sd Atomun Diğer Ucu: Elektronlar

Atomun Diğer Ucu: Elektronlar

Elektronlar tıpkı dünyanın güneş çevresinde dönerken, aynı zamanda kendi çevresinde dönmesi gibi, atom çekirdeğinin çevresinde dönen parçacıklardır. Aynı, gezegenlerde olduğu gibi bu dönüş, bizim yörünge adını verdiğimiz yollarda, çok büyük bir düzen içinde ve hiç durmaksızın gerçekleşir. Fakat dünyayla güneşin büyüklükleri arasındaki oran ile atomun içindeki oran çok farklıdır. Eğer elektronların büyüklüğü ile dünyanın büyüklüğü arasında bir kıyas yapmak gerekirse, bir atomu dünya kadar büyütsek, elektron sadece bir elma boyutuna gelecektir.(1)

Yani birbirinden kütle ve hız olarak tamamen farklı olan gezegenler, doğal olarak Güneş'in etrafında farklı yörüngelere yerleşmişlerdir. Ama atomdaki elektronların durumu bu gezegenlerden tamamen farklıdır. Tıpatıp birbirlerinin benzeri olan elektronların niçin çekirdek etrafında farklı yörüngelere sahip oldukları, bu yörüngeleri nasıl şaşmadan takip ettikleri, akıl almaz küçüklükteki boyutlarda akıl almaz büyüklükteki süratleriyle nasıl çarpışmadıkları soruları bizleri tek bir noktaya götürür. Bu eşsiz düzen ve hassas dengede karşımıza çıkan tek gerçek Allah'ın kusursuz yaratışıdır:

O Allah ki, yaratandır, (en güzel bir biçimde) kusursuzca var edendir, 'şekil ve suret' verendir. En güzel isimler O'nundur. Göklerde ve yerde olanların tümü O'nu tesbih etmektedir. O, Aziz, Hakimdir. (Haşr Suresi, 24)

         
 
En güçlü mikroskopların bile göremeyeceği kadar küçük bir alanda dönüp-duran onlarca elektron, atomun içinde çok karışık bir trafik yaratır. Burada dikkat çeken en önemli nokta, çekirdeği elektrik yükünden oluşan bir zırh gibi kuşatan bu elektronların atomun içinde en ufak bir kazaya yol açmamalarıdır. Üstelik atomun içinde yaşanacak en ufak bir kaza atom için felaket olabilir. Ama böyle bir kaza asla gerçekleşmez; tüm işleyiş mükemmel bir düzen ve kusursuz bir sistem içinde devam eder. Çekirdeğin çevresinde saniyede 1.000 km. gibi akıl almaz bir hızla hiç durmadan dönen elektronlar, birbirleriyle bir kez bile çarpışmazlar. Birbirlerinden herhangi bir farkları bulunmayan bu elektronların farklı farklı yörüngelerde bulunmaları, son derece şaşırtıcıdır ve "bilinçli bir tasarım"ın ürünü olduğu apaçıktır. Kütleleri ve hızları birbirlerinden farklı olsaydı çekirdeğin etrafında farklı yörüngelere dizilmeleri doğal karşılanabilirdi. Nitekim Güneş Sistemimiz'deki gezegenlerin dizilişi bu mantıktadır.
 

Yukarıdaki resimde elektronların dalga hareketine göre çizdikleri dört farklı yörünge tipi gösterilmektedir. Elektronlar parçacık özelliğine göre de gezegenlerin Güneş'in çevresinde dönmeleri gibi yörüngeler çizirler. Fakat elektronların sahip oldukları bu farklı hareketler, onların tam olarak tanımlanmasını engellemektedir.

 

 

       

 

Elektronlar, nötron ve protonların neredeyse ikibinde biri kadar ufak parçacıklardır. Bir atomda, protonlarla eşit sayıda elektron bulunur ve her elektron her bir protonun taşıdığı artı (+) yüke eşit değerde eksi (-) yük taşır. Çekirdekteki toplam artı (+) yük ile elektronların toplam eksi (-) yükü birbirini dengeler ve atom nötr olur.

Elektronların, taşıdıkları elektrik yükü itibariyle bazı fizik kurallarına uymaları gerekir. Bu fizik kuralları "aynı elektrik yüklerinin birbirini itmesi ve zıt yüklerin birbirlerini çekmesi"dir.

