Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat
Sorulara Dön
Burak Kızılca
Üye
8

Elektronlar neden atom çekirdeğine düşmez?

Kuantum ile ilgili bir kitap okurken verilen bir soru ilgimi çekti. Elektronlar negatif, protonlar pozitif yüklüdür. Birbirlerini çekerler. O zaman neden elektronlar çekirdeğe düşmüyordu? Biraz araştırma yaptığımda bunun Heisenberg Belirsizliğini bozmamak için olduğunu okudum ama bu cevap beni yeterince tatmin etmedi. Açıklar mısınız?
4,164 görüntülenme
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Soruyu Takip Et
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Tüm Reklamları Kapat
2 Cevap
Tuğba Özgün
Öğrenci

Sorunuzu cevaplandırmadan önce atomların yapısı ve içerdiği parçacıklar hakkında biraz temel bilgiler üzerinde durmamız gerekiyor. İlk olarak, birçoğunuzun bileceği üzere atomlar elektron ve proton isimli yüklü taneciklerin yanında bir de yüksüz tanecikler olan nötronları içerirler. Nötron ve protonlar kütle olarak elektronlardan kat kat büyüktür; hatta bu fark öylesine fazladır ki, 1836 tane elektronu bir kefeye koysanız ancak bir protonun kütlesini dengeleyebilirsiniz. Ve tabi ki bu parçacıkların dağılımı da atomun fiziksel yapısında en az yükleri kadar önem taşıyor. Bu dağılımda da kütlelerindeki bu ciddi farkın etkisi çok büyük: Kütlesi büyük olan nötron ve protonlar atomun çekirdek dediğimiz kısmında yer alırken, elektronlarımız çekirdeğin etrafında belirli yörüngeler üzerinde, modern atom teorisi çerçevesinde tanımlanan bir olasılık dağılımına bağlı olarak atom etrafına yayılmış vaziyette ve sürekli olarak hareket halindedirler.

Biraz daha sorumuzun ana etmeni olan elektronlar üzerine yoğunlaşmamız gerekirse, şunları hatırlamak önemlidir: Elektronlar hareket halindedir demiştik ve doğada her parçacığın etkisi altında olduğu kuvvetler vardır. Bu kuvvetler dengede ise parçacıklar düzenli bir hareket yapabilirler; aksi takdirde temel fizik yasaları sebebiyle hareketlerinde bir ivmelenme olması gerekir. Doğal olarak elektronların da ivmeli hareketleri doğada mevcuttur. Elektronların bulunduğu yörüngelerden de bahsetmiştik. Her yörüngenin kendine has enerji düzeyleri vardır. Elektronlar bu enerji seviyelerinde olduğu sürece o yörüngede bulunabilirler; aksi takdirde daha düşük ya da daha yüksek enerjili yörüngelere geçmeleri gerekmektedir. Bugünkü deneylerden gözlemlediğimiz üzere, herhangi bir yörüngedeki bir elektrona enerji verildiğinde bu elektron verilen enerjiye göre üst seviyedeki yörüngelerden birine doğru ivmelenir ve buna elektronun uyarılması denir. Lakin bu elektronlar uyarıldıktan belli bir süre sonra o uyarıldıkları yörüngede kalamayıp kendi asıl yörüngelerine geçmek isterler ve bunu yaparlar. Peki bu elektronlar uyarılırken bir enerji alarak üst yörüngeye çıkmıştı; o enerjiye ne olacak? İşte bizim sorumuza bir ipucunu buradan yakalayacağız. Çünkü elektronlar çekirdeğe doğru yaklaşırken sahip oldukları enerjiyi dışarı vermek zorundadır ve bunu ışıma yaparak verirler. Yani eğer elektronlar çekirdeğe düşecek olsaydı sürekli olarak atomlardan durmaksızın süregelen bir ışıma olması ve atom elektronlarının zaman içerisinde kaybedilmesi gerekirdi. Ancak bildiğimiz üzere atomlardan böyle sürekli bir ışıma yapılmamaktadır ve elektron sayıları da o kadar değişken değildir.

Tüm Reklamları Kapat

Bu durumda artık sorumuzun cevabına gelebiliriz. 1927 yılında Werner Heisenberg, bir elektronun aynı anda hızının ve konumunun tespit edilemeyeceğini iddia eden bir görüşü kanıtladı. Bu görüş Heisenberg Belirsizlik İlkesi olarak fiziğin en temel ilkelerinden biri olarak bugün yerini koruyor. Peki ne der bu Belirsizlik İlkesi? Temel bir fizik bilgisiyle herkesin anlayabileceği bir şekilde özetlememiz gerekirse: Belirsizlik ilkesine göre, yaptığımız işlem ne kadar doğru olursa olsun, bir elektronun hızını ölçerken harcadığımız zaman sırasında o elektronun konumu değişecektir. Çünkü "anlık ölçüm" diye bir şey yoktur; ölçüm sırasında mutlaka belli bir zaman geçmektedir. Bu zaman, çoğu zaman elektronun tamamen başka bir noktaya ulaşması için fazlasıyla yeterlidir. Benzer şekilde, bir elektronun konumunu ölçerken harcadığınız zamanda da hızı değişecektir. Bu durumda, hiçbir koşul altında, bir elektronun hem hızını ve hem de konumunu aynı anda ve aynı hassasiyetle belirleyemezsiniz.

