Atom: Həyat Hissəciklərinin Kəşfi

0

Əfsanəyə görə, qədim yunan filosofu Demokrit (Democritus) evində rahat oturarkən fizikadakı ən təməl anlayışlardan birini kəşf etdi.

Deyilənlərə görə, hipotezinin ilham mənbəyi çörək qoxusu idi. Xidmətçisi təzə bir çörəklə üst mərtəbəyə çıxarkən Demokritin zehnində şimşəklər çaxdı, qoxunun burun dəliklərinə gələ bilməsi üçün havada üzən bəzi çox-çox kiçik çörək hissəciklərinin olması gərəkdiyi nəticəsinə gəldi. Bu halda bir pendir dilimini yarıya bölə bilər, sonra o yarımı da yarıya bölər və beləcə davam edə bilərdi. Ən sonunda, bıçaq yetərincə kəskin olmadığı üçün deyil, axırıncı hissəcik bölünməyəcək qədər kiçiləcəyi üçün geriyə bölünə bölünməyəcək qədər kiçik bir parça qalacaqdı. Elə bu hissəciyə yunan dilində “bölünməz” mənasını verən atom adını verdi.
Demokrit kainatın nizamsız şəkildə uçuşan milyardlarla hissəciyin bir-biri ilə toqquşduğunu və bunların birləşərək planetlərə kürəvi forma verdiyini düşünürdü. Atomlar və kürəvi planetlər fikri e.ə. 400-cü illərdə irəli səviyyəyə çatmışdı və zamandan irəli olan hər hipotez kimi əgər hipotezini sübut edə bilməsəniz, əksər halda unudulardı. Xüsusilə də, başqaları fərqli bir fikri bar-bar bağıraraq dilləndirirdisə.

“Yer haqqında bildiyimiz bütün elmi bilgilər içində ən təməl və məşhuru atomların varlığıdır. Bu bilgi qaçılmaz olaraq Kvant mexanikasını ortaya çıxardı, bunun sayəsində də tranzistor və lazer kimi bir sıra texnologiya ilə Dünya tamamilə dəyişdi. Həmçinin molekulyar biologiyanın və bütün biotexnologiyanın inqilabına yol açdı. Gündəlik həyatda bizə ən çox təsir edən sənayenin təməlini və kimyanı izah etdi. Hər şeydən əvvəl də varlığının sübut olunmasının haradasa iki min beş yüz il çəkdiyi, görünməyən bir şeyə əsaslanan ətraflı bir fizika nəzəriyyəsinin insanlar tərəfindən qurula biləcəyini göstərdi.”

– Prof. Dr. Paul Davies, fizik, yazıçı, yayımçı və Təməl Elmi Nəzəriyyələr Mərkəzi idarəçisi.

Demokrit çox yaşayıb 90 yaşında öləndə Aristotel (Aristoteles) adında gənc yunan filosofunun fikirləri mənimsənməyə başlandı. Aristotel bütün maddələrin beş elementdən yarandığını müdafiə edirdi: Torpaq, od, hava, su və ətər (göy üzü). Filosof olaraq özü bütün yaşamın sevgi və konflikt kimi qüvvələrlə nizamlanıb nəzarət olunduğuna inanırdı ki, bu fikir Demokritin xaotik dünyası ilə tamamilə ziddiyyət təşkil edirdi. Kiçik hissəciklərdən ibarət maddə anlayışının gün üzünə çıxarılması üçün aradan 1800 ilin keçməsi gərək idi.
“The Sceptical Chymist” (“Şübhəçi kimyaçı”) kitabını 1661-cıi ildə yayımlayan Robert Boyl (Robert Boyle) bütün maddələrin fərqli şəkillərdə bir yerə gələn kiçik hissəciklərdən meydana gəldiyini, maddələrin 1-dən çox elementdən meydana gələ biləcəyini irəli sürdü. Təxminən bir əsr sonra Con Dalton (John Dalton) bu fikri inkişaf etdirdi və fərqli elementlərin fərqli atomlardan meydana gəldiyini və bu atomların müəyyən nisbətdə birləşdikdə birləşmələr yaratdığını tapdı. Dalton həm bu elementin nə olduğunu tam mənasıyla izah edən, həm də hər element üçün simvollar yaradan ilk şəxsdir. Daha sonra Dmitri Mendeleyev bu kəşfi daha ətraflı və nizamlı hala gətirərək Periodik cədvəli hazırladı.

1900-cu illərdə başda avstriyalı fizik Ernst Max (Ernst Mach) və alman kimyaçı Vilhelm Ostvald (Wilhelm Ostwald) olmaq üzrə elm dünyasında nüfuzlu bəzi elm adamları atomların fiziki gerçəkliyini rədd edirdilər. Atomların varlığını təsdiq etməyi rədd etmələri böyük ölçüdə pozitivist görüşə əsaslanırdı. Atomların real olaraq sübut olunmaması və bu minvalda hər hansı bir sübutun əldə olunmasının imkansız olduğunun hesab edilməsi əsas etibarilə yox hesab edilməsinə səbəb olurdu. Bu görüş Avstriyalı fizik Lüdviq Boltzmanın (Ludwig Boltzmann) görüşlərinə qarşı daimi və yüksək səsli bir kompaniya başlatmalarına yol açdı. Boltzman atomların fiziki gerçəkliyinin qəbul edilməsinin maddənin bir çox xüsusiyyətinin təbii izahını təmin etdiyini göstərmişdi.
Çalışmalarını illərlə yox saydıqları Boltzman 1906-cı ildə intihar etdiyi zaman elmi bir dinozavr olaraq görülürdü. Əslində, ölümündən təxminən bir il əvvəl yayımlanan bir məqalə atomların varlığını, nəhayət, sübut edirdi. Sözügedən məqalə Broun hərəkəti(redaktor qeydi: siz bunu maşınlardan çıxan işığın önündə hərəkət edən hissəciklərin simasında düşünün)  deyilən faktı analiz edirdi. Buna görə, bir asmadakı (suspension) hissəciklərin hərəkəti ancaq atomların varlığı ilə açıqlana bilərdi. Məqalənin yazarı gənc bir patent məmuru olan Albert Eynşteyn (A.Einstein) idi. Boltzmanın ölümünün üzərindən keçən iki il içində Broun hərəkəti üzərində aparılan təcrübi çalışmalar Ostvaldı belə atomların varlığını qəbul etməyə məcbur etdi.