İlk olarak, normal koşullarda hepsi eksi yüklü olan elektronların bu kurala uyup birbirlerini itmeleri ve çekirdeğin etrafından dağılıp-gitmeleri gerekir. Ancak durum böyle olmaz. Eğer, elektronlar çekirdeğin etrafından dağılsaydı, tüm evren boşlukta dolaşan, proton, nötron ve elektronlardan ibaret olurdu. İkinci olarak; artı yüke sahip olduğu için çekirdeğin, eksi yüklü elektronları kendine çekmesi ve elektronların da çekirdeğe yapışmaları gerekirdi. Böyle bir durumda da çekirdek bütün elektronları çeker ve atom kendi içine çökerdi.

Ancak bu olumsuzlukların hiçbiri olmaz. Elektronların az önce belirttiğimiz (1.000 km/s) olağanüstü kaçış hızları, bunların birbirlerine uyguladıkları itici kuvvet ve çekirdeğin elektronlara uyguladığı çekim kuvveti o kadar hassas değerler üzerine kurulmuştur ki, bu üç zıt etken birbirini mükemmel bir şekilde dengeler. Sonuçta atomdaki bu muazzam sistem dağılıp parçalanmadan sürüp gider. Atoma etki eden bu kuvvetlerden tek bir tanesinin, olması gerekenden biraz daha fazla veya biraz daha az olması atomun hiçbir zaman var olmamasına neden olurdu.

Bu etkenlerin yanı sıra, çekirdekteki protonları ve nötronları birbirine bağlayan nükleer kuvvetler olmasaydı, eşit yüke sahip olan protonlar değil kenetlenmek, birbirlerine yaklaşamayacaklardı bile. Aynı şekilde nötronlar da çekirdeğe hiçbir şekilde bağlanamayacaklardı. Bunun sonucunda çekirdek, dolayısıyla atom diye bir şey olmayacaktı.

Bütün bu ince hesaplar, tek bir atomun bile başıboş olmayıp, Allah'ın kusursuz denetiminde hareket ettiğinin bir göstergesidir. Aksi takdirde içinde yaşadığımız evrenin daha başlamadan sonunun gelmesi kaçınılmaz olurdu. Daha başlangıç anında bu süreç tersine döner, evren oluşamazdı. Ancak her şeyin Yaratıcısı, sonsuz güç ve ilim sahibi olan Allah, evrendeki tüm dengeler gibi, atomun içinde de çok hassas dengeler kurmuştur ve bu sayede atom, mükemmel bir düzen ile varlığını sürdürmektedir.

Gerçekten, gece ile gündüzün art arda gelişinde ve Allah'ın göklerde ve yerde yarattığı şeylerde korkup-sakınan bir topluluk için elbette ayetler vardır.
(Yunus Suresi, 6)


Allah'ın yarattığı bu denge, bilim adamları tarafından yıllar boyunca araştırılarak çözülmeye çalışılmış ve sonunda gözlenen olaylara sadece çeşitli isimler takılmıştır: "elektromanyetik kuvvet", "güçlü nükleer kuvvet", "zayıf nükleer kuvvet", "kütlesel çekim kuvveti"… Ancak, kimse "Neden?" sorusu üzerinde düşünmemiştir. Örneğin, neden bu kuvvetler belirli şiddetlere, belirli kurallara göre hareket ederler? Neden bu kuvvetlerin etkili oldukları alanlar, takip ettikleri kurallar ve bu kuvvetlerin şiddetleri büyük bir uyum içindedir?

Bütün bu sorular karşısında bilim adamları çaresiz kalmışlardır. Çünkü yapabildikleri sadece olayların hangi sırayla geliştiğini tahmin etmektir. Fakat yaptıkları araştırmaların sonucunda tartışmasız bir gerçek ortaya çıkmıştır. Evrenin her yerinde tek bir atomu dahi başıboş bırakmayan bir akıl ve irade sahibinin müdahalesi görülür. Bu şekilde bütün kuvvetleri bir uyum içinde bir arada tutan tek bir güç vardır, o da gücün ve kudretin tümünü kendisinde barındıran Allah'tır. Allah dilediği anda dilediği yerde kudretini tecelli ettirmektedir. En küçük atomundan uçsuz bucaksız galaksilere kadar tüm evren de ancak Allah'ın dilemesi ve her an ayakta tutması ile varlığını sürdürmektedir.

