CAĞLAR BOYU BİLİM VE TEKNİK ADAMLARI
Yazan ve Resimleyen Erdoğan SAKMAN
BOHR,
Nlels Hendrik David
1885 – 1962 DanimarkalI
Fizikçi
Atomun yapısı üzerindeki çalışmaları »e atomların saçtığı 15ın araştırmaları ile tanınır.
Babası fizyoloji profesörü olan Bohr, 18 yaşında Kopenhag Üniversite-si’nde fizik tahsiline başladı. İyi bir futbolcuydu. Daha iyi bir oyuncu olan küçük kardeşi 1908 yılının dünya İkincisi Danimarka olimpiyat takımında yer aldı.
2i yaşında doktorasını da tamamlayan Bohr, ileri eğitim bursuyla Camb-ridge’e gönderildi. Burada elektron kuramcısı j.J. Thomson ile ve daha sonra Manchester’de onun öğrencisi »e yine atom kuramcısı Rutherford ile çalıştı. 27 yaşında beş oğlu olduğu söylenen bir evlilik yaptı. 31 yaşında, fizik profesörü atandığı Kopenhag Üniversitesine döndü.
Rutherford, çekirdekli atom kavramını; yani merkezinde ağır çekirdek bulunan çevresinde daha hafif, bulutsu elektronların dolaştığı bir atom modelini ortaya atmıştı. Atomların nasıl enerji verdiklerini bu model ve Planck’ın on yıl kadar önce yayınladığı kuantum kuramı ile açıklıyordu. Elektronlar gittikçe daralan yörüngeler çizerek çekirdek etrafında dönüyor ve bu hareketleri enerji oluşturuyorlardı. Bohr, daralan yörünge ve sonuçta çekirdek üzerine düşen elektronların varolduğunu kabul etmiyordu.
Atom modeli için daha inandırıcı bir biçim ararken Balmer’in hidrojen tayfı formülü onu, hidrojen atomunu daha yakından incelemeye yöneltti Hidrojen atomu lorentz’in belirlediği salıntmdayken elektromanyetik ışınım yapmıyordu.) Aslında Maxwell’in yasaları temel alındığında, böyle bir ışınım yapması gerekiyordu. Maxwell’e göre, kapalı bir yörüngede kaldıkları sürece ışınım olmayacağı görüşündeydi. Bu çelişkinin nedeni, elektronun sadece bir tanecik kabul edilmesinden ileri geliyordu. Nitekim. De Brogli. elektronun yalnız tanecik değil, dalga boyu özellikli de olduğunu gösterince çelişki giderildi. Schrödinger de elektronun çekirdek etrafında dönmediği, yanlızca çevrede durağan bir dalga oluşturduğu görüşüyle, ileri sürülenleri doğruluyordu.
Bohr, “Elektron, yörüngesini değiştirip çekirdeğe yaklaşınca, ışıma olur” diyordu. Fakat, ışın soğuran atomda da elektron çekirdekten daha uzak bir yörüngeye giriyordu. Bu nedenle, elektromanyetik ışınım, bu parçacıkların salınım veya hızlanmalarından değil; enerji düzeylerindeki değişmelerden ileri gelmeliydi. Bu düşünce, atom dünyasının insanın yaşadığı dünyaya benzemediğini gösteriyor, her geçen gün. atomun yapısını sağduyu ile açıklamak güçleşiyordu.
Sağduyu, örneğin gezegenlerin yörünge değiştirmediklerini söylüyordu. Elektron da, öyle herhangi bir yörüngeye giremezdi. Ayrıca, her yörünge değişmez bir enerji karşılığı idi. Eğer elektron bir yörüngeden diğeri-
ne geçiyorsa, saldığı veya soğurduğu enerji sabit olmalıydı. Bu miktar, ku antumların tümü demekti. Böylece, Planck’ın kuantum kuramı, elektronla rın atom içinde dunım değiştirmeleri olarak yorumlanıyordu.
