Katalog

1 9 9 5 ' T E O N E M L I B I L İ M O L A Y L A R I Tıptan gumruğe sınırsız ışınlar Her yere derınlemesıne gırebılme özellıklerı nedenıyle X ışınları tıp alanında da onemını koruyor Ancak bunların tehlıkelı yönlerı de var, kızılotesı ışınlar derının ust katmanında kalırken, X ışınları molekul l e r d e n elektronları ayırarak buyuk yıkımlara yol açabılıyorlar ö t e yandan X ışınlarının bu olumsuz nıtelı ğı yenı bır tedavı yontemının gelıştırılmesını sağladı örneğın, fotoğrafta gbrulen hastanın beynındekı tumörun yok edılmesı amacıyla hastanın kafası sabıtleştırıldıkten sonra (yukarda) X ışınları mllımetrık olarak yaklaştırılıp beyne gon derıldı boylece ışlem suresınce çe v r e d e k ı dokular ı n ozellıkle de optık sınırın (ortadakı fotoğraf) zarar gormesı on lendı Yaşam kaynağı Atom dalgalarım çıplak gözle görmek!... Çağlar Tuncay I I Gumruklerdeki X ışınları Gunumuzde X ışınlarıyla ara nan bagajlarda kaçak eşyalar rahatlıkla bulunabılıyor Orne ğın, Namıbya dan kaçak olarak Fransa ya sokulmak ıstenen ıkı ceylan kafası X ışınları sayesınde ortaya çıkarılmıştı (yandakı fotoğraf) Radyografık goruntuler maddenın ışınları emme gucune gore oluşuyor Nıtekım metal ve kemıkten eşyalar X ışınlarının geçışıne ızın vermıyor (yukardakı fotoğraf) n r'ukarı erden ağacı başlık şatan ıçerı yesın9n bu Basıt radyografılerın bır tur akrabası sayılan "scanner" ozellıkle norolojıye buyuk yararlar sağlayarak ınsan vucudunun keşfınde bır evrım yarattı Scannıng" olarak adlandırılan tarama sıstemı, karşı karşıya yerleştırılen X ışınları verıcısı ve bır de tektorden oluşan donanım sayesınde tum vucudu tarıyor Detektor çeşıtlı dokuların X ışınlarını emış oranını olçuyor Bu olçumlere dayanarak bılgısayar vucudun uç bo yutlu bır goruntusu nu oluşturuyor (bkz, yandakı fotoğraf) Scıence et Vıe Kasım 95 Keşfedilen beyin Çevırı Anahıd Hazaryan kı yanktan geçen ya da bir kırınım ızgara sından yansıyan ışığın ılgınç ozellıkler sergıledığını hep bılınz Farklı yarıklardan gelen ışık kolları bırbın ustune bınerken bırbırının etkısını bazı yerierde azaltır, bazı yerlerde ıse artırır Böylece gırışım tepelerı ve çukurları olu şur, bu çukur ve tepeler arasındakı uzaklıklar olçulerek yanklar arasındakı uzaklık bılındığıne gore deneydekt ışığın dalgaboyu kolayca saptanabılır MIT fızıkçılennden Davıd Pntchard bu yöntemden yararlanarak, atomlann da dalga özellığıne sahıp olduğunu gosterdı ve bır kırınım ızgarasına doğru hızla göndenlen atomlann, tıpkı ışık gıbı gınşım tepelerı ve çukurları, yanı bır kırınım desenı oluşturduğunu deneysel yoldan kanrtladı Bılındığı uzere, tanecıklerın kutlesı arttıkça dalgaboyu kısalır Bır atomunkı kadar kısa dalgaboyuna sahıp bır dalganın gırışım ozellıklerını gözleyebılmek ıçın de, ızgara yarıkları arasındakı uzaklığın bır atom buyukluğu kadar ol ması gerekır Tşte bu nedenle Pntchard ve arkadaşları, atomlann dalgaboyunu olçmek ıçın dünyanın getmış geçmış en hassas kınnım ızgarasını yapmak zonında kaldılar Kullanılan ızgaranın komşu ıkı yanğı arasındakı uzaklık bırkaç Angstrom (santımetrenın yuz mılyonda bıri) kadar olmak zorundaydı Bu da, ortalama buyukluktekı bır atomun çapına eşdeğer bır uzuntuk Bu yuzden, soz konusu ızgara, karşılıklı dılımler bıçımınde yerleştırılmiş sılıkonnıtrat (sılısyum ve azot bıleşığı) moleküllerınden oluşturulmuştu Bu du rumda, dalgaboyu ölçulecek olan sodyum atomları (lyon lan) bu dılımlerden neredeyse sılıkonnıtrat molekullenne surtunerek geçeceklerdı Deneyın hazırlanmasında karşılaşılan guçlukler bu ka dar değıldı kuşkusuz Her şeyden once deney sonuç larının dahd 1yı ırdelenebıl mesı ıçın Pntchard ve arkadaşlannın daha oncelerı ola nak dışı olan bazı temel öl çumlerı gerçekleştırmesı ge rekıyordu Bunların arasında, elektrık alan ıçındekı sod yum atomlarının "susceptı bılıty'sı, bır gaz ıçınden geçen sodyum atom dalgalannın bu sırada ne oranda kırıldığı eğı Idığı ve zayıfladığı ve bu gaz ıçındekı atomlar tarafından ne olçude çekıldığı gıbı nıcelıkler sa yılabılır Neyse kı konu uzerınde 1988'den berı çalışmakta olan Pntchard ve arkadaşları