Yirminci yüzyıl, tüm atomların birkaç temel parçacıktan oluştuğunu gösterdi. Bu yüzyılın ikinci yarısından itibaren proton ve nötronun da daha temel yapıtaşlarından (kuarklardan) oluştuğu görüldü. Temel parçacıklarla ilgili değişik listeler yapıldı. En son listede 16 kadar temel parçacık bulunuyor. Fakat tüm bu değişmeler boyunca bir parçacık hep listede kaldı: elektron. Elektron, temel bir parçacık, yani başka yapıtaşlarından oluşmuyor. Elektronlar, katot ışınları olarak gözlendi. Şimdi bu gözleme kısaca göz atacağız. Bugün bildiğimiz bilgisayar ve TV ekranları, katot ışınları tüpü denen bir düzenek içerir. Bu tüp ilk kez 150 yıl once Micheal Faraday (1791-1867) tarafından yapılmıştı. Faraday, havası boşaltılmış bir cam borunun iki ucuna bir doğru akım üreteci bağlamış,tüpün negatif uç bağlanmış ucundan,yani katodundan çıkan ışının pozitif uç bağlanmış ucuna,yani anota gittiğini “görmüştür.” Böylece Faraday, katot ışınlarını keşfetmiştir. Daha sonraki araştırıcılar katot ışınlarının tüp içinde bir doğru boyunca yol aldıklarını ve katodun yapılmış olduğu maddeye (demir,platin vb.) bağlı olmadıklarını bulmuşlardır. Gerçekte katot ışınları gözle görülmez. Ancak çarptıkları bir yüzeyden yaydıkları ışıkla görülebilirler.(Yüksek enerjili bir ışının bir madde yüzeyine çarpmasıyla ışık yayılmasına fluoresans denir). Katot ışınlarının önemli bir özelliği, elektrik ve manyetik alanda, negatif yüklü parçacıklar gibi sapmaya uğramasıdır.
19. yüzyıl bitmek üzere. Yıl 1897. İngiliz fizikçi Sir Joseph John Thomson (1856-1940), bu ışınların kütlesinin (m) yüküne (e) oranlarını ölçmeyi başardı. Yine Thomson, katot ışınlarının, bütün atomlarda bulunan, negatif yüklü bir temel parçacık olduğunu ileri sürdü. Thomson, meslektaşları ve öğrencileri tarafından çok sevilen biriydi. Büyük ölçüde onurlandırıldığı da bir gerçek. 1906 Nobel fizik ödülüyle taçlandırıldı; 1908’de Şovalyelik ünvanını aldı; 1915’te de Royal Society Başkanlığına getirildi…
Thomson, deşarj (boşalım) tüplerinde yayılan katot ışınlarının özeliklerini inceliyordu. Thomson’un deneyinde, elektriksel kuvvetler,paralel duran yüklü levhalar tarafından üretilmişti. Daha önce de gördüğümüz gibi,herhangi bir yüklü cisim üzerindeki elektrik kuvveti,genel olarak yük ile cismin bulunduğu noktadaki elektriksel alan değerinin çarpımı şeklinde ifade edilebilir. Havası alınmış bu tüplerde ve yüksek gerilim altında katottan anota doğru yayılan bu ışınlar, elektrik ve manyetik alanda da pozitif kutbun etkisiyle sapmaya uğruyordu. Katot ışınları, negatif elektrikle yüklüydü.
Thomson, bu ışınların sapmalarından yararlanarak yük /kütle oranlarını hesapladı. Bu oran, iyonların ölçülen yük/kütle oranlarına göre çok büyüktü. Bu sonuca göre katot ışını birimleri negatif yüklü, çok küçük kütleli atom içi parçacıklardı. Ayrıca katot ışını parçacıklarının kütle/yük oranının değeri ölçülme koşullarının hiçbirine bağlı görünmüyordu. Atomların içlerinde negatif yüklü elektronların gömülü olduğu ve içinde pozitif yükün düzgün olarak dağıldığı maddesel küreler olduğunu önerdiğinde bu, normal karşılanmıştı. Thomson, bunu üzümlü keke benzetmişti. Kekin bütünü atomdu, üzümler de elektron. Elektron terimini ilk kullanan (1874’te)İngiliz-İrlandalı fizikçi ve gökbilimci George Johnstone Stoney‘dir (1826-1911). Robert Millikan (1868-1953) 1906 ve 1914 yılları arasında bir dizi yağ damlacıkları deneyi yaparak elektronun yükünü belirlemiştir.
X-ışınları, atom ve moleküllerden elektron kopararak onları iyonlaştırır. Bu iyonların bazıları damlacıklara yapışarak onları yüklü hale getirir. Yağ damlacacığına elektrik plakalarının elektrik alanı ile ona etkiyen yerçekimi dengelendiğinde damlacık ortamda asıl kalır ve mikroskoptan da durum gözlenebilir.
Ama 13 yıl sonra yapılan bir deney, görünüşte pek sorunu olmayan modelin terk edilmesini gerektirdi ve bir atom yapısının doğmasına yol açtı. Thomson’ a sorulan sorulan soru şuydu: Negatif yüklü elektronlar “taneli” olduğu halde pozitif yük neden ve nasıl “kesiksiz” olarak atomik hacmi doldurabiliyor? Atomun İçine Bakış! “Üzümlü kek” içinde ne olduğunu anlamının yolu onun içine “bakmak”tır. Bu işi, Yeni Zelandalı bilimci Ernst Rutherford (1871-1937) başardı. Bu başarıda ona öğrencileri Geiger ve Marsden yardım etti. Radyoaktiflikle ilgi çalışmaları ona daha 1908’de Nobel Kimya Ödülü’nü getirmişti. Rutherford ve Soddy, daha önce değişmez olarak düşünülen kimyasal elementlerin radyoaktiflik sürecinde başka elementlere dönüştüğünü bulmuşlardı. Soddy, yeni olayı “radyoatif dönüşüm” olarak adlandırmayı önerdi. Kurşunun altına dönüşümü gibi, elementlerin dönüşümü,19. yy kimyacılarının ve fizikçilerinin reddettiği bir eski simya düşüydü. Soddy’nin önerisine Rutherford’un yanıtı “Zeus aşkına Soddy, bizi simyacı sanacaklar” demek olmuştu.
Rutherford’ un önerisi üzerine Geiger ve Marsden de bunu yaptılar. 1911’de yaptıkları ünlü deneyde, bazı radyoaktif elementlerin yaydığı hızlı alfa parçacıklarıyla ince altın yaprağı bombardıman ettiler. Yalnız ondan önce bilinmesi gereken şeyler var: Rutherford, radyoaktif maddelerden yayılan üç tip ışıma(radyasyon) konusunda ayrıntılı çalışmalar yapmış, bu ışımalardan alfa ve betayı kendisi bulmuştu. 1900 yılında Villard da gama ışınlarını bulmuştu. sonradan yapılan deneyler sonucunda alfa ışınlarının gerçekte helyum çekirdeği, beta ışınlarının çekirdekten çıkan elektronlar ve gamma ışınlarının yüksek enerjili fotonlar oldukları gösterilmişti. Alfa parçacıkları, iki elektronunu kaybetmiş helyum çekirdekleriydi ve +2 yüklüydü. Rutherford, alfa parçacıklarının pozitif elektrikle yüklü parçacıklar olduğunu biliyordu. Rutherford Atom Kuramı (atominsan.net)
Yorum Ekle