Hatta Bohr, hidrojen tayfındaki çizgilere karşılık olan enerji yörüngelerini seçebiliyordu. Bununla, bir elektronu bir yörüngeden, çekirdekten daha uzak bir yörüngeye aktaracak miktardaki ener|i kuantajının soğurulduğunu gösteriyordu. Özellikle, ilk kez Balmer’in dikkatleri çektiği hidrojen tayfındaki düzgünlük:deiaçıklanabıliyordu.Elektronların belli enerjilerim hesaplayabilmek için Bohr, Planck’ın sabitesini 2 * ile bölerek kullanıyordu
8utün bunlara karşılık, tayf çizgilerinin ince ayrıntılarını açıklamak için Bolulun kullandığı model yetersiz derecede karmaşıktı. Yörüngelerin yalnız dairesel olduklarını varsayıyor; fakat bu, Sommerfieid’in beyzi yörüngeler varsayıldığında durumun ne olacağı araştırmasını başlatıyordu. Sonuçta, değişik yörüngelerin kabul edilmesi zorunluğu ortaya çıktı. Yapılması gerekli düzeltmeler bir yana; Bohr’un modeli atom tayfındaki çizgilerin ilk başarılı açıklaması oldu veya tayf çözümlemeleri ile atomların iç yapıları öğrenildi. Fakat yaşlı kuşağın tamamı, bu gelişmeleri benimsemiyordu. Ray-leigh, Zeenıan ve Thomson kuşku içindeydiler, Ancak, Bohr’un her zaman minnettar kaldığı Jeans, ondan yana çıkıyordu. Aslında Thomson’un karşı çıkmaları nedeniyle, Bohr ondan ayrılmış ve Rutherford ile çalışmayı yeğlemişti.
Kuşkusuz sonuçta Bohr ezici bir başarı sağladı ve 1922 yılı Nobel Fizik Ödülünü aldı. Bunu izleyen yıllarda, ikisi de Nobel Fizik Ödülü alan Franck ve Hertz, deneysel çalışmalarıyla Bohr kuramını doğruladılar Bohr, hidrojenden daha karışık atom modellerini bir türlü geliştiremiyor ve “Birden fazia elektronun bulunduğu atomlarda iç içe küreler vardır. Herhangi bir elementin kimyasal özelliklerini belirleyen en dış küredeki elektron içeriğidir’ diyerek çok küreselliğe ilk işaret edenlerden biri oluyordu. Bu düşünce Pa-uli sayesinde meyvesini verdi. Elektronun hem parçacık (Bohr’un fikri) herr dalga (Schrödinger’ın düşüncesi) olarak tanımlanması. 1927 yılında Bohr’u. bugün “tümlerlik diye bilinen ilkeyi önermeye zorladı. Bu, bir şeyin bir birinden tamamen bağımsız; fakat her ikisi de kendi koşullarında geçerli iki değişik biçimde kabul edilmesi ilkesidir.
1920 – 1930 döneminde Bohr, bir özel bira şirketinin desteğinde At Çalışmaları Enstitüsü’nü Kopenhag’da kurup yöneterek, (Joule zamanı dan beri bira sanayinin kuramsal fiziğe en büyük katkısı) burayı kura fiziğin Mekke’si yaptı ve bilimsel yetenekleri Kopenhag’da toplayarak * yeni bir “İskenderiye” oluşturdu. 1933 yılında Hitler Almanya’da ikt gelince, korku içindeki meslektaşları yararına elinden geleni yaptı, özeli Yahudi fizikçilerin güvenliğini sağladı. Bir toplantı için 1939 yılında A-ka Birleşik Devletleri ni ziyareti sırasında Hahn’ın “Uranyum, nötron (on yıl kadar önce Chadwick’in bulduğu yüksüz dolayısıyla nötron adı rilen parçacık) bombardıman edilirse parçalanır (fission)” düşüncesini Meitner’in açıklayacağını söylemesi üzerine toplantı dağıldı ve bilim ları bu düşünceyi sınamak üzere ülkelerine döndüler, Daha sonrala’ düşünce,doğrulandı ve olaylar hızla gelişerek atom bombasında doruk tasına ulaştı.