boy lesıne gırıft guçluklerın ustesınden gelmeyı başardı ve atomlann dalga ozellığıne sahıp olduğunu gozler onune serdı Oahası, aynı deney sırasında kullanılan sodyum atomlarının dalga boyu olçuldu ve sonuçlann Kuvantum Mekanı ğı'nın kuramsal sonuçlarıyla tıpatıp uyuştuğu goruldu Pekı ama, bu sonuçlann tumu de boyle bır deneyden beklenebılecek turden olağan so nuçlardı ve şaşırtıcı hıçbır yonlerı yoktu öyle ıse, Pntchard ve arkadaşları bu denlı zor bır deneyı gerçekleştırmek ıçın nıye bu denlı yo ğun çabalar harcamıştı acaba? Onları bu deneyı yapmaya ozendıren temel (tmen(ler) neydı? Hemen belırtelım kı, atom gıbı kuçucuk nesnelenn, dalga gıbı ozel kuvantu n mekanıksel ozellıkiennın çıplak gozle gorulebıleceğı bır deney tasarlamak ve onu gerçekleştırmek başlı başına onemlı bır ıştır Deneyı, hıçbır aksamaya uğratmadan yurutmek ve başırılı sonuçlar almak da onemlıdır Ama, Prıtchaı d'ın deneyını asıl onemlı kılan şu ozellıklerdır 1) Fızıkte tum yasa ılke, kuram ve onerme lerın doğruluğunun deneyle sınanması yaşamsal onemdedır Fızığın yasa, ılke nuram ya da onermelerınden herhangı bırının aeneye aykırı duşmesı son derece onemlı sonuçlar doğura bılır Dolayısıyla, fızık bınasının her yanının deneysel testlerden geçırılerek sag amlığının ve tutarfılığının onaylanması ıçın yenı yenı deneyler tasariayıp yururiuğe koymak, \ er deneysel fızıkçının görevlen arasındadır öte yandan, tüm olumlu ön tahmınlere karşın, Prıtchard ın deneyının kuramla uyuşmayan farklı sonuçlar verdığını varsayalım Fızık bu yuk bır krıze suruklenır Prıtchard da tarıhe geçerdı o zaman Bu olasılığın da test edılmesı gerekır Böyle bır olasılığın çekıcllığı doğrusu ya, deneysel fızıkçıler açısından hıç de yabana atılacak gıbı degıldır 2) Elektronun dalga özelliğıne sahıp olduğu, yaklaşık bır yuzyıldan berı bılınen bır gerçektır Ama, elektron gıbı kuçuk parçacıklar ıçın doğru olan gerçeklerın atom gıbı karmakarışık yapılar ıçın de geçerlı olmasını gerektırecek somut ve sağlam nedenler, 20 yuzyılın ortalarına dek bulunamamıştı örneğın, Kuvantum Mekanığı'nın kuruluş yıllarında tekıl elektronlar ıçın doğru sonuçlar veren Schrodınger denklemının, karmaşık atom ve molekul yapıları ıçınde geçerliliğınl surdurmesı gereklılığını destekle yecek hemen hıçbır somut ışaret bulunamamıştı Buna karşın, atom ve molekuller ıçın Schrodınger denklemı kullanılarak yapılan tüm hesaplamalar deneyle uyuşkun sonuçlar ver mış ve böylece Schrodınger denklemının evrensel olçekte doğruluğu yönundekı ınanç da cukuru i ha da pekişmıştı Tıpkı bunun gıbı, elektronların dalga ozellığı ne sahıp olması atomların da aynı ozellıklere sahıp olacağı anlamına gelmezdı Dolayısıyla söz konusu deneyın atomlar ıçın ozel olarak yapılması gerekıyordu Gerçı daha öncekı yıllarda Prıtchard'ınkınden farklı yöntem kulana rak atomlann dalga özellıklerı olduğu saptanmıştı ama, Prıtchard'ın yöntemı doğrudan doğ ruya çıplak gozle gözlem yapmaya olanak sağ lıyordu 3) Atomlann varlığı ılk kez gunumuzden yak laşık 2 500 yıl once ılerı surulmuştu Ama fızıkçılerın buyuk çoğunluğu atom duşuncesıne yanı maddenın sureklı bır yapı olmayıp bırtakım ogelerden oluştuğu ve dolayısıyla kesıntılı olduğu duşuncesıne karşı koymuş lar ve atomların varlığını yadsımışlardı Atomlann varlığına ılişkın en nesnel ve sağlam kanıtlar da Eınsteın ın Brovvncıl devınım olayını açıklarken ortaya koyduğu "maddenın tanecıklı yapısı" göruşuyle sağlanmıştı Bundan daha somut kanıtlar ıse son yıllarda gelıştlrılen Elektron Taramalı Mıkroskop (ETM fng ESM) yardımıyla elde edllen madde yuzeyı fotoğraflarıdır Işte, Prıtchard ın yontemıyle atomlann tanecıklı yapısından sonra dalga ozellığı de hıçbır kuşkuya yer bırakmayacak ve çıplak gozle gorulebılecek bıçımde açıklığa kavuşturulmuş oluyordu Atomlann dalga ozellığıne sahıp olduğunun gosterılmesı ve dalgaboyunun ölçulmesinden sonra şımdı sıra daha buyuk nesnelere, örneğın bakterılere gelmıştır Böyle böyle gıderek, blr gun bız ınsanların da dalgaboylarını doğrudan ve çabucak ölçebilecek yöntemler bulunacağına şımdıden kesın gözuyle bakabılırız 4637