Niels Bohr Hayatı ve Çalışmaları

Söylentilere göre; Danimarka’nın övünç duyduğu dört şey vardır: Gemi Endüstrisi, Süt Ürünleri, hikaye yazarı Hans Cristian ve fizikçi Niels Bohr.

7 Ekim 1885 yılında fizyolog bir babayla, tüccar bir kızın oğlu olarak dünyaya gelen Bohr ‘hımbıl’ görünümüyle pek de gelecek vaat etmeyen birisidir. Kendisinden iki yaş küçük (daha sonra dünya çapında seçkin bir matematikçi olacaktır) Harald Bohr’da kendisinden farksızdı. Buna rağmen okulda oldukça başarılıdır. Daha çok matematik ve fizik dersine ilgi duyan Bohr, ileride hayatını bütünleştirecek olan alanları burada belirler. Babasının entelektüel çevresinden hayli etkilense gerek, orada bir fizikçi, bir dil bilimci ve birde felsefeci olan babasının yakın dostlarından bilgiler edinir ve kendi içinde bu dünyaya eşlik eder. Anlatılanlara göre üniversiteyi üstün bir başarıyla bitirip, yirmi iki yaşında Danimarka Bilim Akademisi’nin Altın madalya ödülünü alır. Daha sonra doktorasını tamamlar tamamlamaz (doktora çalışması ise metallerin iletkenliğiyle ilgilidir ) J.Thomson’un Cambridge’deki Cavendish laboratuarında soluğu alır. Ama ne var ki burada umduğunu bulamaz, başta İngilizcesinin yeterli olmaması ve ara ara Thomson’la ters düşmesi. Bir toplantıda Bohr’un yanlış diye nitelendirdiği düşünceleri daha sonra kendi dile getirirmiş. Bunu içine sindiremeyen Bohr çıkış yolu arar ve bir konferansta coşkusuna kapıldığı Manchester’da Rutfherford’un ekibine katılır. Burada yaklaşık bir yıl kadar kalır ve kendi atom modelini geliştirir. Bohr 1913 modelini geliştirdiğinde Rutherford modeli çok karmaşık ve gereksiz ayrıntılarla dolu bulur. Bohr’a, bunları düzeltmesi halinde modelin büyük bir üne kavuşacağını söyleyerek Bohr’u yüreklendirir. Fakat yinede Bohr’u anlamak için ondan önceki atom modelleriyle de ilgili bilgiler vermek gerekiyor.

Thomson ve Rutherford Atom Modelleri

Thomson 1897 yılında elektronu keşfettiğinde atomun sanıldığı gibi küre şeklinde olmadığı ortaya çıkmıştır. Buna göre Thomson’da kendi atom modelini geliştirmek durumunda kalmıştır. Burada esasında Thomson atomda bulunan elektronların kütlesiyle değil atom numarasıyla da ilgili olduğunu belirtmiştir. Bu modele üzümlü kek modeli denir, fakat yinede bu modelde eksikler vardı. Buna göre Thomson atom modelinde elektronlar radyasyon yaymak için dairesel hareket yapmaları gerek ve bu da enerjinin bir zaman sonra kaybedileceği anlamı taşıyor, oysa atomların birçoğunun ömrü süresizdi. Bu model aynı zamanda hidrojenin belli aralıklardaki spektrum çizgilerini de açıklamada yetersiz kalmıştır. Bunun yerini daha sonra Rutherford atom modeli alacak (Rutherford Thomson’un öğrencisidir aynı zamanda) ve bu modelde daha sonra yerini Niels Bohr’un kuantum atom modeline bırakacaktır.

Rutherford atom modeli atomun içine dair ciddi anlamda bilgi veren bir modeldir. Buna göre; atom büyük bir bölümü boşluktan oluşan ve merkezinde bir çekirdek bulunan bir sistemdir. Rutherford o zamanlar bir deney tasarlar öğrencileriyle (Marsden, Geiger, Hevesy gibi). Burada ince bir şekilde kesilmiş altın folyo alfa (elektronlarını kaybetmiş helyum çekirdeği) parçacıklarıyla çinko sülfid tabakasıyla bombardımana tabii tutmuş ve bu durum atomun boşluklu yapısını ortaya çıkarmış ve bazı alfa parçacıklarıysa çeşitli açılarla sapmışlardır. Bu ise merkezde bir şeylerin olduğuna işaret etmiştir (bu ise çekirdektir). Bir kağıda ateş ediyorsunuz mermi geri sekiyor. Bu izlenimler Rutherford ve öğrencilerine aittir.