Atomların təbiətinə dair ilk görüşlər 1897-ci ildə ortaya çıxdı. O il britaniyalı fizik Cozef Con Tomson (Joseph John Thomson) elektrik və maqnit sahələrindən keçən katod şüalarının müsbət yüklü elektrik bir lövhəyə doğru necə büküldüyünü müşahidə etdi. Bu müşahidə mənfi yüklü hissəciklərin varlığına işarə edirdi. Daha vacibi bu hissəciklərin katoddan gəlməsi gərəkdiyi fikrinə çatdı. Beləliklə, “zərrə” ismini yenidən gündəmə gətirdi. Bir sıra ətraflı təcrübələr nəticəsində, Tomson elektronu kəşf etdi və atomların elektrondan daha da kiçik hissəciklərdən yarandığı nəticəsinə gəldi.

Üzümlü keks modeli

Rəvayətə görə, Tomson Kembric laboratoriyasında elektronun kəşfi üçün qədəh qaldırarkən “faydasız elektronun şərəfinə” demişdir. Əslində, bu modelə “üzümlü keks” adının verilməsinin səbəbi hissəciklərin keksin içindəki üzüklər kimi olduğunun düşünülməsi idi. Bu model Tomsona 1906-cı ildə fizika üzrə Nobel mükafatını qazandırdı, elektrik kimi açar xüsusiyyəti daşıyan fizika nəzəriyyələrinin anlaşılmasına kömək oldu.

Sonrakı illərdə bir sıra fizik və kimyaçı atomların quruluşu haqqında daha çox bilgi əldə etmək üçün birlikdə çalışdılar. Fizik Ernest Marsden və Hanz Giqer (Hans Geiger) fərqli maddələrə hər cür hissəcik atəşləyərək divergens bucağını ölçdülər. Əldə etdikləri nəticələr üzümlü keks modelinin xətalı olduğunu göstərdi, çünki şüaları bir atomun xarici hissələrindən daha böyük bucaqlarda manevr etdirən (perverter) mərkəzi kütlə vardı.

1911-ci ildə fiziklərin mentoru (mind teacher) Yeni Zellandiyada doğulmuş fizik və kimyaçı Ernest Ruterford (Ernest Rutherford) atomun orbitində elektronların döndüyü sıx nüvədən ibarət olduğunu irəli sürdü.
Günəşin çevrəsində dönən planetləri xatırladan mərkəzi kütlənin çevrəsində dolanan elektronlar fikrindən yola çıxan Ruterfordun tələbəsi Nils Bor (Niels Bohr) atomların quruluşu üçün bir model təklif etdi. Bor modeli elektronların nüvənin ətrafındakı sabit “qabıqlar” içində döndüklərini irəli sürürdü. Hər elementin kimyəvi xüsusiyyətləri xarici qabıqdakı elektron sayına bağlı idi, lakin 1918-ci ildə Ruterford hər kəsin fikrini bir müddət qarışdıracaq bir problem ortaya atdı.
Elementlərin reaksiya vermə forması kütlələriylə uymurdu. Ruterford bir elektronun mənfi elektrik yükünün protondakı müsbət yüklə tarazlandığını irəli sürərək problemi həll etdi. Atom kütləsinin qalanı protonlar kimi nüvədəki yüksüz “neytronlar”dan təşkil olunurdu.
Buradan da anlaşıldığı kimi neytronların kəşf edilib varlıqlarının sübut olunması üçün aradan 14 ilin keçməsində təəccüb edəcək heç nə yoxdur. Bu kəşf sayəsində Ceyms Çadvik (James Chadwick) 1935-ci ildə Nobel mükafatına layiq görüldü.
Kvark və qlüon kimi maddəni təşkil edən daha kiçik atomaltı hissəciklər olduğunu artıq bilirik. Bu hissəcikləri görmək real olaraq mümkün deyil, amma onları təşkil edən hissəciklərdən geriyə qalanları incələyərək hərəkətlərini və xüsusiyyətlərini ölçə bilirik.

Fransa-İsveçrə sərhədində yerin dərinliklərindəki Böyük Adron Kollayderi və Sürətləndiricisi (Big Hudron Collider) 27 km uzunluğundakı bir tuneldə sürətləndirilmiş hissəcik “porsiyalarını” toqquşuraraq atomaltı hissəcikləri ortaya çıxarır. Onların xüsusiyyətlərini incələyən elm adamları kainatdakı maddənin həyat hekayəsini anlamağı umurlar.

Mənbə:

JheniOsman “Tarixi dəyişdirən 100 fikir”

Tərcümə etdi: Fəridbəy Həsənli

Redaktə etdi: Ziya Mehdiyev

CAVAB YAZ

Zəhmət olmasa şərhinizi daxil edin!
Zəhmət olmasa adınızı buraya daxil edin