Eğer bir afette bütün bilimsel birikim yok olacak ve sadece bir cümle gelecek nesillere aktarılacak olsaydı hangi cümle en az kelimeyle en fazla bilgiyi içerebilirdi? Nobel ödüllü Amerikalı Teorik fizikçi Richard Feynman’a göre bu cümle bütün maddelerin atomlardan oluşmuş olduğunu söyleyen cümle.
Gerçekten biraz hayal gücü biraz da düşünmeyle bu tek cümlede dünya hakkında ne kadar fazla bilgi olduğunu görebiliyoruz. 20. Ve 21.yy’ın teknolojisinin büyük bir bölümü atom ve atom altı parçacıklarla geliştirildi. Nükleer enerji ve bilgisayar teknolojisini düşünseniz yeter.
Atomu anlamak ve bilmek çok önemli. Bu yüzden fizikte beni en çok etkileyen iki tane kavram var. Biri evrenin inanılmaz büyüklüğü ikincisi ise atomun akıl almaz küçüklüğü.
Eskiden maddenin sonsuza kadar bölünebileceği sanılırdı. Ancak daha sonra işin aslının böyle olmadığı her şeyin temel yapıtaşlarından oluştuğu anlaşıldı.
Atomlar.
Peki size bir soru; bir atom ne kadar küçük olabilir? Mesela bu tuz tanesinde kaç tane atom vardır? Bin tane mi? Hayır. 10 bin tane mi? Hayır. Yoksa 100 bin mi? Maalesef. Belki de milyondur. En iyisi gelin biz yine bir yolculuğa çıkalım.
İçindekiler
Atomun Bilimsel Olarak Ortaya Konması
Atom kavramı, önceden hep tartışılan, gerçekliği inkâr edilen bir kavram olsa da özellikle 19. Yüzyılın ortalarında buharlı makinelerin devrimiyle önem kazanmaya başladı. 1905 yılına gelindiğinde ise genç bir bilim adamının yayınladığı makaleyle artık atomun inkâr edilemez ve çürütülemez bir şekilde gerçek olduğu ortaya konmuş oldu.
Bu genç bilim adamını tanıyorsunuz. Albert Einstein.
İnanılmaz Küçüklüğü
Einstein’ın makalesi sadece basit bir makale olmanın çok ötesine geçti. Kusursuz bir matematikle atomun boyutunu da ortaya çıkardı. Ve bu akıl almaz derecede küçük bir boyuttu. Milimetrenin on milyonda biri kadar.
Bir saç teli, çıplak gözün görebileceği en ince şeylerden biri. Ancak bir milyon atomdan daha geniş. Bir başka ifadeyle ise bir bardak sudaki atom sayısı bütün okyanusları bardaklara doldurduğumuz zamanki, bardak sayısından daha fazladır.
Kafanız karıştı değil mi? Daha doğrusu atomun küçüklüğünü aklımızın algılaması oldukça güç. Aynı evrenin büyüklüğünü algılamamızdaki güçlük gibi.
Bir insan vücudunda yaklaşık 10 üzeri 28 kadar atom bulunur. Yani katrilyon kere trilyon kadar. 1’in yanına 28 tane sıfır eklemek. Eğer vücudumuzdaki her atom, bir mercimek tanesi büyüklüğünde olsaydı, sadece kafamız dünya büyüklüğünde olurdu.
Atomun ne kadar küçük olduğunu biraz olsun anlamaya çalıştık. Ancak bir de atomun çekirdeği var. Bu atomun kendisinden çok ama çok daha küçük bir kavram. Ancak bir o kadar da ağır. Öyle ki bir atomun çekirdeği ve onun etrafında dönen elektronlar atomun sadece %0,00000000000001’ini oluşturur. Eğer atom çekirdeği bir futbol topu büyüklüğünde olsaydı, en yakın elektron 800 metre uzaktaki bir yörüngede olurdu. Geri kalan alanda ise bildiğimiz madde anlamında hiçbir şey olmazdı.
Atomlar Çoğunlukla Boşluktan Meydana Gelir
Atom çekirdeği ve elektronlar atomun o kadar küçük bir kısmını oluştururlar ki eğer kalan boşluğu atacak olsaydık Dubai’deki Burj Khalifa binasının bir nohut tanesi kadar kaldığını görürdük. Başka bir deyişle, vücudumuzdaki bütün atomların, boşluk kısımlarını çekip çıkarsaydık, bir toz tanesi kadar kalırdık. Tabii ki ağırlığımız aynı olurdu. Bu işlemi bütün insan ırkına uygulasaydık, 8 milyar insan bir elmanın içine sığardı.
Atomun Yapısı
Peki atomlar neyden yapılmıştır?
