Fizik günümüzdeki bilimsel faaliyetlerin ve erişilen yüksek değişen teknolojinin en mühim parçası, temeli olarak kabul edilir. Teknolojik gelişmeler arttıkça fizik biliminin de kapsamı genişlemiş ve çeşitli dalları ortaya çıkmıştır. Gidere önemi ve popülaritesi artan fizik dallarından birisi de atom fiziğidir. Atomun haiz olduğu çekirdekleri inceleyen bilim dalına atom fiziği adı verilir. Esasen atom kimyanın araştırma mevzusu olarak görülse de enerji ile iyonlaşma hususları sebebiyle fiziğin bir alt dalı haline gelmiştir. Atom fiziği fizik biliminin bir dalı olarak varlık gösterir ve atom ile onu oluşturan özellikleri inceler. Atomu elektronları, alt parçacıkları, fotonları ve kendisini oluşturan her bir parçayı tek tek özellikleriyle incelemeye doğal tutan atom fiziği yardımıyla tüm yönleriyle atom keşfedilerek yüksek teknolojiye hizmet eden bir çıkarımlar elde edilir. Günümüzde pek yerde kullanılan lazerler, otomatik kapılar, mikroskoplar atom fiziği örnekleri içinde sayılır. Pek oldukça vakit atom fiziği nükleer fizik ile karıştırılır. Nükleer fizik yalnızca atomun çekirdeği üstüne yoğunlaşırken atom fiziği atomu her yönüyle ele alan bir bilim dalıdır.
Atom nedir?
Atom yada öteki adıyla zerre maddeyi oluşturan en ufak yapı birimi olarak kabul edilir. Evrende mevcut olan tüm maddelerin fizyolojik ve kimyasal özelliklerini atom üstünde görmek mümkündür. Yunanca atomus kelimesinden türetilen atom kelimesi esasen bölünemez anlamını taşır. Atomus kelimesinin ilk kez M.Ö 440 senesinde Demokritos tarafınca kullanıldığı bilinir.
Gözle görülmesi mümkün olmayan ve yalnızca atomik kuvvet mikroskobu kısaca taramalı tünelleme miroskobu kullanılarak görülebilen atom proton, nötron, çekirdek ve elektronlardan oluşur. Çekirdek pozitif yüklü proton ve hiçbir yükü olmayan nötronlardan meydana gelir. Bundan dolayı çekirdek pozitif yüklenmiştir. Çekirdeğin etrafını ise negatif yüklü elektronlar sarıyor. Genel olarak bir atomda yer edinen elektron sayısı ve proton sayısı birbirine eşittir. Bu da atomun yüksüz olmasına sebep olur. Proton ile elektronların rakamsal olarak birbirine eşit olmadığı durumlarda iyonlar meydana gelir. İyon ise başka elektron ve atomlarla etkileşim haline giren hareketli yapılarak olarak bilinir.
Atom ne kadar proton ve nötrona sahipse ona nazaran bir sınıfa dahil olur. Proton sayısıyla element tanımı yapılırken nötron sayısıyla da elementteki izotoplar anlatılır.
Atom fiziği nedir?
Atom fiziği özetlemek gerekirse atomu her yönüyle ele alan fizik biliminin alt dalı olarak kabul edilir. Bu bilim dalı kapsamında atom ile moleküllerin yapıları, manyetik geçişleri, haiz oldukları enerji seviyeleri, atom modelleri incelenir. Bunlara ek olarak atomların dalga işlevleri, atomlar arasındaki bağlar, geçiş ihtimalleri, atomun seçim kuralları, iyonik bağlar, elektron titreşimleri ve lazer şeklinde alt mevzuları da incelemeye alır. Kuantum mekaniği ile temeli kavranan atom görelilik mekaniği yardımıyla ayrıntılara inilerek incelenebilir.
Atom fiziğinin araştırma alanları nedir?
Atom hem kimya hem de fizik bilim dalı için oldukça mühim bir araştırma mevzusudur. Atom fiziğinin yoğunlaştığı hususlar şu şekilde sıralanabilir:
- Atomun haiz olduğu özellikler
- Atomun ve moleküllerin yapısı
- Atomun etkileşim gösterdiği hususlar
- Atomun haiz olduğu enerji seviyeleri
- Atom altı parçacıklar
- Atomda oluşan ışımalar
- Fotoelektrik olayın kapsamı
- Fotonlar ve özellikleri
Fazlaca yönlü araştırma ile araştırma yapma olanağına haiz olan atom fiziğinin uygulama alanları da çeşitlidir. Çağıl fizik biliminin ana mevzularından önde gelen atom fiziği yardımıyla maddenin en ufak yapıtaşı bile incelenebilir. Maddenin en ufak parçası olan atom anlaşılmadan maddenin de anlaşılması mümkün değildir. Bu da atom fiziğinin haiz olduğu önemi açık bir halde ortaya koymaktadır.
Atom fiziği nerelerde kullanılır?
Atomun yapısı ve özellikleri kavrandıkça atom fiziği kullanım alanları da aynı şekilde artış göstermiştir. Elektron mikroskobu, otomatik kapılar, lazer ve fotoselli lambalar olmak suretiyle bu bilim dalından yararlanılarak oluşturulan pek oldukça ürün mevcuttur. Günlük yaşamda sıkça kullanılan bir ürün olan fotoselli lambalar ilk olarak Albert Einstein’ın fotoelektrik üstüne yapmış olduğu çalışmaların bir sonucu olarak oluşturulmuştur. Şahıs yada nesneyi algılayarak ışık yürüyerek fotoselli lamba düzeneği atom fiziğinin bir ürünüdür.