Şimdi ise bizleri yani Niels Bohr atom modelinden bahsedebiliriz.

Bohr daha öncede ifade ettiğimiz gibi doktora çalışmalarının sonrasında kendini Thomson’un laboratuvarında bulmuştur, ama ne var ki burada umduğunu bulamaz. O da daha sonra Rutherford’un yanına gider. Burada Hevesy’i ile yakın dostluk kurarlar ve atom/radyasyon çalışmalarını burada sürdürür. Rutherford esasında deneycidir, Bohr ise kuramsalcı. Buna rağmen aralarında çok iyi dostluk kurarlar. Hatta Bohr bir oğluna biricik hocası olan Rutherford’un ilk ismi olan ‘Ernest’ adını koyar. (Rutherford buna rağmen kuramsal fiziği küçümsemektedir).

Bohr çalışmaları Thomson ve Rutherford modellerine dayanır, fakat Bohr teorisi klasik değil, kuantum modeli merkeze alınarak ifade edilmiştir. Bir dönem bir arkadaşı ona Balmer serilerinden bahsetmiş ve bu da onun yeni modeli için büyük bir aralık oluşturmuştur. Hatta Balmer serilerini derste görmesine rağmen nasıl oluyorsa gözünden kaçıyor. Buna rağmen Balmer serileri kendi modelinde merkezi bir önem taşıyacaktır.

Balmer 1880 yılında uydurma bir formül türetmiştir, fakat bu hidrojenin spektrumlarını açıklamasında başarı sağlamıştır. n gibi tam sayılar aldıkça kat sayılar değişiyor ve bu da daha sonra Niels Bohr’un atom modelinde tam sayı değerleri için yardımcı olacaktır.

Bohr modelinde bazı kabuller sonucu teorisini geliştirmiştir. Buna göre; en temel enerji düzeyi diye düzey olup burada elektron en kararlı haldedir. Elektron bir üst düzeye çıkınca değil, bir alt seviyeye inince foton yayar. Elektronlar her yörüngede değil, izin verilen yörüngelerde dolanır. Bu model ilk kuantum atom modeli olması bakımından önemlidir, fakat Bohr’un atom modeli daireseldir. Buna rağmen bu modeli geliştiren Alman fizikçi Sommerfeld’in modeli yörüngeler elipstir, bu da yörüngeleri tek değil, iki kuantum sayısıyla ifade edilmesi demektir, fakat bu konulara konunun sağduyusunu bozmaması adına girmiyorum. Bohr modeli esasında klasik mekanikten uzak olduğu için ilk başta tepkiler alır, oysa bir zaman sonra deneysel kanıtlar çoğalınca o da saygın bir konuma gelir ve enstitüsüne akımlar başlar. Kimler yoktur ki gelenlerden; Heisenberg, Pauli, Gamow, Landau ve daha niceleri… Bohr aynı zamanda büyük idealler peşinde koşanlar için bir yol gösterici ve esin kaynağıydı. Danimarka bu insanla ne kadar övünse azdır.

Kaynaklar:
[1]. Cemal Yıldırım – Bilimin Öncüleri (TÜBİTAK Yayınları – 1999)
[2]. John S.Rigden – Hidrojen (Çev: Umut Uğur – ODTÜ Yayıncılık – 2013)
[3]. Barry Parker – Kuantumu Anlamak (Çev: Elif Alkın – Güncel Yayıncılık – 2010)
[4] . Prof.Dr.Bayram Tekin – Niels Bohr (TÜBİTAK Bilim Teknik Yazıları – Aralık 2013)

İsmail Çelik hakkında 217 makale
Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi (Chemistry)

İlk yorum yapan olun

Bir yanıt bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.


*