Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat
Tüm Reklamları Kapat

Stern-Gerlach Deneyi: Yukarı Spin ya da Aşağı Spin, İşte Tüm Mesele Bu

Stern-Gerlach Deneyi: Yukarı Spin ya da Aşağı Spin, İşte Tüm Mesele Bu
4 dakika
1,005
  • Özgün
Tüm Reklamları Kapat

1920'li yılların başına gelindiğinde, en gelişmiş kuantum teorisi Bohr modeliydi (Bkz. Bohr Devrimi: Kuantumlu Atom Modeli). Bohr'un önerdiği modele göre, atomun etrafındaki elektronlar, kesikli yörüngeler izliyorlardı. Bu kesikli yörüngeler, elektronların açısal momentumunun da kesikli olmasına yol açıyordu:

Açısal momentumun sadece kesikli değerler alabilmesi, klasik fizikte mümkün olamazdı. Eğer elektronlar klasik parçacıklar gibi davransalardı, herhangi bir açısal momentuma sahip olabileceklerdi. Diğer bir deyişle, elektronlar ufak mıknatıslar gibi davranacaklardı. 1922 yılında, Otto Stern ve Walther Gerlach, Bohr'un kesikli açısal momentumu teorisini test etmek için çok basit ve basitliğinden ötürü çok zarif bir deney tasarladılar. Deneyin temel parçaları Ag (gümüş) atomları, bu atomları bir ışın demeti haline getirmek için bir filtre, gümüş atomlarının manyetik momentini ölçmek için homojen olmayan manyetik alan ve atomların yansıtıldığı fotografik tabakaydı.

Tüm Reklamları Kapat

Stern-Gerlach deneyi düzeneği. [1]
Stern-Gerlach deneyi düzeneği. [1]
 

Öncelikle neden sadece elektronların kullanılmadığını açıklayalım. Sadece elektron değil, herhangi bir yüklü parçacık, homojen olmayan manyetik alan içerisinden geçerken, Lorentz kuvvetine maruz kalacaktır. Lorentz kuvvetinin deneyin sonuçlarını etkilememesi için yüksüz parçacıklar kullanılmıştır. Gümüş atomlarının tercih edilmesinin sebebi ise, nötr olmalarının yanı sıra, hidrojen atomuna benzer yapılarının bulunmaları ve kütlelerinin deneysel ölçümler için daha uygun olmasıdır. Öncelikle gümüş atomları klasik olarak davransalardı, uygulanan manyetik alanın yönü ile kendi manyetik momentleri arasındaki açıya göre bir kuvvet uygulanacaktı.

Manyetik moment ise, fizikte çok iyi bilinen formüle göre açısal momentuma bağlıydı:

Tüm Reklamları Kapat

Gelişigüzel açısal momentumlarına sahip olan gümüş atomları, şekilde gösterildiği gibi ekranda devamlı/kesiksiz bir profil oluşturacaktı. Deneyin yapıldığı zamana kadar geçerli olan Bohr modeline göre ise, gümüş atomları L=1 açısal momentum kuantum durumundadır (quantum state). L=1 durumu için açısal momentum üç (2L+1) farklı değer alabilir:
Bu üç farklı değere göre, gümüş atomları üç farklı şekilde manyetik alandan etkilenebilir.
= 0 durumunda, gümüş atomları, manyetik alandan etkilenmeyerek ekranın ortasında belirecekler,
=
1 durumlarında ise, ekranın aşağısına ya da yukarısına gideceklerdir. Stern ve Gerlach, deneylerinin sonucunda ekranda kesikli üç nokta görmeyi bekliyorlardı (bkz. Fig: 2)
Bohr modeline göre beklenen deney sonucu. Gümüş atomları sahip oldukları üç farklı manyetik momente göre üç farklı yol izleyebilir. [2]
Bohr modeline göre beklenen deney sonucu. Gümüş atomları sahip oldukları üç farklı manyetik momente göre üç farklı yol izleyebilir. [2]