Atom fiziğinin en dikkat çekici ürünlerinden önde gelen lazer günümüzde yüksek teknoloji kapsamında devamlı olarak gelişim göstermektedir. İlk kez keşfedildiğinde yükse maliyetli olması sebebiyle kısıtlı bir kullanım alanına sahipken günümüzde tıp başta olma suretiyle pek endüstriyel alanda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Günümüzdeki yüksek değişen teknolojinin mühim bir parçası olan atom fiziği yaşamın pek oldukça alanında varlık göstermektedir. Bunlardan biri de elektron mikroskobudur. Bu aygıt yardımıyla en ufak zerreler bile görüntülenerek incelenebilir. Optik ve elektron bilgisinin birleştirildiği bu aygıt yardımıyla insan ile hayvan hücreleri, mikrop ve virüsler kolayca incelenebilir.
Nanoteknoloji ile atom fiziği arasındaki ilişki nedir?
Günümüzde kaydedilen yüksek teknolojik gelişmelerin bir sonucu olarak ortaya çıkan bir kavram da nanoteknolojidir. Nanoteknoloji atom ve molekülleri temel alarak maddenin incelenmesi üstüne kurulu olan bir balım dalıdır. Bundan dolayı de atom fiziği ile nanoteknoloji birbiriyle uyumlu olarak çalışır. Kelime anlamı olarak Yunanca kökenli olan nano cüce anlamına gelir. Bu da kendisini milyarda bir ölçekler olarak gösterir. Metrenin milyarda biri büyüklüğünde boyutlara haiz olan maddelerin incelenmesi nanoteknolojinin mevzusudur.
Atom fiziğinden elde edilmiş veriler nanoteknolojide kullanılarak çeşitli maddelerin üretilmesi sağlanır. Günümüzün gerektirdiği teknolojik koşulların bir gereği olarak üretilmesine karar verilen bir ürünün hem maddesel hem molekül olarak dayanıklılığının incelenmesi gerekir. Bu aşamada devreye atom fiziği girer. Devamlı gelişim gösteren ve hareket halinde bir yapı olan atomun enerjisi takip edilerek nanoteknolojik maddeler kolayca üretilebilir. Güneş enerjisiyle çalışan piller, kendi kendini temizleyen plastik boya ve kumaşlar, besin ambalajları nanoteknolojiyle üretilen ürünler içinde yer alır.
Atom fiziği meslekleri nedir?
Atom fiziği günümüzdeki yüksek teknolojiye kaynaklık eden oldukça mühim bir bilim dalıdır. Bundan dolayı de pek oldukça ilgi duyduğu bir meslek kolu haline gelmiştir. Atom fiziği yardımıyla hem sıhhat hem de endüstriyel üretim alanlarında gelişmeler kaydedilmiştir. Atom fiziğinin geçerli olduğu meslek dalı atom mühendisliğidir. Buna ek olarak nükleer fizik de bu bilim branşının kapsamı dahilindedir. Atom mühendisleri nükleer santrallerin işlemesi ve oluşturulmasında vazife alır. Ek olarak lazer, mikroskop ve aydınlatma sistemleri olmak suretiyle çeşitli cihazların üretiminde de vazife almaktadırlar.
Atom fiziği ve CERN
Atom fiziği ve CERN (Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi) arasındaki ilişki, atomaltı parçacıkların ve temel kuvvetlerin incelenmesine odaklanan büyük çaplı parçacık fiziği araştırmalarını kapsar. Atom fiziği, atomların ve atomaltı parçacıkların davranışlarını anlamaya yönelik geniş bir informasyon alanını içerirken, CERN, bu anlayışı daha da derinleştirmek ve tabiat ananın temel prensiplerini keşfetmek için büyük ölçekli parçacık hızlandırıcıları ve dedektörleri kullanarak kapsamlı deneyler icra eden bir araştırma merkezidir.
CERN’in en büyük ve mühim projesi olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), protonları neredeyse ışık hızına çıkaran ve onları birbiriyle çarpıştıran devasa bir halka şeklindeki hızlandırıcıdır. Bu çarpışmalar, evrenin temel yapısını idrak etmek ve standart model olarak malum parçacık fiziği teorisini doğrulamak amacıyla gerçekleştirilir.
CERN’deki deneyler, atom çekirdeğinin iç yapısını anlamaktan oldukça daha derinlere iner. Temel parçacıkların özelliklerini ve etkileşimlerini idrak etmek, evrenin oluşumu ve gelişimi hakkında temel bilgiler sağlar. CERN’in emek harcamaları, karanlık madde, karanlık enerji şeklinde evrende hemen hemen anlaşılamayan kavramları anlamaya yönelik çabaları ihtiva eder.
Bundan dolayı, CERN’deki parçacık fiziği deneyleri, atom fiziği alanındaki detayları genişleterek, evrenin temel yapısını anlamamıza ve bilimde yeni keşiflere ulaşmamıza katkıda bulunur. CERN’in emek harcamaları, atomaltı dünyanın daha derin ve karmaşık taraflarını keşfetme amacını taşır.