Atom Nedir

Atom nedir? "Maddenin en küçük yapitasi! Peki, "madde" nedir? Elle tutup gözle gördügümüz her sey! Aslinda, dogru olmasina dogru bu yanitlarin hepsi ama biraz eksik... Örnegin ben bir maddeyim; yani benim de en küçük yapitasim atomlar. Yani atom denen minik "yaratiklar"dan olustum. Ayni sekilde yedigimiz elma, oturdugumuz sandalye, yazi yazdigimiz kalem ve hatta onun mürekkebi, içtigimiz su, soludugumuz hava... Bunlarin hepsi madde ve hepsi de atomlardan olusmus. Peki nedir bu atom? Etrafimizda gördügümüz tüm maddelerden sorumlu bu "minik" nesneler neye benzer? Herseyden önemlisi, acaba onlarin da yapitaslari var mi?

Aslina bakarsaniz, bu sorular yüzyillar öncesinden de sorulmus. Hatta "atom" sözcügünün ilk ortaya çikisi I.Ö. 460 yilina kadar uzaniyor. O dönemde yasamis Demokritus adli bir filozof, bir elmayi örnek vererek atomu ve anlamini açiklamis: Bir elma alin ve onu ikiye bölün. Sonra bu yarim elmalardan birini tekrar ikiye bölün ve böylece sürdürün... Demokritus'a göre, bu sekilde yarim parçalari bölmeye devam ederseniz, sonunda öyle bir an gelecek ki, artik bölemeyeceginiz kadar küçük bir parça elde edeceksiniz (ama biçaginiz kesemedigi için degil, bölmek mümkün olmadigi için!). Iste, bölünmesi olanaksiz bu parçaya Demokritus Yunanca'da 'bölünemez" anlamina gelen "atomos" adini vermis.
Demokritus, bu kavrami ortaya atmis atmasina ama bunu o dönemin diger bilim adamlarina inandiramamis. Özellikle de dönemin en büyük filozofu Aristo'ya. Zaten Aristo reddedince, bir bildigi vardir diye digerleri de inanmamis. Hatta Demokritus öldükten yüzyillar sonra bile kimse atomdan bahsetmemis.

Ta ki, 2000 yil kadar sonraya, yani 1800'li yillarin basina kadar. Bilim adamlari maddenin dogasini anlamaya yönelik çalismalari sirasinda ister istemez bu minik parçaciklarla karsilasmislar. Ingiliz bilim adami Dalton, deneyleri sirasinda, maddeyi olusturan ama yapisini tanimlayamadigi bu temel ögelere iliskin ilk kanitlari elde etmis. Ondan sonra da kesifler ardi sira devam etmis.
Atomun varligi kanitlandiktan sonra da, yapisini anlamaya yönelik bir çok kuram ortaya atilmis. Bunlardan ilki J. J. Thomson adli bir Ingiliz fizikçi'den geliyor
Thomson, 1897 yilinda atomun bir parçasi olan eksi yüklü elektronlari kesfetmis. Thomson'a göre atomun içinde eksi yüklü elektronlari dengeleyecek arti yüklü parçaciklar olmasi gerekiyordu. Thomson, atomu bir "üzümlü kek"e benzetmisti: Üzümler eksi yüklü elektronlar, kekin diger kisimlari ise arti yüklü madde.

Rutherford'un atom modeli, Günes Sistemi'mizin yapisina benziyor. Ortada Günes, yani arti yüklü çekirdek ve çevresinde dolanan gezegenler, yani eksi yüklü elektronlar. Rutherford'un bu modeline göre çekirdek atomun çok küçük bir parçasi: Örnegin atomun boyutunu Dünya kadar büyütsek bile içindeki çekirdek en fazla bir futbol stadyumu kadar kaliyordu. Rutherford daha da
önemli bir adim atarak, çekirdek içinde arti yüklü parçaciklari yani protonlari kesfetmis ve protonlarin elektronlardan 1836 kez daha agir
oldugunu bulmus.
Fakat bu model de bazi kuramsal sorunlar çikarmis. 1912 yilinda Danimarkali fizikçi Niels Bohr, bu kuramsal sorunlari çözecek bir model olusturmus. Bohr'un atom modelinde, yine ortada arti yüklü bir çekirdek, fakat sadece belli yörüngelerde dolanabilen eksi yüklü elektronlar var. Bundan sonraki gelismeler, Bohr'un atom modelini düzeltmeye yönelik. Bu gelismelerden biri, çekirdekte arti yüklü proton disinda, yüksüz "nötron" adi verilen parçaciklarin da oldugu. Nötronlari da 1932 yilinda, James Chadwick, kendisinin yaptigi derme çatma bir detektörle kesfetmis.
Atomun tam bir modelini olusturmadaki en önemli yöntem, Kuantum Mekanigi adi verilen fizik dalinin gelismesiyle oldu. Bugünkü bilgilerimizin tamami bu fizik dalinin gelismesiyle elde edildi. Artik bugün atom ve yapisi hakkinda epeyce bilgiye sahibiz. Kuantum kuramina göre, atom, arti yüklü bir çekirdek ve etrafinda dalga gibi de hareket edebilen elektronlarin bulutundan olusan minik bir "nesne"...