Bohr, fısyon sürecine ait bir kuram geliştirmeye koyuldu. Bunda çekirdeğinin sıvı damlası gibi davrandığını varsayıyordu. Bohr, bu den yararlanarak, birkaç yıl önce Dempstcr’in bulduğu uranyum 235 punun fisyona uğradığı sonucuna vardı ve bu çıkarımı kısa sürt doğrulandı.
Danimarka, 1940 yılında işgal edilirfce Chadvvick’in önerisin« ve binbir güçlükle İsveç’e kaçtı, böylece muhakkak bir tutuklanma» tuldü. Orada faaliyetlerini genişleterek, çoğu Yahudi bilim adamc ler’in elinden kurtulmasını sağladı. Sonra küçük bir uçakla İngiltere çerken yüksekten uçmak zorunluğu, neredeyse oksijensiz kalıp sebep olacaktı. Danimarka’dan ayrılmadan önce Franck ve Lane r.r sine emanet ettikleri Nobel madalyalarını da birlikte aldı (kendi ar’ nı da Finli savaş kurbanlarına yardım için hibe etmişti) ve asit dok. ar * ye doldurarak Nazilerin elinden kurtardı.
1945 yılında Amerika Birleşik Devletleri’ne geçerek Los Ata» s
38
BİLİM ve ma
atom bombası prensinde çalıcı. Atom bombasının sonuçlan tıakkındakı endişeleri »e uluslararası denetim amacıyla atom sırlarının bütün müttefiklerce paylaşılması isteği Winston Churchill’i neredeyse tutuklanmasını emredecek kadar kızdırmıştı. Savaştan sonra Kopenhag’a döndü, asitte eritti-|i altını çöktürerek madalyaları yeniden döktürdü ve sahiplerine ulaştırdı Bohr, atom enerjisinin barışçı amaçlarla kullanılması için durmadan, yorulmadan uğraştı ve 1955 yılında Cenova’da ilk ‘Ban} için Atom Toplantısını” düzenledi Bu çabalarıma “Barış için Atom” armağanı ile ödüllendirildi.
Önce
Atoa Yapısı
Enerji
3 o n r t BOHR
Işıma t Dalga
CCccc
t
>-
1/
BRIDGMAN,
Percy W>lllams
1882- 1961 Amerikalı Fizikçi
Çok yüksek basınç yaratan gereçler geliştirmiş, Yüksek Basınç Fiziği gibi yeni bir alan açmış ve Şunlarla çeşitli keşiflerde bulunmuş olmasıyla tanınır.
Babası bir gazete muhabiri olan Bridgman, ideta bir “bilgi ve haber ortamında” yetişti. Başarılı orta öğrenimini tamamladıktan sonra, ömrü soyunca ilişkisini kesmediği Harvard Ünıversitesi’ne girdi. 26 yaşına geldirme doktorasını da tamamlamıştı.
Doktorasının yüksek basınçlar alanında olması, Bridgman’ın ileride •«acağı çalışmalar için iyi bir temel oluşturdu. Bu alandaki çalışmalar 18. •Ozyılın ortalarında başlamıştı. İngiliz fizikçisi )ohn Canton, suyun sıkıştırı-aodir olduğunu bildirmiş, basınçla ilgili olan bu sorunu ele alan L.P. Caille-■a. ve E.H. Amagat, 19. yüzyılın ikinci yansında basınç konusunda önemli aşmalar yapmışlardı. Amagat, kullandığı gereçlerin ek yerleri için geliş-yöntem sayesinde 3.000 atmosferiik basınç oluşturmayı başarmıştı, -«at daha yüksek basınçlara gereçlerin ek yerleri dayanmamıştı.
