Tarihçe > 1870'ler > 1920'ler > 1945'ler > 1965'ler

Yüzyıl dönemecinde bilimsel gelişmeler, köktenci varsayımlara gebeydi ve bunların birer birer ortaya çıkmasıyla, ivme kazanacaktı Işığın maddeyle etkileşimi alanındaki çalışmalar kuantum mekaniğine yol açacak ve atomun yapısı probleminin çözümüyle sonuçlanacaktı Nitekim 1901 yılında Max Planck, sıcak cisimlerin ışımasını incelerken, enerjinin sürekli olarak değil de, sıçramalar halinde değiştiği düşüncesini kullandı Enerjinin sürekli bir akış içerisinde olmayıp, 'kuanta' denilen bölünmez birimler halinde taşındığı anlamına gelen bu varsayım, 'siyah cisim ışıması'nı betimleyen Planck Yasası'nı başarıyla türetmesini sağladı Ancak 'kuantum varsayımı'nın henüz deneysel bir desteği yoktu Öngördüğü kuantum birimi Planck sabiti (h) olarak anılmaya başlandı Genel kabul görmemekle beraber, en azından Albert Einstein tarafından ciddiye alınmıştı
1903 yılında Japon fizikçi Hantaro Nagaoka, atomun Satürn modelini önerdi Bu modele göre elektronlar, artı yüklü bir parçacık etrafında ve aynı düzlem üzerindeki dairesel yörüngelerde dolaşıyordu Ertesi yıl Richard WH Abegg, asal gazların kararlı bir elektron yapısına sahip olduklarını ve onların kimyasal pasifliğine, bu kararlılığın neden olduğunu keşfetti 1905 yılında ise, Einstein fotoelektrik olayını, Planck'ın kuantum varsayımından hareketle ele almıştı Işığın enerjisini taşıyan ve parçacık gibi davranan bir unsurun varlığını öneren çalışmasıyla, bu olayın ardında yatan fiziği açıkladı 'Kuantum mekaniği' doğmuş ve ışığın 'dalga-parçacık ikili davranışı'ndan söz edilmeye başlanmıştı Aynı yıl 'Özel Relativite Kuramı'nı yayınlayarak, enerji ve kütlenin eşdeğerliğini ortaya koydu 20 Yüzyıl fiziğinde devrim yaratan bu çalışmasını sadece, fizik yasalarının ve ışık hızının tüm referans sistemlerinde aynı olduğu şeklindeki iki varsayımdan hareketle geliştirmişti