Öncelikle birçoğumuzun okullarda genellikle öğrendiği bu atom modeli fizikçi Niels Bohr’un atom modelidir. Ancak atomların tam olarak neye benzediğini bilmiyoruz. Bu model sadece anlamamızı kolaylaştırıyor.
Bir atom üç değişik ana parçacıktan oluşur. Bunlar; proton, nötron ve elektrondur. Proton ve nötronlar atomun çekirdeğini oluştururlar. Ve doğanın 4 temel kuvvetinden biri olan güçlü nükleer kuvvet sayesinde, pozitif yüklü protonlar, nötronların da yardımıyla birbirini itmeden çekirdekte bir arada durabilirler. Elektronlar ise atom çekirdeğinin etrafında saniyede 2200 km hızla dönen parçacıklardır. Bu hız, 1 saniyede Bursa ile İstanbul arasındaki mesafeyi 22 defa almanıza yeter. Ve o kadar hafiflerdir ki bir protonun kütlesi bir elektronun 1836 katıdır.
Evrendeki Atom Sayısı
Gördüğünüz gibi arkadaşlar atom o kadar küçük ki verdiğimiz örnekleri tasavvur etmekte dahi zorlanıyoruz. Ancak şaşırtıcı bir şekilde evrendeki atom sayısı hakkında bir fikrimiz var.
Evrenin uçsuz bucaksız büyüklüğü ve atomun aşırı derecede küçüklüğü göz önünde tutulursa doğal olarak bu çok uçuk bir sayı. Gözlemlenebilir evrende 1078 ila 1082 atom vardır. 1’in ardında 82 tane sıfır düşünün. Trilyon kere trilyon kere trilyon kere trilyon kere trilyon kere trilyon kere trilyon atom eder.
Gerçekten inanılmaz.
Elementler ve Atomun Gücü
Atomlar evrendeki tüm maddelerin yapıtaşı. Doğada bulunan 92 element var ve günümüzde nükleer laboratuvarlarda üretilenlerle birlikte toplam 118 element olduğu biliniyor. Buna rağmen her elementin atomu bir başka elementle aynı üç yapı taşından meydana geliyor.
Bu sizce de çok enteresan değil mi?
Mesela bir proton ve bir elektron, bir hidrojen atomunu oluşturur. 2 proton, 2 nötron ve 2 elektron olduğunda ise helyum atomu meydana gelir. 6 proton, 6 nötron ve 6 elektron ile insan vücudunda en çok bulunan ikinci element olan karbon ve 8 proton, 8 nötron, 8 elektronla ise insan vücudunda bolluk bakımından en çok bulunan, oksijen atomu meydana gelir.
Ne kadar garip değil mi? Evrendeki her maddenin kaynağında aynı parçacıklar yatıyor.
Peki sadece bu parçacıkların sayısı değişerek nasıl oluyor da bu kadar farklı kimyasal özellikler gösterebiliyorlar? Kimisi gaz halinde, kimisi sıvı halde, kimisi ise katı. Kimi sarı, kimi gri. Kimi yaşamımız için vazgeçilmez. Kimisi ise öldürücü derecede radyoaktif.
Atom küçük ama atomun küçüklüğünü hafife almayın. Nükleer reaktörlerde ve atom bombası yapımında kullanılan uranyumun, sadece bir atomunun parçalanması bir kum tanesini hareket ettirebilecek enerji ortaya çıkarır. Bu aynı bir futbol topuna vurup aya göndermeye ve o topun ayı yörüngesinden çıkarmasına benzer.
Sonuç:
Bugün atom hakkında çok şey bilsek de daha öğreneceğimiz çok şey var. Tek bir atomun nasıl davrandığını, bölünebildiğini ya da birleştirilebildiğini biliyoruz. Hatta atom altı düzeyde daha fazlasından da haberdarız.
Peki hepimizi meydana getiren bu atomlar nereden geldiler? Günümüz bilimi onların nerede meydana geldiğini açıklayabiliyor. Elementlerin dünyada oluşmadığını biliyoruz. Bazıları evrenin ilk zamanlarından beri vardı. Mesela hidrojen atomu. Ama bazılarının oluşması için öyle ekstrem koşullar gerekiyor ki bırakın dünyada oluşmasını, evrenin ilk zamanlarındaki yüksek sıcaklık bile onları oluşturmaya yetmedi.
O zaman gelin bir sonraki videoda elementlerin nerede ve nasıl oluştuğunu inceleyelim. Şimdilik hoşça kalın.
Kaynaklar ve İleri Okuma:
Kurzgesagt – Atom ne kadar küçüktür?
https://www.britannica.com/science/atom/Orbits-and-energy-levels