Allah, Kuran'da kendisinden başka kuvvet olmadığını haber verirken, bunun bilincine varamayıp Kendi yarattığı aciz varlıkları (canlı olsun. cansız olsun), O'ndan bağımsız bir güç ve kuvvet sahibi sanarak o yaratıklara ilahi vasıflar yükleyenlerin sonunu şöyle bildirmektedir:

... O zulmedenler, azaba uğrayacakları zaman, muhakkak bütün kuvvetin tümüyle Allah'ın olduğunu ve Allah'ın vereceği azabın gerçekten şiddetli olduğunu bir bilselerdi.
(Bakara Suresi, 165)


Bugüne kadar hiçbir bilim adamı atomdaki, dolayısıyla evrendeki kuvvetlerin sebebini, kaynağını ve niçin belli durumlarda belli kuvvetlerin ortaya çıktığını izah edememiştir. Bilimin yaptığı sadece gerçekleri gözlemlemek ve bunları ölçüp birer "isim" takmaktır.

     
 

ELEKTRONLAR İNSANLARIN HİZMETİNDE

Elektrik, hayatımızın en önemli parçalarından biridir. Onsuz hiçbir şey yapamıyoruz. Yemek yerken, televizyon seyrederken, yolda giderken, temizlik yaparken tüm hayatımız elektrikle iç içe...

Bir düğmeye basıyoruz çevremiz aydınlanıyor, bir düğmeye basıyoruz tüm elektrikle aletler çalışmaya başlıyor. İşte elektriğin hayatımızın her anında kullandığımız bu haline elektrik akımı deniyor. Burada söz konusu olan akımı sağlayanlar ise  elektronlar. Elektrik (-) negatif yük sahibi elektronların ve iyonların hareketi sonucu oluşan yük akımıdır. Günlük hayatta kullandığımız televizyon, buzdolabı gibi aletler 1-2 amper elektrik çeker. Peki bu ölçü neyi ifade etmektedir?
Saniyede 1 Amper'lik akım demek, bir kesitten saniyede 6 milyon kere milyar elektron geçişi demektir. Yıldırımda ise bu sayı 1 milyon kat daha fazladır.


     

 

Bu tür "isim takmalar" bilim dünyasında büyük buluşlar olarak değerlendirilir. Halbuki, bilim adamları evrende yeni bir denge oluşturmaya, yeni bir sistem kurmaya değil, sadece evrende var olan mevcut dengeyi kavramaya-çözmeye çalışmaktadırlar. Yapılan şey de çoğunlukla, Allah'ın evrendeki sayısız yaratılış harikasından birini bir ucundan gözlemleyip buna bir isim vermekten ibarettir. Allah'ın yarattığı üstün bir sistemi veya yapıyı tespit eden bir bilim adamı çeşitli bilimsel ödüllere layık görülür, yüceltilir, insanlar ona hayranlık duyarlar. Bu durumda asıl yüceltilmesi gereken hiç şüphesiz o yapıyı yoktan var eden, akıl almaz derece hassas dengeler ve karmaşık hesaplarla donatan ve bunun gibi daha sayısız, olağanüstü harikaları yaratan, Rahman ve Rahim olan Allah'tır.

Gerçekten, gece ile gündüzün ardarda gelişinde ve Allah'ın göklerde ve yerde yarattığı şeylerde korkup-sakınan bir topluluk için elbette ayetler vardır.
(Yunus Suresi, 6)

     
 

HIZLANDIRILAN PARÇACIKLAR

Hızlandırıcılar ve Çarpıştırıcılar


Maddenin temel yapı taşı olan parçacıkları araştırmak, atomdan milyonlarca defa daha küçük parçacıkları incelemekle mümkündür. Bu çok küçük parçacıkları incelemek ise ancak çok küçük ve karmaşık parçacık fiziği deney düzenekleriyle gerçekleşitirilebilir. Çok karmaşık deneyler ise, çok yönlü bilgisayar kullanımı ile kontrol edilebilir.

Yüksek enerji parçacık fiziği maddenin temelinde bulunan yapı taşlarını ve bunların birbirleri arasındaki etkileşimlerini inceleyen bilim dalıdır. Son yıllarda ileri teknoloji olanakları kullanan deneysel çalışmalar sayesinde maddenin yapısı hakkındaki bilgilerimiz hızla gelişmektedir. Parçacık fiziğinin araştırmaları kilometrelerce uzunluktaki parçacık hızlandırıcı laboratuarlarında yapılır. Parçacık hızlandırıcılarından yüklü parçacıklardan, çoğunlukla proton ve elektronlar, elektromanyetik alan içinde hızlandırılır ve yönlendirilir. Hızlandırılan parçacıklar ya sabit hedefler ile ya da birbirleri ile çarpıştırılır. Bu çarpışmalar sonucunda ortaya çıkan parçacıkların incelenmesi çeşitli detektör sistemleri ile gerçekleştirilir.