1906 yılında Hans Geiger, radyoaktif bir malzemeden ışınlanan alfa parçacıklarının çarpması halinde 'klik' sesleri çıkaran elektrikli bir 'dedektör' geliştirdi Hareket noktası, yük taşıyan bu parçacıklardan akım üretmenin mümkün olup olmadığı sorusu olmuştu 1909 yılında Ernest Marsden'le birlikte, Rutherford'un laboratuvarında, atomun yapısını incelemeye başladılar Yaptıkları deneyde alfa parçacıklarını, 000006 cm incelikteki bir altın folyo üzerine odaklamışlardı Parçacıkların hemen hepsi folyonun öte tarafına geçer ve bunların büyük çoğunluğu hiçbir sapmaya uğramazken, %01 kadarı sapıyor veya saçılıyor, bazıları ise folyonun gerisine doğru, neredeyse 180 derecelik açılarla sektiriliyordu Rutherford'un bu verilerden hareketle vardığı sonuca göre; atom neredeyse 'fos', pardon yani bomboş çıkmıştı Alfa parçacıklarının ezici çoğunluğuna geçit veren altın atomlarının, büyük oranda boşluktan oluşması, fakat küçük bir kısmının da, alfa parçacıklarını saptıracak kadar sert ve yoğun olması gerekiyordu Bu yoğun kısma 'çekirdek' adını verdi ve çekirdeğin, atomun kütlesinin büyük bir kısmını oluşturduğu kanaatine vardı Alfa parçacıklarını saptırdığına göre, çekirdeğin de artı yüklü olması gerekiyordu Aynı yıl, RA Millikan, yağ damlacığı deneyiyle, elektronların yükünü ölçtü Hepsi de aynı yükü taşıyordu Yükün kütleye oranı (e/m) Thompson deneyinden biliniyor olduğundan, elektronun kütlesi 910 x 10-28 gram olarak hesaplandı (amma diyet)
Rutherford ise bu arada, nitrojen atomlarını alfa parçacıklarıyla bombardıman etmiş ve alfa parçacıklarından daha hafif, artı yüklü bir parçacık elde etmişti 'Proton' adını verdiği bu parçacıkların, çekirdekleri oluşturan temel bir parçacık olduğunu farketti 1911 yılına gelindiğinde, 'atomun çekirdek modeli'ni önerdi Bu model merkezdeki, 'proton' adını verdiği artı yüklü parçacıklardan oluşan ağır bir çekirdekle, çekirdeğin etrafındaki yörüngelerde dolaşan hafif elektronlardan oluşuyordu Model mantıklı görünse de, iki temel sorunu vardı Ortada, elektronların yörüngelerde dolaştığına dair hiçbir kanıt yoktu ve neden farklı yörüngelerde dolaştıkları ise, hiç anlaşılamamıştı Model açısından bu, ciddi bir başka sorun daha yaratıyordu Çünkü daireler içinde dolaşan, dolayısıyla ivmelenen elektronların ışıyarak enerji kaybetmesi ve protonların çekim gücüne kapılarak çekirdeğe düşmesi gerekiyordu Yapılan hesaplamalar, Rutherford atomunun milyarda bir saniye içerisinde çökmesi gerektiğini gösterdi Ama çökmüyordu

1913 yılında Danimarkalı fizikçi Niels Bohr, atomların ışıma spektrumlarıyla Rutherford'un bulgularını bir araya getirip, yeni bir model önerdi ve ikinci sorunun yanıtını, kuantum varsayımından hareketle verdi Bohr, atom yörüngelerinde dolaşan elektronların, Rutherford modelinde önerildiği gibi sürekli enerji değerlerinden herhangi birine sahip olabilmek yerine; çekirdekten ancak belli uzaklıklarda bulunabilip, ancak belli enerjilere sahip olabildiklerini düşünmüştü Bu 'kuantum modeli'nde; yörüngedeki bir elektronun enerjisi, Planck sabiti h'nin tamsayı katlarıyla değişebiliyor ve açısal momentumun değeri, ћ'ýn tamsayı katları olabiliyordu Işın tüpleri içindeki gaz atomları elektrik akımından enerji soğuruyor, uyarılan yörünge elektronları daha üst enerji düzeylerine sıçrayıp, sonra da eski düzeylerine inerken kaybettikleri enerjiyi ışık olarak yayıyorlardı Enerji düzeyleri arasında belli miktarlarda farklar bulunduğundan, ışınan spektrumda da belli dalgaboylarında ışık görülüyordu Model, hidrojenin ışıma spektrumunu veren Balmer Formülü'nü başarıyla üretiyor olmakla beraber, daha sonra Arnold Sommerfeld tarafından geliştirilen haliyle dahi, spektrumun relativite kaynaklı ince yapısını açıklayamıyordu Birden fazla elektronu olan atomlar içinse, hiç çalışmıyordu Kaldı ki, yörüngedeki elektronların niçin, ivmelenen her yük gibi ışıyarak çekirdeğe düşmediği sorusu hala yanıtsızdı
1914 yılında, HGJ Moseley x-ışını tüpünü kullanarak, atom çekirdeklerinden çoğunun yükünü belirlemişti Çekirdekteki proton sayısını 'atom numarası' olarak tanımladı ve periyodik tablo, elementlerin atom numaralarına göre yeniden düzenlendi