuşundan sonra, yanıtlanmamış çok
soru kalmıştı. Fakat atomların elektron içerdiklerinin keşfinden
sonra fizikçiler, atomun yapısı ile ilgili çalışmalara yöneldiler
ve o günden bu yana çok önemli sonuçlar elde ettiler. Elektron,
uzun bir liste oluşturan temel parçacıklardan yalnızca ilk keşfedileniydi.
Daha sonraları fotonlar, muonlar, kuarklar ve daha pek çok
atom-altı temel parçacık bulundu.
Bugün büyük hızlandırıcılarda bu türden sayısız parçacık
deneyleri yapılıyor ve bu deneyler sonucunda belki de evrenin yapısının
açıklanmasına yardımcı olacak ipuçları aranıyor.
Elektronlar, temel parçacıklar ailesinin yalnızca en iyi bilinen
üyelerinden biri. Çok küçük boyutlardaki tüm bu parçacıkların
yükleri, kütleleri var ve “spin” adı verilen ilginç özelliklere
sahipler. Bu parçacıkların neden bu tür özelliklere sahip
olduklarının açıklanması ise gelecek yüzyılın en önemli araştırma
konusu...
Nedir
Bu Elektron?
Elektron, bulunduğu dönemde, doğal olarak bir tanecik yani
fiziksel bir nesne olarak düşünülmüştü. Dolayısıyla Newton
yasalarınca belirlenmiş yörüngeler çizmesi gerektiği sanılıyordu.
Yüzyılımızın başında fizikçiler, bir atomun elektriksel
temel bileşenlerden oluşumunu, tümüyle Newton mekaniğinin bir
problemi biçiminde ele aldı. Bu görüş, çeşitli gezegensel
modellerin geliştirilmesine yol açtı. Fakat, bu modellerden hiçbiri
elektorunun özelliklerini tam olarak açıklayamadı.
Doğru modellerin ortaya çıkması ancak elektronu yalnızca parçacık
değil aynı zamanda bir dalga olarak düşünmekle mümkün
olabildi. İlk başlarda yalnızca bir varsayım olan bu düşünce
deneylerle doğrulandı. Örneğin, 1927 yılında Thomson’un oğlu
G. P. Thomson, bir dalga özelliği olan kırınım deneyini
elektronlar ile gerçekleştirdi. Bu aynı zamanda, 1924 yılında
Louis de Broglie’nin kuramsal olarak öne sürdüğü dalga-parçacık
ikiliğinin de (duality) deneysel kanıtıydı. de Broglie bağlantısı,
elektronunun l ile ifade edilen karakteristik dalgaboyunu, bir parçacık
özelliği olan ve p ile gösterilen momentumuna h Planck sabitiyle
bağlayan l=h/p bağıntısıdır. Bu, atomun daha ileri ve karmaşık
bir kuramı olan dalga mekaniğinin en önemli bağıntısıdır.
Dalga mekaniği teorisine göre, elektronlar çekirdeğin etrafında
belli yörüngelere sahip değiller; uzayda belli bir noktada,
elektronun bulunma olasılığını veren ve matematiksel olarak gösterilebilen
bir dalga fonksiyonu ile ifade ediliyor. Yani, elektronun belli bir
yörüngede bulunduğu ancak yüksek bir olasılıkla verilebiliyor.
Buna göre eski teorideki kesinlik, dalga fonksiyonu ile belirlenen
istatistiksel bir olasılığa dönüşüyor.
Kısacası elektron ne dalga ne de parçacıktır, aslında her iki
niteliği bünyesinde birarada taşıyan bir kuantum nesnesidir. Bu,
aslında klasik Newton fiziğinden kuantum mekaniğine geçişle açıklığa
kavuşan önemli bulgulardan biri. Kuantum mekaniği, klasik düşünüşle
yanıtı bulunamayan pek çok sorun gibi atom modeli için de doğru
bir model geliştirdi. Buna göre elektronlar çekirdek etrafında
gezegen benzeri sabit yörüngelerde bulunmuyorlar, yalnızca
herhangi bir anda belli bir konumda bulunma olasılığıyla
belirlenebilen bir dağılım sergiliyorlar. Yani elektron, çekirdeğin
etrafında, bir yerde bulunma olasılığının yoğunluğuyla ayırt
edici özellik kazanan bir nesne.
