Kuantum fiziği nasıl ortaya çıktı dediğimizde ” Bir anda değil” diyebiliriz. Adım adım bu günkü halini almıştır. Kuantum tarihi, modern fizik tarihinin önemli bir parçasıdır.Kuantum bir anda bir bilim adamının ortaya atmasıyla çıkmış bir teori değildir. Tarihteki pek çok olay ve bilim
adamının adım adım katkısı olmuştur. Michael Faraday , Gustav Kirchhoff, Ludwig Boltzmann, Heinrich Hertz,Max Planck kuantum teorisinde öne çıkan isimler olmuştur.
“Kuantum mekaniği” (Almanca; “quantenmechanik”) ifadesi Max Born, Werner Heisenberg, ve Wolfgang Paulil’nin aralarında bulunduğu birkaç fizikçi tarafından Göttingen Üniversitesinde 1920’lerin başında üretilmiştir, ve ilk olarak Born’un 1924 tarihli”Zur Quantenmechanik”makalesinde kullanılmıştır. İlerleyen yıllarda bu teorik temel yavaş yavaş kimyasal yapı, reaktiflik ve bağlanma üzerinde uygulanmaya başlamıştır.
DENEYLER BAŞLIYOR
Gerçek bir kargaşaya sebep olan o ünlü deney ise, ‘Çift Yarık Deneyi’ olarak adlandırılmıştır. Bu deney ilk olarak 1801 yılında, İngiliz bilim insanı Thomas Young tarafından ışıkla yapıldı ve Young, ışığın aslında bir parçacık olmadığını, bunun yerine bir dalga gibi davrandığını gösterdi. Çift-yarık deneyi ışıktan başka bir şey ile denenmemişti, Ama aynı deney daha sonra, 1961 yılında,Tübingen Üniversitesi’nden Clauss Jönssontarafından ışık yerine elektronlarla ve son olarak da 1974 yılında yalnızca bir elektronla gerçekleştirildi. O zamandan sonraki tüm tekrarlar ise aynı sonuca işaret etti.
Thomson atom modeli, atomun yapısını tanımlayan birkaç bilimsel modelden biridir. İlk defa katot ışınlarının doğasını anlamaya çalışan İngiliz fizikçi Joseph John Thomson tarafından elektronların parçacık olarak tanımlamasından kısa bir süre sonra 1904 yılında ortaya atıldı. Aynı zamanda üzümlü kek modeli olarak da bilinir. Thomson’ın bu deneyi ve sonrasındaki temel fizik hesabı atom düşüncesinin önemli bir adımı olarak görülür. Çünkü sonucunda yeni bir atom modeli oluşabilmiştir. Thomson elektronu keşfetti ve bu keşif elbette Dalton’un bölünemez atomlarına ağır bir darbe vurdu. Thomson’un bu modelini 1911 yılında Ernest Rutherford tarafından gezegen veya çekirdek modeliyle düzeltilmiştir.
1905 yılında, Einstein ışığın ya da daha genel olarak bütün elektromanyetik radyasyonun boşlukta belli bir noktada bulunan sonlu bir enerji miktarına bölünebileceğini varsayarak fotoelektrik etkiyi açıkladı. Mart 1905 kuantum makalesinin giriş bölümünde Einstein;
« “Burada üzerinde tartışılacak varsayıma göre, bir ışık ışını belirli bir noktadan yayılırken, enerji devamlı olarak giderek artan boşluklara dağılmıyor, aksine bölünmeden hareket eden, bir bütün halinde absorbe edilebilecek veya oluşturulabilecek, boşlukta belirli bir noktada bulunan sonlu ‘enerji miktarı’ içeriyor.” » demiştir.
Bu ifade bir 20. Yüzyıl fizikçisi tarafından yazılan en devrimsel cümle olarak görülmüştür. Bu enerji miktarları daha sonra 1926 yılında Gilbert N. Lewis tarafından “foton” olarak adlandırılmıştır. Her fotonun nicesel olarak enerji barındırması fikri kayda değer bir başarıydı; bu sayede teorik olarak ışığın sadece dalga olarak görülmesi yüzünden ortaya çıkan sonsuz enerjiye erişen siyah cisim radyasyonu problemi çözülmüştür. 1913 yılında Bohr, On the Constitution of Atoms and Molecules makalesinde kuantumlama kullanarak hidrojen atomunun tayf çizgilerini açıkladı.
KUANTUM DÜNYASINA GİRİŞ
Bu teoriler başarılı olmalarına rağmen oldukça görüngüseldi. O tarihte, Henri Poincare’in 1912 tarihli Planck’ın teorisini masaya yatırdığı makalesi Sur la théorie des quanta dışında nicemlemeyi kanıtlayacak kesin kanıtlar yoktu. Hepsi “eski kuantum teorisi” olarak anılıyordu. “Kuantum fiziği” deyimi ilk olarak Johnston’un ‘’Planck’s Universe in Light of Modern Physics’’ de kullanıldı (1931).
1924 yılında, Fransız fizikçi Louis de Broglie parçacıkların dalga özellikleri dalgaların da parça özellikleri gösterebileceğini belirterek, madde dalga teorisini ileri sürdü. Bu teori bir parçacık içindi ve Özel görelilik teorisinden geliyordu. Modern kuantum mekaniği 1925 yılında Alman fizikçi Werner Heisenberg, Max Born ve Pascual Jordan matris mekaniğini geliştirmesiyle ve Avusturyalı fizikçi Erwin Schrödinger dalga mekaniğini ve de Broglie’nin teorisini genelleştiren göresiz Schrödinger denklemini keşfetmesiyle Borglie’nin yaklaşımı üzerine kurulmuştur. Daha sonra Schrödinger iki yaklaşımın da aynı olduğunu göstermiştir.
Heisenberg 1927 yılında belirsizlik ilkesini formüle etti, aynı zamanda da Kopenhag yorumu şekillenmeye başladı. 1927 yılında Paul Dirac kuantum mekaniğini özel görelilikle birleştirme çalışmalarına, elektron için Dirac denklemini öne sürerek başladı.
1927’den itibaren araştırmacılar kuantumu parçacıklar yerine alanlara uygulama girişimlerinde bulundu ve bu da kuantum alanı kuramlarının ortaya çıkmasına sebep oldu. P.A.M. Dirac, W. Pauli, V. Weisskopf, ve P. Jordan bu alandaki ilk araştırmacılardandır. Bu araştırma alanı kuantum elektrodinamiğinin R.P. Feynman, F. Dyson, J. Schwinger, ve S.I. Tomonaga tarafından 1940’larda formüle edilmesiyle en üst noktasına ulaştı.
Kuantum elektrodinamiği elektronların, pozitronların ve elektromanyetik alanın Kuantum alan teorisini tanımlamıştır ve daha sonraki kuantum alan kuramı için model olarak alınmıştır. Kuantum renk dinamiği teorisi 1960’ların başında formüle edilmeye başlanmıştır. Bugünkü haliyle bildiğimiz teori Politzer, Gross ve Wilczek tarafından 1975 yılında formüle edilmiştir. Schwinger, Higgs ve Goldstone’un öncü çalışması üzerine ekleme yapma kaydı ile, fizikçiler Glashow ve Salam zayıf nükleer gücün ve kuantum elektrodinamiğinin tek bir elektrozayıf kuvvette birleştirilebileceğini gösterdi ve bu sayede 1979 yılında Nobel Fizik Ödülünü aldı.
Güncel kuantum bilgileri için sitemizde kuantum araması yaptırarak diğer makalelere ulaşabilirsiniz.