Bizim sorumuzu ise bu ilke şu şekilde yanıtlıyor: Yazımızın başında dediğimiz gibi çekirdek ve yörüngeler oldukça farklı hacimlere sahiptir. Yörüngeler atomun hacminin neredeyse hepsini oluştururken, çekirdek yalnızca merkezde bulunan çok küçük bir hacme sahiptir. Bizim beklentimize göre eğer elektron çekim kuvveti sebebi ile atomun çekirdeğine düşseydi, bu demek olurdu ki elektron normalde bulunduğu yörünge gibi oldukça geniş bir alandan çekirdek gibi hesaplanması oldukça kolay olan bir alana girecekti. Belirsizlik ilkesinin de söylediği gibi çekirdek gibi dar bir alanda konumu belirleyebilmeye çok yaklaşacağımız için, elektronun hızının da aynı ölçüde artması gerekirdi ki böyle belirsizlik sağlanabilsin. Fakat böyle bir enerji artışı olmamasından ötürü elektronların çekirdeğe düşmesi olanaksızdır. Yani doğa ne kadar yanıltıcı olabilse de aslında kendine özgü işleyen oldukça güzel bir işleyişi mevcut.

Her ne kadar insanlar elektronların atom çekirdeğine düşmeme nedenini, Ay'ın Dünya'ya düşmemesi gibi bir "enerji ve momentumun korunumu" perspektifinden açıklamaya çalışsalar da, bu çok doğru değildir. Çünkü atom çekirdeği etrafında dolanan elektronlar, Dünya çevresinde dolanan Ay gibi davranmamaktadır. Elektronlar, atom çekirdeği etrafındaki yörüngelerde belli olasılık dağılımları çerçevesinde bulunurlar. Bu olasılık dağılımları, Heisenberg'in Belirsizlik İlkesi'yle de uyumlu olarak ortaya çıkmaktadır. Buna bağlı olarak, bir elektronun atom çekirdeğinden ne kadar uzakta bulunabileceğine yönelik olasılık dağılımı, elektronları ne çok yakında, ne de çok uzakta bulunmaya zorlamaktadır. Bunun sebebi ise elektronların temel fizik yasalarına uymak zorunda olmasıdır.

792 görüntülenme
Bu cevap, soru sahibi tarafından en iyi cevap seçilmiştir. Ancak bu, cevabın doğru olduğunu garanti etmez.
21
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
İlhan Taşlı
Uzay Bilimleri Takipçisi

Klasik fizik anlayışımızı, atom ölçeğinde ele aldığımızda, elektronların zamanla kinetik enerjilerini kaybedip, manyetik etkinin de devreye girmesi ile düşmeleri gerektiğini düşünüyoruz. Ama öyle olmuyor.

Çok küçüklerin dünyası farklı çalışıyor. Atomun ne kadar küçük olduğunu şu ifadeler güzelce anlatır sanırım. Örneğin, çok gelişmiş mikroskoplarımız olsun ve bir atom taneciğine ışığı tutalım ve yansıyan aynalardan büyütülmüş haline bakalım. Bunu yapamayız, çünkü görünen ışığın dalga boyu atomun çağından 1000 kat daha büyük, yani ışık içinden geçip gidiyor ve biz hiç bir şey göremiyoruz. Dalga boyu daha küçük olan X ışınları ile bakmaya çalışalım, bu sefer de ışın elektronlara ve çekirdeğe çarpıp şeklini bozuyor, yani bu da işe yaramaz.

Tüm Reklamları Kapat

Diğer bir konu, elektronların bir bulut halinde çekirdeklerin yörüngesinde dönmesi, ki yörünge mesafesi çekirdeğin çapının 100.000 katı büyüklüğündedir. Bu yörünge, tam bir daire çizgisi üzerinde dönecek şekilde değildir, içe ve dışa doğru taşmalar olabilir.

Soru açıklamasın da dediğiniz gibi, Heisenberg Belirsizlik İlkesi, durumu açıklamaya yardımcı oluyor. Elektronun konumunu belirlemeye çalıştığınızda momentumu (vektörel hızı) belirsizleşiyor. Hızı belirlemeye çalıştığınızda, konumun belirsizliği artıyor.

Tüm Reklamları Kapat

Şimdi şöyle düşünelim, atomu sıkıştırmaya çalışalım, elektron olması gereken yörüngeden daha sıkışık bir alana insin, bu durumda konumun belirsizliği azalacak, fakat hızı üstel olarak artacaktır. Bu nedenle katı ve sıvıları sıkıştırmak çok zordur, tonlarca basınç uygulasanız bile çok az miktarda bir sıkışma gerçekleşir.