Bndgman, doktorasını hazırlarken, basınç altında kimi yeni optik olaylar j^roniş, basıncı artırıp ne olacağını anlamak isterken şiddetli bir patlama
ile kullandığı gereç dağılmıştı Bu, Amagat’ın yarattığı basıncı geçemeyeceğim gösteriyordu. Fakat ek yerlerini daha sağlam yapabilirdi. Önce basınç odası ve pompasını ayn ayrı parçalar yerine tek bir parça haline getirdi. Malzeme olarak çelik alaşımı kullandığında, önce 12.000 ve daha sonra 20.000 atmosferiik basınç yaratarak, sınır ı kabul edilen Amagat’ın 3 000 atmosferini aştı.
Bu denemeler, daha yüksek basınçlara ulaşılabileceğini gösteriyordu. Bunun için hem basınç yaratan pompayı iyileştirdi, hem de onu basınç altında tuttu. Malzeme olarak tungşten-karpit alaşımlan kullanarak 400.000 atmosfere ulaştı. Bu yüksek basınç altında birçok maddenin durumunu inceledi. hatta buzun yedi ayrı durumu olduğunu buldu. Fosforun, biri dayanıklı, bırı dayanıksız iki hali olduğunu ortaya koydu Bu çalışmalar, yüksek sıcaklık ve basınca dayanıklı malzemelerin geliştirilmesinde çok yararlı oldu. Hatta yaratılan sıcaklık ve basınçtan yararlanılarak. 1955 yılında yapay elmas elde edildi. Bridgman’ın bu çalışmalan, 194i yılı Nobel Ödülü ile onurlandınldı.
Bridgman’ın bir diğer katkısı da boyut ;analizindeydi.( Bu, fiziksel bir olguyu ifade eden matematik gösterime giren unsurlann boyut sayısının istenildiği gibi seçilebileceğini gösteriyordu Afirn?âkstaçâitımiiki durumunu açıklayan araştırmaları, elektronik konusundaki günümüzdeki başanlan hazırladı.
Öğrencileri, Bridgman’ın ders verme biçımmi beğenmezlerdi. Fakat yüksek basınç fiziği ve daha sonralan bilim felsefesi üzerindeki yayınlanndan geniş ölçüde yararlandılar. Özellikle fiziğin mantıksal yapısı üzerindeki düşünceleri önemliydi. Fizik kavramlarının işlemlerle yapılmasından yanaydı, ileri yaşlarında yakalandığı hastalıktan kurtulamayacağını anladığından ve toplumun onun başarılarını unutmuş görünmesine üzülerek kendini vurup yaşamına son verdi.
FRANK James
1882-1964 Alman Fizikçi
Elektron bombardımanına tutulan atomların durumlarının ne olacağını tahmin eden yasaları ile tanınır.
Yahudi bir bankacının oğlu olan Frank, iyi bir orta öğreniminden sonra Heidelberg Üniversitesi nden kimya lisans diploması aldı. Fakat o günlerin fizikteki ilerlemelerinden etkilenerk Berlin Üniversitesi nde fizik öğrenimi görüp, 24 yaşında doktorasını da tamamladı. Tanınmış fizikçi Ma* Bom ile bir ömür boyu süren arkadaşlıktan öğrencilik yıllarında başladı. Birinci Dünya Savaşı çıktığında Almanlordusuna gönüllü yazıldı. Gösterdiği kahramanlıklar dolayısıyla “Demir Haç” nişanı aldı. Savaştan sonra Ha-ber’in gözetiminde çalışmalarına başladı.
