Fizik Ne İşe Yarar: Sofra Tuzundan Atmosferin Yapısına...

Bir parça tuzu attınız ocağa. Sarı bir ışık çıktı. Bunu hiç deneyimlememiş olanlar için, okurlarımızdan Ahusu Kayıhan deneyini yapıp gösteriyor, buyursunlar:

Hiç merak ettiniz mi nereden geliyor bu sarı ışık? Kaynağı tam olarak nedir?

Bildiğiniz gibi sofra tuzu, iki elementin bir araya gelmesinden oluşur: Sodyum ve Klor. Sofra tuzunu ocağa attığınızda çakan ışıklar, sodyumdan kaynaklanır. Bunlar, sodyumun D çizgileri olarak bilinirler. Yan yana iki adet sarı ışık olarak görülürler. Bu ışıkların ortaya çıkışı, bir gözlemdir, doğal bir gerçekliktir. Ancak bu gerçeğin (ya da yasanın) neden ve nasıl bu şekilde olduğunu açıklamak için, teorilere ihtiyaç duyarız. Bu durumda ihtiyacımız olan teoriler, Kuantum Teorisi ve Özel Görelilik Teorisi'dir. Tuhaf, öyle değil mi? Sofranızdaki tuzun saçtığı ışığı anlamak için, modern fiziğin en uç teorilerinden anlamanız gerekiyor. Ama kısaca özetleyecek olursak:

Sodyumun etrafında bulunan en son elektronun, yani 11. elektronunun spini ile, aynı elektronun açısal momentumu etkileşmektedir. Bu etkileşime sodyum çekirdeğindeki protonlardan kaynaklanan yükler ve sodyumun diğer 10 elektronu da katkıda bulunurlar. Ancak ilginç bir şekilde, eğer ki bu etkileşimi Özel Görelilik Teorisi'ni hesaba katmadan hesaplayacak olursanız, etkileşimin enerjisi normalde gözlenenden 2 kat fazla çıkacaktır. Bu fazladan enerji, Özel Görelilik'in babası olan Einstein'ın kendisi şaşırtmıştır. 1928 yılında, Özel Görelilik'in böyle bir etkiyi nasıl yaratabildiğini anlaması 2 haftasını almıştır. O nedenle bu kısacık yazıda anlatmamız mümkün değil.

Ancak şunu fark etmenizi istiyoruz: Yemeğe tuz atarken kazara ateşe düşen tuzdan çıkan sarı ışığın hikayesi, kısaca bu. Bizler için "sıradan" olabilen şeyler, etrafımızdaki doğanın nasıl çalıştığını anlamamızı sağlıyor. Burada da bitmiyor: Kirchoff ve Bunsen, 1860 yılında Güneş'ten gelen ışıkta bu iki çizginin eksik olduğunu görünce, Güneş'in atmosferinde sodyum olması gerektiğini söylüyorlar. Sonradan yapılan araştırmalarda, gerçekten de öyle olduğu anlaşılıyor. Yani sofra tuzunun çaktığı ışık ile, atmosferden gözümüze ulaşan ışığın dalgaboylarındaki eksiklik, aynı nedenlerden kaynaklanıyor.

Bazen insanlar soruyorlar: "Fizik gerçek hayatta ne işe yarar?" diye. Tuzdan çıkan iki sarı ışığın dalga boylarını istediğiniz hassasiyette hesap ile bulabiliyoruz! Sonra bunu kullanarak, atmosferik derişimi büyük bir hassasiyetle tahmin edebiliyoruz. Bir de bunları, sağlık ve uzay gibi daha "popüler" alanlarda kullandığımızı düşünecek olursanız, fiziğin neden önemli olduğunu anlayabilirsiniz.

Ha bir de, fizik şuna da yarıyor: Sürtünme olmasaydı, siz olmazdınız. Gerçek hayat var olamazdı.

Görsel: PHYS508 ders notlarımdan, sodyumdaki 2 sarı çizginin kaynağı gösteriliyor.