Gözle görülmeyecek kadar küçük parçacıkların nasıl olup da bir boşlukta düzenlenerek atomu oluşturabildikleri önemli bir sorudur. Bu parçacıklar, atomu çok özel bir tasarım ile meydana getirmektedirler. Bu tasarımın en önemli özelliklerinden biri, parçaların birbirlerini itmelerini ve çekmelerini sağlayan temel kuvvetlerin varlığıdır. Bu temel kuvvetler, atmosfer basıncından dünyanın yörüngesine kadar evrendeki tüm hassas dengeleri kontrol altına aldıkları gibi, atomu oluşturan parçacıklar üzerinde de etkilidirler. Bu dört temel kuvvet; Güçlü Nükleer Kuvvet, Zayıf Nükleer Kuvvet, Yerçekimi Kuvveti ve Elektromanyetik Kuvvet'tir.
Bu kuvvetler öylesine hassas bir orana sahiptirler ki, bu orandaki en küçük bir değişiklik, canlılığın yok olmasına, gezegenlerin birbirleriyle çarpışıp birer toz bulutu haline gelmesine ve dolayısıyla evrenin silinip gitmesine neden olabilir. Örneğin Yerçekimi Kuvveti biraz farklı olsa, yıldızların sabit konumu etkilenecek, yıldızlar ya birbirlerinden uzaklaşarak uzay boşluğunda başıboş dolaşacaklar ya da birbirlerine gitgide yakınlaşarak çarpışacaklardır. Dört temel kuvvet, devasa boyutlar için olduğu kadar en güçlü mikroskoplar altında bile zorlukla görülebilen mikro alemler için de denge sağlayacak kusursuz oranlarla yaratılmışlardır.
Bu kuvvetlerden Güçlü Nükleer Kuvvet, atomun içinde son derece büyük ve önemli bir denge sağlar. Normal şartlarda atomun içinde protonların birbirlerini itmeleri ve mümkün olduğunca birbirlerinden uzaklaşmaları gerekmektedir. Çünkü protonlar artı yüklüdürler ve aynı yükler birbirlerini daima iterler. Ancak evrende var olan Güçlü Nükleer Kuvvet sayesinde protonlar, yüksüz olan nötronlarla birlikte çekirdekte birbirlerine kenetlenmiş haldedir. Bir başka deyişle Güçlü Nükleer Kuvvet, protonları birarada tutarak atomun merkezindeki çekirdeği oluşturur. Bu gücün şiddetini anlayabilmek için atom bombasının meydana getirdiği etkiyi düşünmek yeterlidir. Bu bomba, atom çekirdeğine bir parçacık -genellikle nötron-, fırlatılması ile çekirdeğin parçalanması sonucunda oluşmaktadır. Çekirdek parçalandığında, çekirdekteki proton ve nötronları birarada tutan kuvvet açığa çıkmakta, karşısına çıkan her canlıyı "kül" haline getiren ve radyoaktif etkisi yıllarca devam eden benzersiz bir güç oluşmaktadır. Bu, sadece, gözle görülmeyen bir atomun içine gizlenmiş olan ve karşısındaki insanları aciz ve savunmasız bırakan bir kuvvettir. Çekirdeğe etki eden söz konusu Güçlü Nükleer Kuvvet öylesine dengelidir ki, evrenin oluşumundan beri maddenin var olması ve aynı zamanda bir denge içinde varlığını sürdürmesi için en uygun değere sahiptir. Eğer söz konusu kuvvet biraz daha güçlü olsaydı proton ve nötronlar birbirlerinin içine geçerlerdi. Eğer biraz daha az olsaydı, bu parçacıklar birbirlerinden ayrılıp uzaklaşırlardı. Bu durumda canlı veya cansız varlıklardan, Dünya, Güneş veya evrenden kuşkusuz söz edilemezdi.
Atomları kararlı ve dengeli bir yapıda tutmaya yarayan bir diğer güç ise Zayıf Nükleer Kuvvet'tir. Özellikle içinde fazla sayıda nötron ve proton olan atomlar için önemli olan bu kuvvet, atomun içinde bir nötronun protona dönüşmesi gibi bir durumda atomun parçalanmasını engellemektedir. Bu son derece önemli bir önlemdir, çünkü hatırlanacağı gibi atomun parçalanmasının anlamı bir atom bombasının oluşmasına neden olan gücün açığa çıkmasıdır. Bazı atomlarda kontrolsüzce meydana gelebilecek bu durum büyük bir tehlikedir ve Zayıf Nükleer Kuvvet'in etkisi sonucunda ortadan kalkmaktadır.
Atomun içinde Güçlü ve Zayıf Nükleer Kuvvetler'in, proton veya nötron kadar etki etmediği bir parçacık vardır: Elektron. Elektronun diğer parçacıklar kadar etkilenmemesinin nedeni diğerlerine göre çok daha küçük olmasıdır. Elektronların, çekirdeğin çevresindeki yörüngelerinden ayrılmadan dönmelerinin nedeni, onlara etki eden Elektromanyetik Kuvvet'tir. Elektron, sahip olduğu eksi elektrik yükü nedeni ile, artı yüklü çekirdeğin çevresinde hiç durmadan döner. Dönüşü sırasında ortaya çıkan merkez kaç kuvveti, Elektromanyetik Kuvvet ile dengelenir ve böylece elektron yörüngede kalır. Elektromanyetik Kuvvet'in hassas değeri ise elektronların çekirdeğe yapışmalarını veya çekirdekten tamamen uzaklaşmalarını engellemektedir. İşte "atom"un yapısı bu şekilde oluşur.