Bugün biliyoruz ki, gümüş atomunun 47 elektronu vardır ve son elektronu 5s durumundadır. Diğer bir deyişle, gümüş atomunun ilk 46 elektronu kapalı kabuk (closed shell) durumunda olduğundan, 47. elektronun açısal momentum durumu, tüm gümüş atomunun açısal momentumunu ifade eder. 5s kabuğu ise L=0 kuantum açısal momentum durumundadır. Bu durumda kuantum mekaniğine göre, ekranda üç yerine sadece bir tane nokta bulunmalı ve o nokta da ekranın merkezinde (z yönüne göre simetri noktasında) olmalıydı! Deneyin sonuçları öylesine şaşırtıcıydı ki, sadece Stern ve Gerlach'ı değil, tüm fizik topluluğunu düşünmeye itti.

Stern ve Gerlach, deneylerinin sonucunda gümüş atomlarının ekranda ne klasik fizikten beklendiği gibi devamlı/kesiksiz bir profil oluşturduklarını, ne de Bohr modeline göre üç ayrı noktadan oluşan kesikli bir profil oluşturduklarını gözlemlediler. Oluşan profil sadece iki noktadan oluşuyordu. Bu sonuç, kesikli açısal momentumun yaklaşımının belli bir noktaya kadar doğru olduğunu gösterse de, eldeki teorinin kökten bir değişime ihtiyacı olduğunun da işaretini veriyordu.

Manyetik alan uygulanmadığında (sol) ve manyetik alan uygulandığında (sağ), gümüş atomlarının ekran üzerindeki dağılımı. [3]
Manyetik alan uygulanmadığında (sol) ve manyetik alan uygulandığında (sağ), gümüş atomlarının ekran üzerindeki dağılımı. [3]

1925 yılında Goudsmit ve Uhlenbeck "dönü" (spin) fikrini ortaya attılar. Bu fikre göre; herhangi bir elektron L=0 durumunda olsa dahi, spin açısal momentumu sayesinde açısal momentuma sahip olabilir ve elektronlar için spin açısal momentumu 2 sayıda farklı değer alabilir (yukarı spin ya da aşağı spin). Gümüş atomları örneğinde, gümüş atomunun ilk 46 elektronu eşit sayıda aşağı spin ve yukarı spin durumlarında bulunduğundan, toplam etkileri sıfırdır. Sadece 47. elektron s= 1/2 spin açısal momentum değerindedir. Buna göre 47. elektron

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

“ikincil spin kuantum sayısı” değerlerini alabilir ve aldığı değere göre manyetik alan tarafından aşağı ya da yukarı yönde saptırılır.

Stern-Gerlach deneyinin sonuçlarını açıklamakta mükemmeliyete yaklaşan Spin Teorisi, Kuantum Fiziği'nin net olmayan dünyasını bizler için biraz daha berraklaştırsa da, zaten kavranması zor olan Kuantum Teorisi'ni daha da zorlaştırmıştır.

https://www.youtube.com/watch?v=rg4Fnag4V-E

Öncelikle Bohr'un kesikli açısal momentumu modelini test etmek için gerçekleştirilmiş Stern-Gerlach deneyi, bilimin nasıl ilerlediğinin ve hataların bile aslında ilerlemek için nasıl kullanılabileceğinin en güzel örneği belki de. Gümüş atomlarının L=0 yerine L=1 durumunda olduğu düşünülmeseydi, belki de bu deney yapılmayacaktı bile. Ancak bu deneyin gerçekleşmesi sonucunda ortaya çıkan sonuç, fizikçileri hüsrana uğratmak yerine onlara uğraşabilecekleri yeni bir problem verdi sadece. Doğayı daha derinlemesine anlamaya yaklaştığımız her gün, aslında geçmişte yapılan her doğrunun olduğu kadar, her hatanın da omuzlarına basıyoruz. Hepsine selam olsun.