Frank, 38 yaşında Göttingan Üniversitesi ne profesör atanınca Gustav Hertz ile tanıştı. O günlerde atomun iç yapısı üzennde tartışmalar yapılıyor, kuramlar öne sürülüyor; fakat hiç kimse durumu sayılarla fade edemiyordu. Bunu hazır bir problem olarak kabul eden Frank, Hertz ile birlikte araştırmaya koyuldu, iki araştırmacı gazları ve buharları, enerjileri farklı elektronlarla bombardıman ettiler. Tam kuantalık enerjinin soğnılması için enerji yetersiz okluğunda, elektron sert bir cisme çarpan lastik top gibi geri geliyordu. Böylece ışık saçma olayı gözlenmiyordu. Enerji yeterli oluna kuanta soğruluyor ve beklenen ışınma görülüyordu. Bu durum Planck’ın kuantum kuramına uyuyor ve atom iç yapısının kuantalaşmış olduğunu gösteriyordu. Elektronların bir cıva atomunu enerjilendirmesi için kinetik enerji yükünün 4 9 eV’yi geçmesi gerekiyor ve bunun sonucu cıva atomu, rezonans çizgisi 2537 A° olan ışık saçıyordu. Bu çalışmalar sonunda saçılan ışığın frekansının (<5);i5 = aEftı yasasıyla ifade edilebileceğini bul-
‘ KALIK 1985
39
dular (AE = enerji kuantası ve h = Planck sabiti). O zamanlar Niels Bohr -un atom kuramı geçertıydi ve Frank-Hertz deneyi bu kuramı destekliyordu. Fakat sonradan yalnız bohr’undakini değil daha ileri olan Schrödinger kuramını da doğruladığı anlaşıldı. Frank ve Hertz bu çalışmalarından dolayı 1925 yılı Nobel Fizik Ödülü’nü paylaştılar.
Hitler iktidara geldiğinde Nazilerin görüşüne karşı çıkan Frank, Üniversiteden ayrıldı. 1934 yılında da önce Bohr’un yanına Danimarka’ya gitti ve daha sonra Amerika’ya yerleşti. Burada ikinci Dünya Savaşı içinde başlatılan atom bombası yapımına katıldı. Bombanın atılmasına karşı çıktı ve böyle bir karan Birleşmiş Milletler önünde gösteriler düzenleyerek gösterdi.
HESS,
Victor Franz 1883-1964 AvusturyalI Fizikçi
Kozmik ışımanın varlığını ortaya çıkarmış olmasıyla tanınır. Bir ormancının oğlu olan Hess, Graz ve Viyana Üniversitesi’nde fizik tahsilinden sonra ve 23 yaşında doktorasını da tamamladı. Birkaç yıl Viyana Üniversitesi’nda öğretim görevlisi olarak çalıştıktan sonra Graz’da profesörlüğe atandı.Profesörtere tanınan iki yıllık izinden yararlanarak Amerika Birleşik Devletleri nde incelemelerde bulundu ve Radyum Şirketini kurdu.
Hess, o zamanlar, atmosferde iyonlaşma biçiminde beliren ışımanın kaynağını aramaya koyuldu. Muhafazalı kaplar içinde bile varlığını gösteren bu ışımanın kaynağının hem yerde hem havada, kısaca her yerde var olan maddelerden ileri geldiğine inanılıyordu. Konuyu inceleyen her araştırmacı gibi Hess de atmosferin çeşitli yüksekliklerinde yapılacak ölçmelerle kaynağın anlaşılabileceğini düşünüyordu. Araştırma için gerekli ölçmeleri yapacak elektroskopla balonlar uçuran Hess, altı kilometre yükseklikten veriler topluyordu. Elektroskoplar iki altın veya daha iyisi, iki kuvars elyaflı plakası bulunan basit ölçü aletleridir. Bu plakalar, elektrikle yüklendiklerinde, birbirlerinden ayrılırlar. Fakat ışıma elektroskop içindeki havayı iyonlaştırınca yüklenme alınmış olur ve altın veya kuvars elyaftı plakalar yavaş yavaş birbirlerine yaklaşırlar. Bu yaklaşma hızından, iyonlaşmanın miktarını, dolayısıyla işimanın (radyasyon) derecesini ölçmek mümkündür. Hess, yansını gece uçurduğu on balon denemesi yaptı.
