Kuantum Mekaniği

[SERDEM]

Kuantum Mekaniği

Bir kaç yıl içinde özellikle 1924-1930 arasında , atom altı dünyaya açıklık getirmek için , dinamiğe yeni bir teorik yaklaşım kazandırıldı.Buna kuantum mekaniği yada dalga mekaniği denildi.Bu görüş 1923'te Fransız fizikçi L.de Broglie tarafından ortaya atıldı.Broglie , elektromanyetik radyasyonda olduğu gibi maddelerin de dalgalara sahip olduğunu düşündü.Maddi parçacığa eşlik eden bu dalganın dalga boyu h/mv idi.Bahsedilen madde dalgası , parçacığın hareketine kılavuzluk eden bir pilot gibi kavrandı.Böyle düşünülmesinin nedeni , uygun koşullar altında gözlenen difraksiyondu.Bu da, 1927 yılında Amerikan fizikçileri C.Davisson ve L.H.Germer ile İngiliz fizikçi P.Thomson'un yaptıkları elektron kristal etkileşimi deneyleri ile teyit edildi.Sonradan Alman fizikçiler W.Hisenberg , M.Born , E.Pascual Jordan ile ünlü Avusturyalı fizikçi E.Schrödinger Broglie'nin fikirlerine matematiksel elbiselerini giydirerek daha ileriye taşıdılar.Bu teori artık bir çok fiziksel olay ve klasik fiziğin el bile süremediği problemlerle başa çıkabilecek kapasitesine yükselmişti.Bohr'un atomik enerji düzeylerinin kuantizasyonunu teyit etmesine ek olarak , şimdi kuantum mekaniği çoğu kompleks atom için açıklamalar getirebiliyor olmasının yanı sıra nükleer fiziğe giden yolun perisi oluyordu.

Her ne kadar kuantum mekaniğine genellikle makro değil de mikro dünyada ihtiyaç duyuluyor olsa da bazı makroskopik etkilere sadece kuantum mekaniği başarılı açıklamalar getirebiliyordu.De Broglie'nin dalga-parçacık ikileminin ötesinde, kuantum mekaniksel düşünce ile çok önemli kavramlar bir araya getirilmiştir.Sonuçta da , bir elektronun daima bir manyetikliğinin ve spin'inin olduğu keşfedilmiştir.Spin temel bir özelliktir ve takip eden çalışmalarla diğer bütün temel parçacıklarda da spin görülmüştür.1925'te Avusturyalı fizikçi W.Pauli dışarlama ilkesini ilan etti.Bu ilke , aynı kuantum sayısına sahip birden fazla atomik elektronun bulunamayacağını söylüyordu.Atomik bir elektronu tam olarak tanımlayabilmek için 4 kuantum sayısına gerek vardır.Dışarlama ilkesi elementlerin yapısının ve dolayısı ile periyodik tablonun anlaşılabilmesinde hayati önem taşır.

Hisenberg 1927 de belirsizlik ilkesini ilan etti.Bu ilke , iki fiziksel birimin aynı anda ve kesinlik içinde ölçülebilmesine doğal bir sınırın varlığını ileri sürüyordu. Örneğin atomik bir elektronun , belirli bir anda hem enerjisi hem de pozisyonu kesinlik içinde hesaplanamaz.

Sonunda kuantum mekaniği ve rölativitenin sentezini 1928'de İngiliz matematiksel fizikçi P.A. Dirac yaptı.Bu sentez pozitronun varlığını ön görmesinin yanı sıra gelişmekte olan kuantum mekaniğini doruk noktasına ulaştırdı.Büyük oranda Bohr'un fikirlerinin ürünü olarak fizikte , farklı ve istatistik bir yaklaşım geliştirilmiş oldu.İstatistiksel olasılığın gelecek hakkındaki kehanetleri , Newton mekaniğinin deterministik neden-sonuç ilişkilerinin ayağını kaydırıp onun yerine geçti.Çünkü maddenin dalga özelliği (belirsizlik ilkesine de uygun olarak),tüm kuvvetler biliniyor olsa dahi,parçacıkların hareketinin ne olacağının asla bilinemeyeceğini söyler.İstatistik yaklaşımın etki ve sonuçları her ne kadar makroskopik hareketlerde tesbit edilemiyor olsa da , moleküler,atomik ve atom altı dünyadaki rolü büyüktür.Yani mikro dünyada baskın olan istatistiksel kuantum mekaniğidir.