Elektronun kütlesi ve yükü dışındaki en önemli ayırt edici
özelliği, klasik fizikte eşdeğeri bulunmayan ve vektörel bir büyüklükle
ifade edilen “spin” adlı özgün manyetik momentidir. Bu da
1925 yılında Uhlenbeck ve Goudsmit isimli iki fizikçi tarafından
öne sürüldü.
Bugün kabul edilen kuramın bize söylediği, elektronun doğal
elektrik yükü taşıyan leptonlar sınıfından bir temel parçacık
olduğu. Diğer temel parçacıklar gibi elektron da “pozitron”
olarak adlandırılan bir karşıt parçacığa sahip. 9 x 10-31 kg
lık kütlesiyle atomun diğer bir elemanı olan protondan yaklaşık
2000 kez daha hafif. Bir başka deyişle, minik bir tuz zerreciğinin
milyon kere milyonda biri. Elektronun taşıdığı yük miktarı
ise 1,6 x 10-19 Coulomb. Referans yük olarak kabul edilen bu niceliğe
1 elektrostatik yük birimi denir.
Elektronun bulunduğu günden bu yana, fizikte kuramsal birçok konu
oluştu ve kuantum mekaniği, antimadde kuramı gibi 20. yüzyılın
çoğu kuramları da çağdaş elektron kavramı üzerine kuruldu.
Modern
Teknoloji ve Elektron
Fizikte, kimyada, mühendislikte ve iletişimde yaşanan gelişmelerin
temeli elektronun bulunuşuna dayanıyor demek pek yanlış sayılmaz.
Elektronun modern teknolojiye kazandırdığı en büyük atılım
“elektronik” devrimdir. Atomun yapısı ve elektronun bundaki
rolünün anlaşılması, bilim adamlarının belli elementler,
kimyasal maddeler ve malzemeler hakkında yepyeni bilgiler
edinmesini sağladı. Özellikle, bir elementin başka bir elementle
elektron alışverişi sonucunda, malzemelerin elektriksel
iletkenlik özelliklerini değiştirebileceğinin keşfi, yarı-iletken
teknolojisi ile transistörler ve mikroçipler gibi elektronik aygıtların
gelişmesini olanaklı kıldı. Bu yüzyılımıza damgasını vuran
“elektronik” devrimini beraberinde getirdi.
Telefon, radyo, televizyon, bilgisayar ve daha pek çok aygıt varlıklarını
elektron ve onun hareketine borçlular. Çünkü bu aygıtların çalışmasını
sağlayan elektrik adını verdiğimiz şey, elektronların kablolar
aracılığıyla taşınmasından başka bir şey değil.
Elektronun kimya bilimindeki rolü de küçümsenemez. Atomun yapısının
anlaşılmasıyla farklı atomlar, dolayısıyla farklı
elementlerin varlığı ortaya çıktı. Bu elementlerin bulunup sınıflandırılmasıyla
kimyacılar farklı elementlerin atomlarını biraraya getirerek
yeni malzemeler üretme şansına sahip oldular. Bugün kullandığımız
modern plastikler, polimerler ve ileri teknoloji ürünü malzemeler
tüm bu çalışmaların sonucudur.
Kuşkusuz örnekler daha uzatılabilir. Ancak buna dergimizin
sayfaları yetmez. Yüzyıl önce keşfedilen elektron adlı bu
minik parçacığın yaşamımıza olan etkilerini görmek için
yalnızca bulunduğumuz yerden etrafımıza bir göz atmak yeterli.
Eğer elektron hakkındaki bilgilerimiz olmasaydı, bugünkü yaşamımız
çok daha farklı olacaktı.
İlhami
Buğdaycı
Konu
Danışmanı: Tekin Dereli
Prof. Dr., ODTÜ Fizik Bölümü
Kaynaklar
The World
Book Encyclopedia of Science, Physics Today, Chicago 1992
Rechrenberg,
H., “Electron in Physics”, European Journal of Physics, ½ubat
1997 Segré,
E., X-ışınlarından Kuarklara, Çeviri: Çağlar Tuncay, İstanbul
1995 www.aip.org
|