Madde Boşluktan mı İbaret?

Evet. Kesinlikle öyle. Gördüğünüz her şeyin yüzde 99,99’u boştur (Tabi burada bizim anladığımız hiçlik boşluk değil o ayrı bir konu). Atomu biliyorsunuz. Çekirdekten ve etrafında fırıl fırıl dönen elektronlardan ibarettir. Peki hiç bu çekirdeğin ve elektronun büyüklüğünü ve birbirine olan uzaklığı merak ettiniz mi? Anlayabilmeniz için örnekleme yapalım.

Her bir atomun %99,999999999’u boşluktan ibarettir.
Bu şu anlama geliyor;
-Baktığınız bilgisayar
-Oturduğunuz sandalye
-Ve siz
Neredeyse yoksunuz.

Hidrojen atomunu dünya büyüklüğünde varsayın. Hidrojenin çekirdeği (tek bir proton) dünyanın merkezinde olacaktır ve büyüklüğü ise bir basketbol topu kadar olacaktır. Yalnız, minicik bir elektron (çok daha küçük bir şey oluyor elektron) ise dünyanın atmosferinde dolanacaktır. Peki neden bu kadar uzak?

Atom ve bileşenlerinin ilk keşif zamanlarında elektronun çekirdeğe çok yakın ve atomun dolu dolu olduğu düşünülüyordu. Atom çekirdeğinin ilk keşfinde bir yöntem uyguladılar. Bir maddenin atomunu ne olduğu aklıma şimdi gelmeyen bir kürenin içine koydular. Atomun çekirdeğinden önce elektron keşfedilmişti. Ve bu atoma elektronlar yollandı. Bu gönderilen elektronlar o zamanki düşünceye göre atoma çarpacak ve geri yansıyarak kürenin bir çok yanına çarpacaktır. Fakat beklenmedik bir şey oldu. Gönderilen elektronların neredeyse tamamı atomu es geçip kürenin tam karşısına düştü. Çok az bir kısmı ise kürenin diğer yanlarına savrulmuştu.

Bu şekilde bir resim çıkardıklarında atomun büyük bir kütlesinin çekirdekte toplandığını ve bu çekirdeğin çok küçük bir alan kapladığı anlaşıldı. Atom’un %99’u boşluktan ibaretti.

Peki neden elektronlar atomun çekirdeğinden uzakta? Elektronlar hem parçacık hem de dalga hareketi yaparlar. Soldaki resimde de bu dalga hareketinin ne olduğunu görebilirsiniz. Elektronların enerjileri bu dalga hareketine göre belirlidir. Elektronlar bu dalga hareketinin büyüklüğünden daha yakın olamazlar. Pauli dışlama ilkesine göre bir atomda her bir elektron farklı enerji seviyesinde bulunmak zorundadır. Bu yüzden aynı yörüngede bulunamazlar. Elektronlar çekirdeğe yakın oldukça enerji seviyeleri düşüktür ve bu dalga boyları daha ince olmaktadır. Daha dıştaki elektronların enerji seviyeleri yükseleceği için kademeli olarak dalga boylarının genişliği de artar. Evet sorumuzun cevabı burada yatıyor. Bu dalga boyunun genişliğinin en küçüğü bir atomun çekirdeği için inanılmaz boyutlardadır. Ve bu yüzden çekirdek ile elektron arasında bu kadar mesafe vardır. Bir yerde okumuştum doğru mu emin değilim. Dünyadaki tüm insanlardaki atomların içindeki boşluğu yok edip birleştirirseniz tüm insanoğlu bir kitap büyüklüğüne sıkışabilmektedir. Fark ettiyseniz klasik lise kitaplarınızda bir yörüngede dönen elektron değil dalga olarak hareket eden ve asla yeri tespit edilemeyen bir elektron yörüngesinden bahsediyoruz aynı zamanda. Öğrendiğiniz fizik 1950’li yıllardan kalmadır. Tabi kendinizi geliştirmediyseniz. Ya da üniversitede fizik okumadıysanız.

Bu aynı zamanda neden elektronun çekirdeğe düşmemesinin nedenidir. Proton (+) yüktedir ve elektron ise (-) yüktedir. Normalde birbirini çekip çökmelidir denilir. Fakat bu dalga hareketi elektronun düşmesine mani olmaktadır işte.

Kısacası siz biz her şey yok gibi bir şey. Yazımın başlığındaki sorunun cevabı evet.

Kaynaklar ve Referanslar:

-Jefferson Lab, Howard Fenker, Staff Scientist – Why are electrons so far away from the nucleus of an atom? Link

-Univercity Of Cambridge – The Naked Scientists – Why don’t an atom’s electrons fall into the nucleus and stick to the protons? Link