Atom Fiziği Nedir?
6 min readFizik günümüzdeki bilimsel faaliyetlerin ve ulaşılan yüksek teknolojinin en önemli parçası, temeli olarak kabul edilir. Teknolojik gelişmeler arttıkça fizik biliminin de kapsamı genişlemiş ve çeşitli dalları ortaya çıkmıştır. Giderek önemi ve popülaritesi artan fizik dallarından birisi de atom fiziğidir. Atomun sahip olduğu çekirdekleri inceleyen bilim dalına atom fiziği adı verilir. Esasen atom kimyanın inceleme konusu olarak görülse de enerji ile iyonlaşma hususları nedeniyle 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 tabii tutan atom fiziği sayesinde tüm yönleriyle atom keşfedilerek yüksek teknolojiye hizmet eden bir çıkarımlar elde edilir. Günümüzde pek yerde kullanılan lazerler, otomatik kapılar, mikroskoplar atom fiziği örnekleri arasında sayılır. Pek çok zaman atom fiziği nükleer fizik ile karıştırılır. Nükleer fizik yalnızca atomun çekirdeği üzerine yoğunlaşırken atom fiziği atomu her yönüyle ele alan bir bilim dalıdır.
Atom Nedir?
Atom veya diğer adıyla zerre maddeyi oluşturan en küçük yapı birimi olarak kabul edilir. Evrende mevcut olan tüm maddelerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini atom üzerinde görmek mümkündür. Yunanca atomus kelimesinden türetilen atom kelimesi esasen bölünemez anlamını taşır. Atomus kelimesinin ilk kez M.Ö 440 yılında Demokritos tarafından kullanıldığı bilinir.
Gözle görülmesi mümkün olmayan ve yalnızca atomik kuvvet mikroskobu yani taramalı tünelleme miroskobu kullanılarak görülebilen atom proton, nötron, çekirdek ve elektronlardan oluşur. Çekirdek pozitif yüklü proton ve hiçbir yükü olmayan nötronlardan meydana gelir. Bu nedenle çekirdek pozitif yüklenmiştir. Çekirdeğin etrafını ise negatif yüklü elektronlar sarar. Genel olarak bir atomda yer alan 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 göre bir sınıfa dahil olur. Proton sayısıyla element tanımı yapılırken nötron sayısıyla da elementteki izotoplar ifade edilir.
Atom Fiziği Nedir?
Atom fiziği kısaca atomu her yönüyle ele alan fizik biliminin alt dalı olarak kabul edilir. Bu bilim dalı kapsamında atom ile moleküllerin yapıları, manyetik geçişleri, sahip 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 gibi alt konuları da incelemeye alır. Kuantum mekaniği ile temeli kavranan atom görelilik mekaniği sayesinde ayrıntılara inilerek incelenebilir.
Atom Fiziğinin İnceleme Alanları Nelerdir?
Atom hem kimya hem de fizik bilim dalı için oldukça önemli bir araştırma konusudur. Atom fiziğinin yoğunlaştığı hususlar şu şekilde sıralanabilir:
- Atomun sahip olduğu özellikler
- Atomun ve moleküllerin yapısı
- Atomun etkileşim gösterdiği hususlar
- Atomun sahip olduğu enerji seviyeleri
- Atom altı parçacıklar
- Atomda oluşan ışımalar
- Fotoelektrik olayın kapsamı
- Fotonlar ve özellikleri
Çok yönlü inceleme ile araştırma yapma imkanına sahip olan atom fiziğinin uygulama alanları da çeşitlidir. Modern fizik biliminin ana konularından biri olan atom fiziği sayesinde maddenin en küçük yapıtaşı bile incelenebilir. Maddenin en küçük parçası olan atom anlaşılmadan maddenin de anlaşılması mümkün değildir. Bu da atom fiziğinin sahip olduğu önemi açık bir şekilde 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 üzere bu bilim dalından yararlanılarak oluşturulan pek çok ürün mevcuttur. Günlük yaşamda sıkça kullanılan bir ürün olan fotoselli lambalar ilk olarak Albert Einstein’ın fotoelektrik üzerine yaptığı çalışmaların bir sonucu olarak oluşturulmuştur. Kişi veya nesneyi algılayarak ışık yayan fotoselli lamba düzeneği atom fiziğinin bir ürünüdür.
Atom fiziğinin en dikkat çekici ürünlerinden biri olan lazer günümüzde yüksek teknoloji kapsamında sürekli olarak gelişim göstermektedir. İlk kez keşfedildiğinde yükse maliyetli olması nedeniyle kısıtlı bir kullanım alanına sahipken günümüzde tıp başta olma üzere pek endüstriyel alanda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Günümüzdeki yüksek teknolojinin önemli bir parçası olan atom fiziği yaşamın pek çok alanında varlık göstermektedir. Bunlardan biri de elektron mikroskobudur. Bu cihaz sayesinde en küçük zerreler bile görüntülenerek incelenebilir. Optik ve elektron bilgisinin birleştirildiği bu cihaz sayesinde insan ile hayvan hücreleri, mikrop ve virüsler kolayca incelenebilir.
Nanoteknoloji ile Atom Fiziği Arasındaki İlişki Nedir?
Günümüzde kaydedilen yüksek teknolojik gelişmelerin bir sonucu olarak ortaya çıkan bir kavram da nanoteknolojidir. Nanoteknoloji atom ve molekülleri temel alarak maddenin incelenmesi üzerine kurulu olan bir balım dalıdır. Bu nedenle de atom fiziği ile nanoteknoloji birbiriyle uyumlu olarak çalışır. Kelime anlamı olarak Yunanca kökenli olan nano cüce demektir. Bu da kendisini milyarda bir ölçekler olarak gösterir. Metrenin milyarda biri büyüklüğünde boyutlara sahip olan maddelerin incelenmesi nanoteknolojinin konusudur.
Atom fiziğinden elde edilen 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 noktada devreye atom fiziği girer. Sürekli 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, gıda ambalajları nanoteknolojiyle üretilen ürünler arasında yer alır.
Atom Fiziği Meslekleri Nelerdir?
Atom fiziği günümüzdeki yüksek teknolojiye kaynaklık eden oldukça önemli bir bilim dalıdır. Bu nedenle de pek çok ilgi duyduğu bir meslek kolu haline gelmiştir. Atom fiziği sayesinde hem sağlık hem de endüstriyel üretim alanlarında gelişmeler kaydedilmiştir. Atom fiziğinin geçerli olduğu meslek dalı atom mühendisliğidir. Buna ek olarak nükleer fizik de bu bilim dalının kapsamı dahilindedir. Atom mühendisleri nükleer santrallerin işlemesi ve oluşturulmasında görev alır. Ayrıca lazer, mikroskop ve aydınlatma sistemleri olmak üzere çeşitli cihazların üretiminde de görev almaktadırlar.