Daha önceleri ileri sürüldüğü gibi, yükseklere çıkıldıkça muhafaza içindeki elektroskopun daha az etkilenmesi gerekirdi; çünkü topraktaki ışımadan daha çok uzaklaşılmış oluyordu. Fakat Hess’in ölçmeleri, oldukça yüksek bu mesafelerde ışımanın toprak yüzeyindekinden sekiz kez daha çok olduğunu gösteriyordu. Diğer araştırmacılar da hemen hemen benzer sonuçlar alıyorlardı. Hess, olayın nedenlerini fazla araştırmaya gerek görmeden, bu etkilerin uzaydan geldiği sonucuna vardı. Daha sonraları da Milli-kan, bunlara “kozmik ışınlar” adını verdi.
Kozmik ışınların önemi, yalnıza yıldızlardaki fiziksel olaylar ve evrenin geçmişi hakkında sağladıkları veya sağlayacakları sanılan bilgilerden değil, aynı zamanda yoğunlaşmış enerji olmalarından ileri gelmektedir. Kozmik ışınlar başka hiçbir biçimde elde edilemeyen parçacıklar oluşturmaktadırlar. Nitekim kozmik ışınlan incelerken, Anderson pozitronu ve Powell de pi-mezonu buldular. Bu çalışmaları nedeniyle Hess, 1936 yılı Nobel Fizik Ödülünü aldı.
Hitler’in Avusturya’ya girişinden sonra, kendisi Katolik , fakat eşi Yahudi olan Hess, başına, gelebilecekleri tahmin ederek, önce İsviçre’ye ve daha sonra Amerika’ya geçti ve Fnrdham Üniversitesi’nde 73 yaşında emekli olunaya kadar çalıştı. İkinci Dünya Savaş’ında atom bombası kullanılmasından hemen sonra, atom bombasından saçılan radyoaktif artıklar üzerinde ölçmeler yaptı. Vardığı sonuşlar onu, değil atom bombası, nükleer denemelere bile şiddetle karşı çıkan fizikçilerden biri yaptı.
HALLEY’İN KİMLİĞİ
Derleyen: Doç. Dr. Osman DEMİRCAN
Geçen sayımızda, Halley kuyrukluyıldızının 76 yıl sonra dünyamızı ziyareti İle İlgili ayrıntılı bir yazıya yer vermiş ve bu ziyaret süresince her sayımızda, İlginç konuğumuzla İlgili bilgiler vereceğimizi duyurmuştuk.
Çekirdek çapı Baş çapı
Çekirdek yoğunluğu Çekirdek albedosu Kimyasal kompozisyon
Kuyruk yapısı Kuyruk yoğunluğu
:2-9 km.
: IOOOOO – 200000 km. :2 gr/cm3
0.050.70
Su. amonyum, metan Karbon dioksit, Karbon ve silikon
¡Uçucu gazlar ve toz Laboratuarda en iyi vakum yoğunluğu
En büyük kuyruk uzunluğu:
Yörüngesinin:
Dönemi
Eğikliği (Dünyanın yörünge düzlemine göre Enberi uzaklığı (Güneş’e)
Enöte uzaklığı (Güneş’e)
1986 geçişi için: ‘
İlk görüldüğü tarih ve uzaklığı (Dünya dan)
Dıştaki buz katmanının erimeye başladığı uzaklık (Güneş’ten)
Güneş’e en yakın olduğu tarih
Kuyruğun en uzun olduğu tarih:
Dünya nın yörünge düzleminden geçtiği tarihler:
Dünya ya en yakın ol duğu tarihler:
Dünya ya minimum uzaklığı:
Not:l AB (astronomik birim) ortalama Dünya-Gûne ıa-lığı = 149.6 milyon km. Yazının başındaki son. ir;ı değerler tam olarak bilinmemekte olup Halley> şişinde daha sağlıklı bilgiler elde edilebilecektir
40 milyon km.
• 76 yıl
¡162°.24
:0.587 AB
-.35.295 AB
16.10.1982:11.04 AB
:6 AB
:9.45 Şubat 1986 .11 liisan 1986
10 Kasım 1985 ve
10 Mart 1986
:27 Kasım 1985 <x
11 nisan 1986
11.4.1986 da 0.41 ‘
40
BİLİM oe