Atom denildiğinde gözünüzde canlanan bir resim var ya, hani ortada bir çekirdek olan ve onun etrafında, güneşin çevresindeki gezegenleri andıran elektronların gezindiği? İşte o resmin hayatımıza girmesinin yüzüncü yıl dönümünü kutluyoruz bu ay. 1913 yılının temmuz ayında, Danimarkalı fizikçi Niels Bohr’un, güneş sistemini andıran atom fikrini ilk olarak açıkladığı üç makalesinin yayımlanmasının üzerinden tam yüz yıl geçmiş.

Niels Bohr

Niels Bohr

Bizler için bu kadar kanıksanmış bir fikrin, yirminci yüzyılın başlarında henüz bilinmiyor olduğunu fark etmek şaşırtıcı geliyor olabilir. Aslında yirminci yüzyılın başları, bırakın Bohr’un teferruatlı atom fikrini, atomun yapısına dair ilk fikirlerin bile insanların hayatına yeni yeni girmeye başladığı bir dönem.

Atomun yapısına dair ilk önemli düşünce, İngiliz bir bilim insanı, Joseph John Thomson’dan geliyor. Thomson 1897 yılında elektronu keşfederek, atomun eksi ve artı yüklü parçacıklardan meydana geldiğini iddia eden bir model geliştiriyor. Fakat, eksi yüklü parçacıkların artı yüklü kütle içinde, üzümlü kekin üzümleri gibi dağıldığını ileri süren bu fikir sadece birkaç sene ayakta kalabiliyor. Çünkü birkaç sene sonra, yine İngiliz bir meslektaşı, Ernest Rutherford, yaptığı deneylerle atomun büyük ölçüde boşluktan meydana geldiğini gösteriyor. Evet, yanlış okumadınız, boşluktan. Rutherford bu keşfin üzerine, atomun merkezinde artı yüklü bir çekirdeğin olduğu ve çekirdeğin çevresinde, lambanın etrafında uçuşan pervaneleri andıran minik elektronların gezindiği yeni bir atom tarifi de yapıyor.

İşte Niels Bohr’un oyuna dahil olduğu kısım burası. Rutherford’un laboratuvarında bir dönem çalışan Bohr, Rutherford’un modelinde bazı tutarsızlıklar olduğu fark ediyor: Klasik fizik kanunlarına göre, çekirdek etrafında rasgele gezinen elektronların nihayetinde çekirdeğe ulaşmasıyla atomun çökmesi gerekiyor. Rutherford’un modelinde ise, atomun yapısını nasıl koruyabildiği ile ilgili bir açıklama bulunmuyor. Bohr, bu tutarsızlığın üstesinden gelmek için, klasik fizik yerine o dönemde yeni filizlenmeye başlayan kuantum fiziğine dönerek, yepyeni bir atom fikri geliştirme yoluna gidiyor.

Bohr’un modeline göre elektronlar, çekirdek etrafında rasgele gezinmek yerine, çekirdeğe belli mesafelerde duran ve orbital adı verilen, gezegen yörüngelerine benzetebileceğimiz enerji seviyelerinde konumlanıyorlar. Her orbital farklı bir enerji seviyesinde olduğu için, elektronlar enerji alarak ya da vererek bir orbitalden diğerine geçebiliyorlar.

CERN'in kurucularından Niels Bohr, Proton Senkrotron'unun açışında (Resim: CERN)

CERN’in kurucularından Niels Bohr, Proton Senkrotron’unun açışında (Resim: CERN)

Bugün, bilimin modern görüşü perspektifinden baktığımızda, Bohr’un modelinde de birçok eksik olduğunu görebiliyoruz. Örneğin, elektronların gezegen yörüngesini andıran orbitallerde konumlandıkları düşüncesinin aksine, modern fizik bize bir elektronun bir zaman diliminde hangi konumda olduğunu bilmemizin imkansız olduğunu gösteriyor. Bu nedenle artık bu orbitalleri, elektronların bulunabileceği olasılık bulutları olarak tarif ediyoruz.

Bohr’un tarifi artık meşruiyetini kaybetmiş gibi görünse de, bilim tarihi açısından önemi çok büyük. Çünkü atom altı fizik teorilerinin ve maddenin yapısına dair kavrayışımızın gelişmesinde çok önemli bir adım olarak görülüyor Bohr atom modeli. Örneğin atomların nasıl ışık yayabildikleri ve absorbe edebildikleri, atomların kimyasal bağ kurarak nasıl molekülleri meydana getirebildikleri ve elektrik iletkenliği, Bohr’un katkıları sayesinde açıklanabilir hale geliyor.

Biz de, Bohr modelinin yüzüncü yıldönümü vesilesiyle, bilime bu ölçüde büyük katkı yapabilen nadir bilim insanlarından biri olan Niels Bohr’u sizlere anımsatmak istiyoruz.

Kaynaklar:

  1. CERN
  2. CERN Courier
  3. Wikipedia: J.J. Thomson
  4. Wikipedia: Ernest Rutherford
  5. Wikipedia: Niels Bohr

Yazar hakkında

Arda Çetin

Mühendishane içeriği Arda Çetin tarafından hazılanıyor. Ayrıntılı bilgi için bu bağlantıyı takip edebilirsiniz.