Evrendeki dört temel kuvvetin şiddetleri birbirinden çok farklıdır ve bu fark çok ince bir dengeye dayanmaktadır. Örneğin Güçlü Nükleer Kuvvet, Yerçekimi Kuvveti'nin değerinden yaklaşık "milyar kere milyar kere milyar kere milyar kere milyar" kadar daha büyüktür. Güçlü Nükleer Kuvvet ile Elektromanyetik Kuvvet arasında ise "milyon kere milyon"dan daha büyük bir fark bulunmaktadır.
Eğer bu değerler biraz farklı olsalardı ne olurdu?
Protonlar çekirdekte birarada durmaz, elektronlar etrafa dağılır ve evrende tek bir tane bile atom olmazdı. Tüm evren, radyasyondan ibaret olurdu. Yıldızlar, gezegenler ve insanlar var olamazdı.
Örneğin şu anda eğer bedeninizi oluşturan atomların Güçlü Nükleer Kuvvet'i birazcık olsun zayıflasa, vücudunuz bir anda tuzla buz olur. Bunun için sadece "binde birlik" bir oynama bile fazlasıyla yeterlidir.
Ama bedeninizi ve diğer maddeleri oluşturan atomlar, dört temel kuvvetin hassas dengesi sayesinde hep istikrarlı olarak dururlar. Dört temel kuvvetin değerlerindeki bu hassasiyet, bilim adamlarını son derece şaşırtmıştır. Bu bilim adamlarından biri olan ünlü astrofizikçi Paul Davies, şu yorumu yapar:
Eğer biraz daha farklı sayısal değerler seçilmiş olsaydı, evren çok daha farklı bir yer olacaktı. Ve büyük olasılıkla onu görmek için biz burada olamayacaktık... İnsan kozmolojiyi araştırdıkça, inanılmazlık giderek daha belirgin hale gelir. Evrenin başlangıcı hakkındaki bu bulgular, evrenin, hayranlık uyandırıcı bir hassasiyetle düzenlenmiş olduğunu ortaya koymaktadır.
Atomun En Dış Sınırı: Elektronlar
Atomun içinde, -son dönemlerde keşfedilmiş daha küçük parçacıkları dikkate almazsak- temel parçacıkların en küçüğü elektronlardır. Elektronlar, proton ve nötronların neredeyse ikibinde biri kadardır. Elektronların enerjileri oldukça yoğundur. Elektronların, çekirdek çevresinde belirli yörüngeleri vardır. Sahip oldukları yoğun enerjinin ve kendilerine etki eden kuvvetlerin tesiri ile bu yörüngelerde hem kendi çevrelerinde hem de çekirdeğin çevresinde durmaksızın dönerler.
Elektronların sahip oldukları enerji ile son derece kusursuz bir denge meydana gelir. Bu dengeyi şöyle bir örnekle açıklayabiliriz: Uzun bir çubuğun ucunda geniş bir tabağı sabit tutmanız normal şartlarda imkansızdır. Ama eğer tabağı belli bir hızda döndürürseniz, tabak çubuğun ucunda durur. Tabak, hızını kaybettiğinde ise kaçınılmaz olarak düşüp kırılacaktır. Dolayısıyla böyle bir denge için gerekli olan tek şey uygun düzeyde enerjidir. İşte evrendeki başlıca dengelerin temelindeki sır budur. Gezegenleri Güneş'in, elektronları ise atom çekirdeğinin çevresinde tutan gücün kaynağı bu enerjidir. Elektronlar büyük bir hassaslıkla ayarlanmış bu enerji sayesinde çekirdeğin çevresinde hiç durmadan dönerler. Yüksek enerjileri nedeniyle yaptıkları bu dönüş hareketi onların çekirdeğin etrafından savrulup uzaklaşmalarını engellemektedir.
Elektronların dönüş hızı ise gerçekten hayret vericidir. Elektronlar, çekirdeğin çevresinde saniyede 1.000 km. gibi olağanüstü bir hızla dönerler.Bu yüksek hıza rağmen birbirleriyle asla çarpışmazlar. Bunun nedeninin elektronların eksi yüklü olması ve dolayısıyla birbirilerini itmeleri olduğu kabul edilir.
Çekirdeğin etrafında yedi farklı enerji düzeyi, yani yedi farklı yörünge vardır. Elektronlar sahip oldukları enerji seviyelerine göre bu yörüngelerden birine tutunurlar. Kütleleri ve hızları daima birbirinin aynı olan elektronların neden farklı enerji seviyelerine sahip oldukları ise dikkat edilmesi gereken bir noktadır. Evrende var olan sistemde, birbirinden farklı yörüngeleri, birbirlerinden farklı boyut ve hızdaki maddeler meydana getirirler. Buna verilebilecek en iyi örnek Güneş Sistemi'ndeki gezegenlerdir. Her biri birbirinden farklı kütlelere ve farklı hızlara sahip olan gezegenler, bunun doğal bir sonucu olarak birbirlerinden farklı yörüngelerde dönerler. Ancak elektronlar için bu kural geçerli değildir. Birbirlerinden herhangi bir farkları bulunmayan, kütleleri ve hızları daima aynı olan bu parçacıkların farklı enerji seviyelerine sahip olmaları için aslında hiçbir sebep yoktur. Ama moleküllerin oluşabilmeleri için birbirinden farklı olan bu yörüngelerin varlığı şarttır. Atomun içinde birbirinden farklı yörüngeler bulunması, bizleri ve tüm evreni oluşturan molekülleri meydana getirmektedir. Aynı zamanda renkleri de oluşturmaktadır çünkü çeşitli renklerin varlığının nedenlerinden biri, farklı yörüngelerdeki elektronların birbirlerinin yörüngelerine atlamalarıdır.
Alıntıdır.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder