NİELS BOHR (1885 – 1962)

 

Niels Bohr seçkin bir fizyolojist olan Cristian Bohr ve varlıklı bir Yahudi bankerin kızı olan Ellen Adler’in çocuğu olarak 7 Kasım 1885’de, Kopenhag’da doğmuştu. Kardeşi Horal-ki ileri de ünlü bir matematikçi olur- ve pek de umut verici görünmüyorlardı. Ne var ki aile aile akademik ve kültürel alandan çok saygın bir konumdaydı. Özellikle de düşünürler ve tıp adamlarıyla birlikte olurlardı.

Niels ve kardeşi genç yaşlardayken atletizm alanında sivrilmişlerdi. Neredeyse profesyonel düzeyde futbol oynarlardı. Niels’in fiziğe ilgisi henüz ilkokuldayken babası tarafından ortaya çıkarılmıştı. Kopenhag üniversitesinde bir çalışma alanı seçeceğinde, fiziği yeğlemişti. Üniversiteyi üstün başarıyla bitirdi. Danimarka Bilimler akademisinin 1905’te açtığı bir yarışmaya katılabilmek için, sıvı jetler ve yüzey gerilimi konularında çalışmıştı, ödülü de kazandı. Ancak daha sonraları deney yerine kuramı tercih etti. Doktora tezini metallerin elektronik kuramı üzerine yazdı ve hemen ardından 1911’de J.J. Thomson’un yanında çalışmak üzere Cavendish işliğine gitti. Thomson onu dinledi ancak tezini okumaya fırsatı olmadı çünkü o sıralarda çok yoğundu.

Bohr, Cambridge’de Rutherford’la karşılaştı ve öylesine etkilendi ki, onunla çalışmak için Manchester’e gitti. Radyoaktive (ışımaetkin) özdeğin gelmesini beklerken alfa parçacıklarının özdek içinden geçişi üzerine çalıştı. Ancak bursu sadece 6 aydı.

Bohr’un bilimde ilgi odağı atom çekirdeğine ilişkin deney sonuçları değil, kuramsal bir sorundu: Bir elektrik birimi olan elektronun atom kapsamındaki davranışının bilinen fizik yasalarına ters düşmesinin nedeni ne olabilirdi? Normal olanak, pozitif yüklü elektronun, devinim süresince, elektromanyetik radyasyon salarak enerji yitirmesi ve çekirdeğe gömülmesi; atomun çökmesi gerekirdi.

Bohr bu düşünceler ve sorunlar üzerine kafa yormaya başladı. Model yüzünden açıkça heyecan duyuyordu, ama hidrojen tayfını da henüz irdelemiş değildi. Zaten tayfın anahtar özelliği daha sonraları açığa çıkacaktı. Bohr bu konu üzerinde çalışırken bir arkadaşı Balmer bağıntısına bir göz atmasını önerdi. Johan Jacop Balmer (1835-1898) sayılara ilgi duyan bir lise öğretmeniydi. Bohr daha sonra “Balmer bağıntısına bakar bakmaz herşeyi açıkça anladım” diyecekti. Hidrojenin tayf çizgilerinde şaşırtıcı bir düzenlilik vardı. 1885’de Balmer bunu fark etti.

 

Bu düzenlilik: v = R ¹ - ¹ bağıntısı ile gösterilebiliyordu.

n₁² n₂²

 

Başka bir deyişle, formülün sağladığı ipucuyla atomların normalde neden enerji salmadığı, elektronların neden hız kaybedip çekirdeğe gömülmediği açıklık kazanmaktaydı. Bohr’un o zaman bilinen fizikle bağdaşmaz görünen görüşü başlıca 4 nokta içeriyordu.

 

• Elektron, olası tüm yörüngelerde değil yalnız enerjisi Planck Sabitiyle bir tam sayının çarpımına orantılı olan yörüngelerde devirir.
• Elektron, enerji değişimiyle kuantum yörüngelerinin birinden öbürüne geçilebilir, ancak çekirdeğe en içteki yörüngeden daha fazla yaklaşamaz.
• Bir kuantum yörüngede deviren elektron bir iç yörüngeye düşmedikçe radyasyon salmaz. Bu düşüş belli bir miktarda ışık enerjisi üretmekle kalır. Üretilen enerjinin frekansı iki yörünge arasındaki enerji farkının Planck sabitine bölümüne eşittir.

 

Frekans = ^{enerji kaybı}

^{Planck sabiti}

 

• Bir elektronun taşıyabileceği enerjiler sınırlıdır ve bu kesintili enerjiler atomun kesintili çizgi spektrumunda yansır.

Bu görüş bazı gözlemlere açıklık getirmesine rağmen doğruluğu kuşku konusudur.

Elektronların Bohr’un öngördüğü biçimde davrandığını gösteren somut kanıtlarda ortada yoktu.

Kaldı ki, kuantum yörüngeleri düşüncesi olgusal dayanakta yoksundur.

Bohr’un hipotezi öncelikle hidrojen spektrumunu açıklamaya yöneliktir. Değişik kuantum yörüngelerin enerjilerini veren formülü önerdiği atom kuramına istenen belirginliği kazandırır.

 

 

 

2π² Mc⁴ Mc: Elek. Kit.

........ Buna Rydberg sabiti denir.

h³ h: Planck sabit

 

 

Bohr’un kuramı 1913’de İngiltere’de yayımlanır. Ne var ki, bilimadamlarının bir bölümünün tepkisi olumsuzdur. Onlara göre bu bir kuram olmaktan öte rakamlarla oluşturulan bir düzenlemeydi. Oysa başta Einstein olmak üzere kimi bilimadamları, çalışmanın büyük bir buluş olduğunu fark etmişlerdi. Kuramın, spektroskopi biliminin temelini kurduğu çok geçmeden anlaşılır. Bir yandan da kuram doğrulayan deneysel kanıtlar birikmeye başlar.

Bohr’un atomu I. Dünya savaşını sadece birkaç ayla öncelemişti. 1916’da Rutherford’un Manchester’daki işliğinde görev aldı ve 1919 da kuramsal fizik profesörlüğü teklifiyle Danimarka’ya geri döndü. Kopenhag Teorik Fizik Enstitüsü başkanlığına getirilen Bohr 1922’de Nobel ödülünü alır. Bohr’un bilimsel etkinliği özgün bir biçime bürünmüştü. Özgün yazış biçimi yüzünden, Bohr’un kendisi fazla yayın yapmamıştı; yine de, her etkinliğin merkezindeydi. Üstelik sıkça, fikirlerini Avrupa ve Birleşik Devletlerdeki çeşitli merkezlerde anlatmak üzere davetler alır ve seyahatlere çıkardı.

Bohr ve Kopenhag’daki enstitü, savaşın sonuçlarının dayattığı soylu ve gerekli işlevi de yerine getirmişti. Nefret, öç alma ve kan davası gütmek gibi bazı duygular bilimcilere dek uzanmıştı.

Naziciliğin ilerlemesiyle Bohr, barbarlığın bu yeni biçimi yüzünden köklerinden kopmuş bilimcilerin en etkin cankurtarıcısı olmuştu. Kopenhag konferansları “sürgündeki bilginlere” hiç değilse geçici bir süre için iş bulma fırsatıydı. Rutherford’da aynı amaca adanmış bir İngiliz komitesinin başkanıydı ve Bohr ile olan arkadaşlığı, girişimlerinin başarı şansını artırıyordu.

İkinci dünya savaşı sırasında Bohr acıklı maceralar yaşadı. Danimarka’nın işgalinde Nazilerce tutuklanmak üzereyken İsveç’e kaçtı. Atom silahlarının sonuçları hakkında derin bir kaygı duyuyordu. Aynı zamanda çekirdek enerjisinin insanlık yararına dönüştürülebileceğinde umuyordu.

Yaşlılık döneminde Bohr’un ilgilendiği konular fizik dışına taşmıştır. Eşiyle birlikte Kopenhag’da “şeref evinde” çok görkemli bir malikanede yaşadılar. Bohr, hem bilgin kişiliği, hem insancıl davranışlarıyla büyük hayaller peşinde koşan gençlere yetkin bir örnek, esin kaynağı bir öncüydü. Çalışma yaşamında sergilediği istenç gücünün yanı sıra neşe ve mizahıyla gönülleri fethetmeyi biliyordu. 18 Kasım 1962’de 78 yaşındayken öldü.