Atomdan Öte Köy Var Mi?

Aslinda, atomlar her ne kadar maddenin yapitaslari olarak tanimlansa da, gördügümüz gibi onlarin da daha küçük yapitaslari var. Demokritus'un elma örneginde bir biçak degil de, günümüzün modern mikroskoplarini kullandigimizi düsünelim. Tabii ki, elmayi keserek degil, büyüterek yapabiliriz bunu. Elmanin bir parçasinin görüntüsünü mikroskop altinda büyütelim. Önce elmanin detaylarina, daha büyütmeye devam edersek molekül adini verdigimiz atom gruplarina ulasiriz. Moleküller, iki ya da daha fazla atomun "kimyasal bag" adi verilen islemle biraraya gelmesi sonucu olusur. Iste, madde dedigimiz nesnelerin kati (elma gibi), sivi (su gibi) veya gaz (hava gibi) olmasini saglayan sey, bu moleküllerin biraraya gelis biçimi. Moleküller birbirleriyle çok siki sikiya baglanmis ve yerlerinden kipirdayamiyorlarsa madde kati halde; atomlar, kopmamak sartiyla birbirleri etrafinda hareket edebiliyorlarsa sivi halde; atomlarin olusturdugu moleküller serbestçe hareket edebiliyorlarsa gaz halinde oluyor.

Demek ki, biraz daha büyütürsek atomlara ulasacagiz. Tanimimiz geregi, atomlar madde degil. Çünkü madde olabilmesi için en azindan kati, sivi veya gaz halinde olabilmeli. Fakat, bu hallerden birisi için kimyasal bir baga, yani en az iki atoma gereksinim var. Dolayisiyla tek basina bir atom ne kati, ne sivi, ne de gaz yani ne de madde. Ancak biraraya gelirlerse madde olusturuyorlar. Bu anlamiyla maddenin yapitasi! Atomu, mikroskobumuzda büyütmeye devam ettigimizde (aslinda bunu yapabilecek mikroskoplar yok, fakat bilim adamlari baska islemlerle bunu yapabiliyorlar. Biz yine de yapabildigimizi varsayalim) basta da söyledigimiz gibi, Günes Sistemi'ne benzer bir yapiyla karsilasiyoruz. Ortada bir çekirdek ve etrafinda dolanan elektronlar. Elektron bulutundan geçip içeri daliyoruz ve merkezde yer alan çekirdegi görüyoruz. Büyütmeye devam ediyoruz ve çekirdegin içine bakiyoruz. Burada nötron ve protonlarla karsilasiyoruz.
Elektronlar eksi yüklü ve hafif, protonlar arti yüklü ve agir, nötronlar ise yüksüz ve agir parçaciklar. Yük ve kütle gibi kavramlar atomlari birbirinden ayirdetmekte kullaniliyor. Çünkü çok sayida atom var ve bunlarin hepsinin, elektron, proton ve nötron sayilari farkli. Bir atomdaki elektronlarin sayisi, o atomun atom numarasini (AN) veriyor, bu sayi ayni zamanda o atomun çekirdegindeki proton sayisina da esit. Proton ve nötron sayilarinin toplami ise atomun kütle numarasini (KN) veriyor. Örnegin en basit yapiya sahip atomlardan biri olan helyumun atom numarasi 2 ve kütle numarasi 4 (yani 2 proton, 2 elektron ve 2 nötronu var) ve 4He2 seklinde simgeleniyor. Havada bulunan oksijen atomunun ise atom numarasi 8 ve kütle numarasi 16 vb...

Daha sonuna gelmedik. Son bir gayretle proton ve nötronun da içine bakiyoruz ve orada da daha temel parçaciklar görüyoruz. Bunlara da "kuark" adi veriliyor. Iste, maddenin içine yolculugumuzun "simdilik" son duragi burasiymis gibi görünüyor. Buradan daha ileri gitmemiz mümkün degil.

Artik bir sonuç çikarabiliriz: Maddenin en küçük yapitasi kuarklar. Kuarklar bir araya gelerek proton ve nötronlari, bunlar ve elektronlar biraraya gelerek atomlari, atomlar molekülleri, moleküller de maddeyi (elma örnegi gibi) olusturuyor.

Gördügümüz kadariyla atomdan öteye köy var, yani kuarklar! Peki kuarklardan öteye? Bunu henüz bilemiyoruz. Ancak bu, hiç bilemeyecegimiz anlamina gelmiyor. Demokritus'tan bugüne katettigimiz yol, bilimin, her alanda oldugu gibi, maddenin temel yapisini anlamada da bize verecegi daha pek çok sey oldugunun bir göstergesi.