1950’li yıllardan başlayarak hızla gelişen hızlandırıcı ve detektör teknolojileri sayesinde çok yüksek enerjili çarpışmalar gerçekleştirmiş ve bu çarpışmaların gelişmiş detektör sistemlerinde incelenmesi ile maddenin temeli diyebildiğimiz proton ve nötronların kuark ismini verdiğimiz parçacıklardan oluşan bir alt yapısı olduğu anlaşılmıştır. Ulaşılan yüksek enerjilerde yapılan ölçümler protonun yarıçapının yüzde biri kadar olan uzaklıklarda maddenin yapısını araştırma olanağı sağlamıştır. Hızlandırıcı laboratuarları, kurulmaları ve çalıştırılmalarının çok masraflı oluşları nedeniyle dünyada sayılı birkaç merkezde de bulunmaktadır. En önemlileri Cern (Cenevre), DESY (Hamburg), Fermilab-FNAL (Chicago) ve SLC (California) olarak sayılabilir. Yüksek enerji fizikçileri bu merkezlerde büyük gruplar halinde deneysel çalışmalara katılmakta ve atomun sırlarını araştırmaktadırlar. Bu laboratuarlardan SLC’nin uzunluğu 3 km. CERN’in uzunluğu ise 27 km.dir. Ama devlik yarışında birincilik, ABD’nin Texas eyaletinin merkezinde kurulmakta ve çember çapı 85 kilometreyi bulacak olan Amerikan projesi SSC’ya aittir... Söz konusu makinelerin maliyet de (SSC için bu rakam toplam 6 milyar dolardır) boyutlarıyla birlikte doğal olarak artmaktadır. (2)


CERN parçacık fiziği laboratuarı yer 100 metre altında ve 27 kilometre uzunluğunda inşa edilmiştir. Parçacıklar bu uzun tünelde önce hızlanıp, daha sonra birbirleriyle çarpıştırılırlar.

CERN parçacık fiziği laboratuarı İsviçre-Fransa sınırında kurulmuş, 19 Avrupa ülkesinin üyeliği ile oluşan uluslar arası nitelikte bir araştırma merkezidir. Türkiye’ni de gözlemci statüsünde bulunduğu bu laboratuarın temel araştırma konusu maddenin temel yapısı ve bu yapıyı oluşturan temel parçacıklardır. 3000’e yakın fizikçi, mühendis, teknisyen ve idari personelin çalıştığı laboratuarda 6000’in üstünde üye fizikçi laboratuara gelerek çalışmalar yapabilmektedir.


     

 

Elektronların Yörüngesi

En güçlü mikroskopların bile göremeyeceği kadar küçük bir alanda dönüp duran onlarca elektron, daha önce de belirtildiği gibi atomun içinde son derece karışık bir trafik yaratırlar. Ancak bu trafik, en sistemli şehir trafiğiyle bile kıyas edilemeyecek kadar düzenlidir ve elektronlar hiçbir şekilde birbirleriyle çarpışmazlar. Çünkü elektronların her birinin ayrı bir yörüngesi vardır ve bu yörüngeler hiçbir zaman birbiriyle çakışmaz.

Atom çekirdeğinin çevresinde 7 tane yörünge vardır. Asla değişmeyen bu 7 yörüngedeki elektron sayısı da bir matematiksel formülle belirlenmiştir: 2n2. Atomların tüm yörüngelerinde bulunabilecek en fazla elektron sayısı işte bu formülle sabitlenmiştir (formüldeki "n" harfi, yörünge numarasını belirtir).

Evreni oluşturan sınırsız sayıdaki atomun elektron yörüngelerinin asla şaşmadan 2n2 formülüne uyarak belirli bir sayıda kalmaları bir düzenin göstergesidir. Elektronlar inanılmaz hızlarda hareket etmelerine rağmen, atomun içinde herhangi bir kargaşanın çıkmaması da yine bu eşsiz düzenin bir devamıdır. Bu, tesadüflerin asla açıklayamayacağı bir düzendir. Bu düzenin var olabilmesinin tek açıklaması Kuran'da bildirildiği gibi Allah'ın her şeyi kudretinin bir tecellisi olarak düzen ve intizam içinde yaratmış olmasıdır. Allah yarattığı bu düzeni Kuran ayetlerinde haber vermiştir:

... Allah, her şey için bir ölçü kılmıştır. (Talak Suresi, 3)

... her şeyi yaratmış, ona bir düzen vermiş, belli bir ölçüyle takdir etmiştir. (Furkan Suresi, 2)

... O'nun katında her şey bir miktar (ölçü) iledir. O, gaybı da, müşahede edileni de bilendir. Pek büyüktür, yücedir. (Rad Suresi, 8-9)

Yere (gelince,) onu döşeyip-yaydık, onda sarsılmaz-dağlar bıraktık ve onda her şeyden ölçüsü belirlenmiş ürünler bitirdik. (Hicr Suresi, 19)

Gökyüzü, Onu da yükseltti ve mizanı (ölçüyü) koydu. (Rahman Suresi, 7)

Güneş ve ay (belli) bir hesap iledir. (Rahman Suresi, 5)

... Şüphesiz, Allah her şeyin hesabını tam olarak yapandır. (Nisa Suresi, 86)

     
 

KURAN'DAN İŞARETLER

Elektronların yörüngesi konusunu incelerken Kuran'da bu konuya işaret eden bir ayethakkında da düşünmek gerekir. Atom çekirdeğinin çevresinde 7 yörünge vardır. Her yörüngenin üzerinde ise sayısı belli olan elektronlar bulunmaktadır. Kuran ayetlerinde göküyüzünün ve yeryüzünün tabakalarını oluşturan katmanları anlatmak için kullanılan 7 kat gök ifadesi, atomun göğü olarak bilinen görüngelere de işaret ediyor olabilir.

O, biri diğeriyle "tam bir uyum" (mutabakat) içinde yedi gök yaratmış olandır. Rahman (olan Allah)ın yaratmasında hiçbir" çelişki ve uygunsuzluk" (tefavüt) göremezsin. İşte gözü(nü) çevirip-gezdir; herhangi bir çatlaklık (bozukluk ve çarpıklık) görüyor musun? (Mülk Suresi, 3)

Bu sayı hiçbir zaman değişmez; ne altı olur ne de sekiz. Burada mucizevi olan şey, elektronun yedi yörüngesine işaret eden bu sayının ayetle tam bir uyum göstermesidir.


     

 

Ayetlerden anlaşıldığı gibi Alemlerin Rabbi olan Allah, her şeyi kusursuz bir ölçü, hesap ve düzen içinde yaratandır. Bu ölçü ve hesap, atomun en küçük parçacığından uzaydaki devasa gök cisimlerine, güneş sistemlerine, galaksilere kadar, bunların arasındakiler de dahil, bütün varlıklar alemini içine alır. Bu da Allah'ın sonsuz gücünün, ilminin, sanatının ve hikmetinin bir sonucudur. Allah, yarattığı varlıklardaki ve sistemlerdeki mükemmel ölçü, düzen, denge ve hesaplarla bu sıfatlarını insanlara tanıtır. Sonsuz kudretini gözler önüne serer. İşte bütün bilimsel araştırmaların, hesaplamaların insanı ulaştırması gereken asıl gerçek budur.

Dipnotlar
1 Taşkın Tuna, Uzayın Ötesi, Boğaziçi Yayınları, 1995, s. 52
2 Stephen Hawking'in Evreni, David Filkin, BBC Books, Aksoy Yayıncılık, s 142, 143

Bilim Adamları Diyor ki

Prof. Roger Penrose, Matematikçi

"Demek istediğim şudur ki evrenin bir amacı vardır. Orada öyle, bir şekilde şans eseri var olmamıştır".

Albert Einstein (1879-1955)

Derin bir imana sahip olmayan gerçek bir bilim adamı düşünemiyorum. Bu durum şöyle ifade edilebilir: Dinsiz bir bilime inanmak imkansızdır.

Stephen Hawking

“... Big Bang'ten sonraki birinci saniyede bu oran eğer yüz bin milyon kere milyonda bir daha küçük olsaydı evren şimdiki durumuna gelmeden içine çökerdi.” 


Blaise Pascal (1623-1662)

Pascal sözlerinde Allah'ın, matematikten elementlerin düzenine kadar herşeyin Yaratıcısı olduğunu söyleyerek, Allah'ın sonsuz gücünü ifade etmiştir.

Johannes Kepler (1571-1630)

Tabiat kitabına göre biz astronomlar, Yüce Allah'ın din adamları olduğumuzdan, bizim Allah'ın şanını konuşmamız gerekir.

Mikrodünyadan Sonsuz Uzaya