Evrim Ağacı

Spin ve Kimlik Çatışması: Evren'deki Elektronların Her Birine Özel Bir Kimlik Numarası Atamak Mümkün mü?

Elektronlarda Spin Kavramı, Bozon ve Fermiyonların Doğasına Yönelik Bize Neler Öğretebilir?

Spin ve Kimlik Çatışması: Evren'deki Elektronların Her Birine Özel Bir Kimlik Numarası Atamak Mümkün mü?
Tavsiye Makale

Bu yazı, Evrim Ağacı'na ait, özgün bir içeriktir. Konu akışı, anlatım ve detaylar, Evrim Ağacı yazarı/yazarları tarafından hazırlanmış ve/veya derlenmiştir. Bu içerik için kullanılan kaynaklar, yazının sonunda gösterilmiştir. Bu içerik, diğer tüm içeriklerimiz gibi, İçerik Kullanım İzinleri'ne tabidir.

Yeğenimin iki kedisi var, hiç anlaşamıyorlar. Birisi İran, diğeri Van kedisi. Bölge insanındaki doğal bölgesel (İng: "territorial") anlaşmazlık, bu kedilerde de var. Sosyalliği şimdilik “huzur içinde” bir arada durabilme olarak tanımlayalım. Ya da, “ayrı durma” yerine, “aynı durma” diyelim.

Küçüklerin (parçacıkların, atomların, moleküllerin) ölçeğinde sosyallik var mıdır? İlginç olan şu ki: Evet, var!

Elektronlar gibi yarım spinli nesneler aynı halde bulunamıyorlar. Burada dikkatinizi çekmek isteriz, yanlış anlaşılmasın: Ayni yerde bulunabilirler; ancak her şeyi ile aynı halde bulunamıyorlar. Aynı halden kasıt şu: Bütün sahip oldukları nicelikler aynı olamaz.

Bu çok önemli; çünkü böyle olmasaydı, periyodik tablo diye bir şey olamazdı. Kimya olamazdı. Dolayısıyla biyoloji de olamazdı. Çünkü bütün elektronlar birebir aynı halde, en temel enerji düzeyinde olurlardı. Pauli bu gerçeği, Stone'dan sonra da olsa, ilk görenlerden biriydi.

Aslında bir adım geriye gidelim ve şu soruyu soralım: Parçacıklara özel, her bir parçacığı diğerlerinden ayıran bir kimlik numarası verebilir miyiz?

Öyle görünüyor ki bu mümkün değil: Evren'deki bütün elektronlar aynı. Hepsi tek bir çeşit elektron alanının titreşimleri... Herkes bir partiye evcil elektronunu getirecek olsaydı, partiden ayrılırken herhangi bir elektronu alıp gidebilirdi. Ayırt etmek mümkün olmazdı!

Peki sürekli göz-kulak olsa elektronuna? Onu sürekli takip etse, yine de ayırt edemez miydi? Hayır, edemezdi! Elektronunu takip edebilmesi için, onun bir yolu, spesifik bir yörüngesi olması lazım. Ancak bir yol çizebilmek için de aynı anda hızını ve konumunu bilmemiz lazım. Bu, Heisenberg'in Belirsizlik İlkesi dolayısıyla mümkün değil!

Sonuç olarak, klasik fiziğe göre her şeyi aynı olan iki cisim, iki parçacığı ayırt etmek mümkün; ancak kuantum fiziğinde bu mümkün değil! Bunun gerçekten ilginç sonuçları var: Ayırt edilemez parçacıklar bir araya gelince iki farklı istatistik çıkıyor:

  1. Aynı Halde Bulunamayanlar (Fermiyonlar)
  2. Aynı Halde Bulunmaktan Hoşlananlar (Bozonlar)

Spin-İstatistik Teoremi'ne göre fermiyonlarin spinleri yarım, bozonlarin spinleri ise tamdır. Bu teoremin nedensellik ilkesi ve Görelilik Teorisi ile ilgisi vardır; ancak bu yazıda ona girmeyelim. Ama şunu söyleyebiliriz ki, bu "kimlik" olayı ile ilgili henüz anlayamadığımız birkaç nokta mevcut.

Fermiyonlar (yani elektron, nötron, proton, vb.) zorla bir araya getirilince, etrafta gördüğümüz maddeyi (mesela oturduğunuz masanızı) oluşturuyorlar. Bir arada durmak istemediklerinden, hacim dediğimiz kavram karşımıza çıkıyor.

Bozonlar ise çok sosyaller: Madde ve hacim oluşturamıyorlar. Örneğin lazer, buna bir örnek! Bir lazerde, çok sayıda foton, bir arada "salınıyor".

Bose-Einstein yoğuşmasını düşünün. Bu yoğuşma, Rubidyum gibi bozon olan 100.000 ila 1 milyon atomun bir araya gelip sadece 0.1 mikro-metre kadar yer kaplaması ile oluşmaktadır. Bunu, "maddenin lazeri" gibi düşünebilirsiniz.

Bu durum, buradaki yazımızda söz ettiğimiz Pauli'nin Dışarlama İlkesi ile de ilişkilidir: 1925 yılında ileri sürülen bu ilkeye göre, iki elektron aynı kuantum sayılarına sahip olamaz! Pauli, ilkeyi ileri sürmesinden 20 sene sonra Nobel Ödülü'ne layık görüldü; ancak ne yazık ki ona ilham veren Stone’un hakkını teslim etmedi.

Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Muhteşem! 1
  • Tebrikler! 2
  • Bilim Budur! 1
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 1
  • Güldürdü 0
  • İnanılmaz 0
  • Umut Verici! 0
  • Merak Uyandırıcı! 2
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 03/06/2020 07:11:45 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/8195

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Evrim Ağacı %100 okur destekli bir bilim platformudur. Maddi destekte bulunarak Türkiye'de modern bilimin gelişmesine güç katmak ister misiniz?
Destek Ol
Gizle
Güncel
Hastalık Kontrolü
Sars-Cov-2 (Covid19 Koronavirüs Salgını)
Hayvanlar
Maymun
Wuhan
Evrenin Genişlemesi
Genetik Mühendisliği
Sperm
Toplum
Mitler Ve Gerçekler
Oyun Teorisi
Eşey
Habercilik
Beslenme Bilimi
Sinirbilim
Kuantum
Sağlık Bakanlığı
Kimya
Ay Ve Dünya
Kitap
Mars
Renk
Su Ayısı
Fotoğraf
Radyasyon
Daha Fazla İçerik Göster
Daha Fazla İçerik Göster
Türkiye'deki bilimseverlerin buluşma noktasına hoşgeldiniz!

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
“Bilim, gerçeğin şiiridir.”
Richard Dawkins
Geri Bildirim Gönder