Sıkıştırma kuvvetini artırdıkça, elektron konumu daha belirgin hale gelirken, hız yükseleceğinden sıcaklıkta artacaktır. Güneş gibi yüksek kütleli cisimlerin atomlara uyguladığı yüksek basınç, kritik noktaya geldiğinde, füzyon etkisi ile atomların kaynaşması ve yıldızların oluşmasına neden olur. Doğa bize, Heisenberg İlkesinin çok iyi çalıştığının bir ispatını veriyor.

149 görüntülenme
4
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
  • Dış Sitelerde Paylaş
  • Raporla
  • Mantık Hatası Bildir
Daha Fazla Cevap Göster
Cevap Ver
Evrim Ağacı Soru & Cevap Platformu, Türkiye'deki bilimseverler tarafından kolektif ve öz denetime dayalı bir şekilde sürdürülen, özgür bir ortamdır. Evrim Ağacı tarafından yayınlanan makalelerin aksine, bu platforma girilen soru ve cevapların içeriği veya gerçek/doğru olup olmadıkları Evrim Ağacı yönetimi tarafından denetlenmemektedir. Evrim Ağacı, bu platformda yayınlanan cevapları herhangi bir şekilde desteklememekte veya doğruluğunu garanti etmemektedir. Doğru olmadığını düşündüğünüz cevapları, size sunulan denetim araçlarıyla işaretleyebilir, daha doğru olan cevapları kaynaklarıyla girebilir ve oylama araçlarıyla platformun daha güvenilir bir ortama evrimleşmesine katkı sağlayabilirsiniz.
Sorulara Dön
Evrim Ağacı'na Destek Ol
Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katmak için hemen buraya tıklayın.
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
EA Akademi
Evrim Ağacı Akademi (ya da kısaca EA Akademi), 2010 yılından beri ürettiğimiz makalelerden oluşan ve kendi kendinizi bilimin çeşitli dallarında eğitebileceğiniz bir çevirim içi eğitim girişimi! Evrim Ağacı Akademi'yi buraya tıklayarak görebilirsiniz. Daha fazla bilgi için buraya tıklayın.
Etkinlik & İlan
Bilim ile ilgili bir etkinlik mi düzenliyorsunuz? Yoksa bilim insanlarını veya bilimseverleri ilgilendiren bir iş, staj, çalıştay, makale çağrısı vb. bir duyurunuz mu var? Etkinlik & İlan Platformumuzda paylaşın, milyonlarca bilimsevere ulaşsın.
Youtube
Havacılık Tarihinin 90 Yıllık En Gizemli Olayı Çözülmüş Olabilir mi?
Havacılık Tarihinin 90 Yıllık En Gizemli Olayı Çözülmüş Olabilir mi?
Araba Camındaki Siyah Noktalar Ne İşe Yarıyor?
Araba Camındaki Siyah Noktalar Ne İşe Yarıyor?
Stres Yayı Yerçekimine Nasıl Karşı Koyuyor?
Stres Yayı Yerçekimine Nasıl Karşı Koyuyor?
"İkinci Beyin": Vücudunuzdaki Yabancı Organizmalar, Beyninizi Nasıl Yönetiyor?
Arılar da İnsanlar Gibi
Arılar da İnsanlar Gibi "Jetlag" Hisseder mi?
Podcast
Evrim Ağacı'nın birçok içeriğinin profesyonel ses sanatçıları tarafından seslendirildiğini biliyor muydunuz? Bunların hepsini Podcast Platformumuzda dinleyebilirsiniz. Ayrıca Spotify, iTunes, Google Podcast ve YouTube bağlantılarını da bir arada bulabilirsiniz.
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Gündem
Bugün Türkiye'de bilime ve bilim okuryazarlığına neler katacaksın?
Bağlantı
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Bu platformda cevap veya yorum sistemi bulunmamaktadır. Dolayısıyla aklınızdan geçenlerin, tespit edilebilir kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Ekle
Soru Sor
ve seni takip ediyor
Evrim Ağacı Uygulamasını
İndir
Chromium Tabanlı Mobil Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
İlk birkaç girişinizde zaten tarayıcınız size uygulamamızı indirmeyi önerecek. Önerideki tuşa tıklayarak uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu öneriyi, yukarıdaki videoda görebilirsiniz. Eğer bu öneri artık gözükmüyorsa, Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Chromium Tabanlı Masaüstü Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
Yeni uygulamamızı kurmak için tarayıcı çubuğundaki kurulum tuşuna tıklayın. "Yükle" (Install) tuşuna basarak kurulumu tamamlayın. Dilerseniz, Evrim Ağacı İleri Web Uygulaması'nı görev çubuğunuza sabitleyin. Uygulama logosuna sağ tıklayıp, "Görev Çubuğuna Sabitle" seçeneğine tıklayabilirsiniz. Eğer bu seçenek gözükmüyorsa, tarayıcının Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Safari Mobil Uygulama
Sırasıyla Paylaş -> Ana Ekrana Ekle -> Ekle tuşlarına basarak yeni mobil uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu basamakları görmek için yukarıdaki videoyu izleyebilirsiniz.

Daha fazla bilgi almak için tıklayın

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close