Niels Bohr ve Kuantum Teorisi

Niels Bohr, modern fiziğin en ünlü bilim insanlarından biridir. Çoğunlukla kuantum teorisine yaptığı katkılarıyla ve Nobel’le öldüllendirilen atomun yapısıyla ilgili çalışmasıyla tanınır. Bohr, 1885’de Kopenhag’da iyi eğitimli bir ailenin çocuğu olarak dünyaya geldi. Genç yaştan itibaren fizikle ilgilenmeye başladı ve 1911’de de Kopenhag Üniversitesi fizik doktorasını tamamladı.

Bohr, doktora tezi olan metallerin elektron teorisi üzerine çalışırken, Max Planck’ın enerjiyi küçük parçacıklar veya kuanta olarak tanımlayan erken dönem kuantum teorisiyle ilk kez karşılaştı.

1912’de Nobel ödüllü J.J. Thompson için çalışırken ilk kez nükleusun keşfi ve atom modelinin geliştirilmesiyle ilgili çalışmaları sayesinde yine Nobel ödülü kazanan Ernest Rutherford ile tanıştı. Böylece Niels Bohr, Rutherford’un gözetimi altında atomun özelliklerini çalışmaya başladı.

Rutherford’un nükleus tanımını ve Planck’ın kuantalarla ilgili teorisini birleştirerek atomun içinde neler olduğunu açıklamaya çalıştı ve atomun yapısının bir modelini geliştirdi. Bu çalışması Bohr’a 1922’de Nobel Ödülü kazandırdı.

Rutherford’la çalışmaya başladığı yıl hayatının aşkı ve altı oğlunun annesi Margaret Nørlund ile evlendi. Niels Bohr hayatının sonraki dönemlerinde Danimarka Kraliyet Bilimler Akademisi’nin başına geçti.

Niels Bohr Atom Modeli

Bohr’un modern fiziğe en büyük katkısı belki de atom modeli geliştirmesiydi. Bohr atom modeli atomu pozitif yüklü çekirdeği ve onun etrafında dolaşan elektronlarla gösterir. Bohr, elektronların çekirdek etrafında farklı yörüngelerde döndüklerini ve bu yörüngelerdeki elektronların sayısının atomun özelliklerini belirlediğini keşfeden ilk bilim insanıydı.

Bohriyum Atomu Periyodik tablodaki atom numarası 107 olan Bohriyum atomu isimini Niels Bohr’dan alır.

Sıvı Damlacığı Modeli

Niels Bohr’un kuramsal çalışmaları nükleer füzyonun anlaşılmasına önemli katkılar sağladı. Kendisinin sıvı damlacığı modelindeki damlacık atomu temsil ediyordu. Eğer bu atoma yeterli miktarda bir enerji sağlanırsa atom hemen hemen eşit iki parçaya ayrılıyor ve ortaya çok büyük bir enerji çıkıyordu. Bu kuram, 1930’larda daha sonra atom bombası yapımında kullanılacak uranyum atomunun parçalanması teşebbüslerinde kullanılmıştı.

Yeni bir çağ: Kuantum Bilgisayarlar nedir?

II. Dünya Savaşı sırasında ABD Atomik Enerji Projesi’ne yaptığı katkılara rağmen Bohr, atom fiziğinin barışçıl uygulanmasını destekleyen açık sözlü bir bilim insanıydı.

Einstein’la Tartışması ve Kuantum Teorisi

Bohr’un 1933 ve 1962 arasında hakkında birkaç makale yayınladığı bütünleyicilik konsepti bir elektronun ya bir dalga şeklinde ya da bir parçacık şeklinde hareket etmesini öngörür. Ama aynı anda ikisi gibi de hareket edemez.

Kuantum kuramı ile şok olmamış bir kişi onu henüz anlamamıştır. – Niels Bohr

Einstein her zaman kuantum teorisini ve dolayısıyla Bohr’un çalışmalarını eleştirmiştir. Bohr ve Einstein‘ın bu tartışması yüz yıllık kuantum teorisinin anlaşılmasına katkı sağlamıştır. Einstein kuantum teorisiyle alakalı olarak ‘Tanrı zar atmaz.’ demiştir. Niels Bohr’un da buna karşılık olarak ‘Einstein, tanrıya ne yapacağını söylemeyi bırak.’ dediği söylenir.

Bu tartışma bilimsel dünyaya da yeni kazanımlar da sağlamıştır. Einstein, kuantum teorisinin belirsizlik ilkesini çürütmek için EPR Paradoks’unu sunmuştur. EPR paradoksu ise kuantum teorisinin aslında daha fazla gelişmesine vesile olmuştur.

Kuantum dünyasında elektronlar nasıl ışıkla hareket ettirilecek?

Belirsizlik İlkesi: Belirsizlik ilkesi, üç denklemden ve bu denkemler tarafından ifade edilen üç kısımdan oluşmuştur. Özetle zaman-enerjinin, momentum-konumun ve açı-açısal momentum çiflerinin her ikisinin bir arada ölçülemeyeceğini, bilinemeyeceğini anlatır.

EPR Paradoksu: Elinizde iki parçacık olduğunu düşünün. Ağırlıklarını ölçüp parçacıkları birleştiriyorsunuz ve hafifçe itiyorsunuz. Burada bir sorun ortaya çıkıyor. Hızları ve konumları ilişkili olmalı. Eğer parçacığın konumunu ölçerseniz, hızını ölçemeseniz bile bu belli bir hızı olmadığı anlamına gelmez. Einstein buna çözüm olarak ikinci parçacığın hızının ölçülebileceğini ve her şey matematiksel olarak ilişkili olacağından hızın bilinebileceğini öne sürmüştür.

Niels Bohr Ölümü

Niels Bohr 18 Kasım 1962’de kalp yetmezliğinden vefat etti. Cesedi yakılarak aile mezarlığındaki bir bölgeye yerleştirildi. Daha sonra eşinin külleri de yine buraya konmuştur. 7 Ekim 1965’te Niels Bohr’un 80. doğum yılında Kopenhag Üniversitesi Teorik Fizik Enstitüsü ismini Niels Bohr Enstitüsü olarak değiştirdi.

Kaynak 1, Kaynak 2, Kaynak 3