Ahmet Mert Bozkurt

Referanslar
1. Koga T., Sekine Y. (2012). “Electron Spin Rotation and Quantitative Determination of Spin-Orbit Coefficients”. NTT Technical Review, Vol. 10, No:9.
2. Weinert, F. (1995). "Wrong theory—right experiment: The significance of the Stern–Gerlach experiments". Studies in History and Philosophy of Modern Physics. 26B: 75–86.
3. Gerlach W., Stern O.(1922). “Der experimentelle Nachweis der Richtungsquantelung im Magnetfeld,” Zeitschrift fur Physik A Hadrons and Nuclei, Vol 9, No. 1, 349-352.
4. Gerstner E. (2008). “Milestone 2: Answers on a Postcard.”, Nature Physics, 1.

Bu Makaleyi Alıntıla
Okundu Olarak İşaretle
0
0
  • Alıntılı Paylaş
  • Tekrar Paylaş
  • Alıntılı Paylaşımları Göster
Paylaş
Sonra Oku
Notlarım
Yazdır / PDF Olarak Kaydet
Bize Ulaş
Yukarı Zıpla

İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!

Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.

Soru & Cevap Platformuna Git
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Muhteşem! 0
  • Tebrikler! 0
  • Bilim Budur! 0
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 0
  • Güldürdü 0
  • İnanılmaz 0
  • Umut Verici! 0
  • Merak Uyandırıcı! 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Tüm Reklamları Kapat

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 25/02/2024 21:24:53 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/12623

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.

Tüm Reklamları Kapat
Keşfet
Akış
İçerikler
Gündem
Kedigiller
Göğüs Hastalığı
Kitlesel Yok Oluş
Uygulama
Üreme
Siyah
Modern
Genel Halk
Canlılık
Nöron
Mikrobiyoloji
Sağlık
Yavru
Sinaps
Doğa Olayları
Filogenetik
Antikor
Nükleer
Hastalık Kataloğu
Evrim Tarihi
Sıvı
Yeşil
Malzeme
İlaç
Burun
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Gündem
Kafana takılan neler var?
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
Sosyal
Yeniler
Daha Fazla İçerik Göster
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?
Duvarın İçinden Geçebilen Oyuncak Nasıl Çalışıyor? | Sihirli Kılıç!
Duvarın İçinden Geçebilen Oyuncak Nasıl Çalışıyor? | Sihirli Kılıç!
Bu Takviyeyi İçin, Bebekleri Kurtarın!
Bu Takviyeyi İçin, Bebekleri Kurtarın!
Evrenin Yaşını Nereden Biliyoruz?
Evrenin Yaşını Nereden Biliyoruz?
Batarya Gizemi: Modern Piller Nasıl Çalışıyor ve Neden Bu Kadar Az Gidiyor?
Batarya Gizemi: Modern Piller Nasıl Çalışıyor ve Neden Bu Kadar Az Gidiyor?
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.
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000
Bu Makaleyi Alıntıla
Evrim Ağacı Formatı
APA7
MLA9
Chicago
R. Bilim, et al. Stern-Gerlach Deneyi: Yukarı Spin ya da Aşağı Spin, İşte Tüm Mesele Bu. (16 Ekim 2018). Alındığı Tarih: 25 Şubat 2024. Alındığı Yer: https://evrimagaci.org/s/12623
Bilim, R., Kayalı, Ö. (2018, October 16). Stern-Gerlach Deneyi: Yukarı Spin ya da Aşağı Spin, İşte Tüm Mesele Bu. Evrim Ağacı. Retrieved February 25, 2024. from https://evrimagaci.org/s/12623
R. Bilim, et al. “Stern-Gerlach Deneyi: Yukarı Spin ya da Aşağı Spin, İşte Tüm Mesele Bu.” Edited by Ögetay Kayalı. Evrim Ağacı, 16 Oct. 2018, https://evrimagaci.org/s/12623.
Bilim, Rasyonalist. Kayalı, Ögetay. “Stern-Gerlach Deneyi: Yukarı Spin ya da Aşağı Spin, İşte Tüm Mesele Bu.” Edited by Ögetay Kayalı. Evrim Ağacı, October 16, 2018. https://evrimagaci.org/s/12623.
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