bildirgec.org

John Dalton

Atom fikrini ortaya ilk atan John Dalton. Maddenin en küçük yapıtaşı atom diyerek bir teori söylemiş fakat atomun iç yapısıyla ilgili bir bilgi vermemiştir.

J.J.Thomson

Thomson ilk önce Millikanın yağ damlası deneyinden elde ettiği e/m (yük/kütle) oranından faydalanarak elektronu bulmuştur. Buradanda devam ederek atomun iç yapısını inceleyip protonun asıl tabakada büyük kısımda olduğunu ve elektronlarında onun üzerinde dağınık olduğunu söylemiştir ve bu modelini kendisi üzümlü keke benzetmiştir.

“bir gün silisyum bazlı ciplerin yerini karbon bazlı cipler aldığı zaman aklımızdan geçen bir resmi önümüze getiren teknolojiyi düşünebiliriz”

demişti Microsoft patronu bill gates The Road ahead (önümüzdeki yol) kitabında…

the road ahead

bu yazıdaki silikon kristallerine gömülü fosfor atomları da başka bir senaryo elektronik çiplerin geleceği için.

Silisyum Yongalar

ancak kesin olan bir şey var ki o da bir gün silisyum bazlı ciplerin de tarihe gömüleceği. çünkü artık bunların daha fazla geliştirilemeyeceği görülmeye başladı. 5 yıldan bu yana mikroçiplerin üzerinde iki misli artış gösteren transistorlarla birlikte, işlem kapasitesi de 18 ayda bir aynı oranda güçleniyor. ancak teknoloji insanlarının düşüncelerine göre mikroçipler, 2020 yılından önce daha fazla geliştirilemeyecek. çünkü üzerlerinde yalnızca çok az sayıda elektron barındırabilecek kadar küçülecekler. yani kullanım sınırlarına gelinecek. silisyum çipine veda ettikten sonra yerine ne gelecek peki?

Plazma Topu

Plazma dediğimiz olgu gaz halde bulunan elementlerin iyonlaşarak adeta bir çorba oluşturmasından ibarettir. Bilindiği gibi atomlar çekirdeğinde pozitif yüklü (+) protonlar ve protonları dengeye getirici nötronlar barındıran, dış yörüngelerinde ise negatif (-) yük barındıran elektronlardan oluşur. Eğer bir atomun çevresinde dolanan elektronların sayısı, çekirdekte bulunan proton sayısına eşit ise bu atoma yüksüz yani nötr atom denir. Protonlar, oluşturdukları çekim etkisi sayesinde, elektronları çevresinde tutabilmektedir.

güneş sistemi

Resimde görüldüğü gibi gezegenler yörüngelere yerleşmiş ve sıraya dizilmişler. yani arka arkaya gelmişler. Elektronlarda tıpkı bu gezegenler gibi yörüngelerde hareket halindedirler ve protonun çekim gücüne göre çekirdeğe en yakın elektronlar en güçlü bağlarla tutulmaktadır. Son yörüngede dolanmakta olan elektronlar ise en zayıf bağlarla çekirdeğe bağlıdır. Bu yüzden bir atomun son yörüngesindeki elektronlar, atomdan koparılması en kolay (görece az enerji ile kopartılabilir) elektronlardır.

…
– Fotoğraf nedir, Ustam?
– Fotoğraf içinde bir devinim içerendir, oğlum!
– Nasıl yani, Usta?
– Şöyle ki; bir kıpırtının, bir oluşun ya da oluşumun kıyısıdır; geriye kalanıdır fotoğraf! Devinimin bir parçası, bir gelip geçenin anlık yakalanmışlığıdır, oğlum. Hani fotoğrafa baktığında, o dakika gördüklerin ve dahi sende uyandırdıkları da topyekün bir hayat analizidir aslında! O an aklında fikrinde o fotoğraf sana ait olsun ya da olmasın, baktığın hayattır ve sen hayatı irdelersin nöronlarının kıvılcımlarında. Fotoğraf sendeki hayat ateşini harlandırır. Seni o karenin içine çeker, o an orada bulunma hevesini canlandırır.
– Peki ya fotoğraflanan cansız bir varlık, misal, bir dağ ya da vadi manzarası ise?
– O durumda bile, sanır mısın ki; senin karşında durduğu gibi dağ öylece durmakta? Yerkürenin hareketi ile uyum içinde devinimini sürdürürken, o dağın toprağında gezinen kaplumbağanın ayak izini dahi fotoğrafına dahil etmektesindir. Bunu bilmez misin? Hatta, gecenin soğuğu üzerine, gündüzün sıcağını yiye yiye büzüşüp genişleyen ve sonunda da pes eden kaya parçacıklarının dağdan yuvarlanışını bile o kareye hapsedersin. Örneğin, bir nebula fotoğrafına bakarken, onun hemen öncesinde bir yıldızın artık sönen enerjisinin son haddesinde dayanamayıp bir süpernova patlaması yaşadığını bilirsin. Heyecanlanırsın. O fotoğrafın öncesinde bir yıldız, parçacıklara ayrılıp dağılmış, sonrasında ise kimbilir evrenin neresinde yeni yıldızların oluşumu gerçekleşmiştir. (Buradaki oltaya dikkat et, evlat!)
– Geçtim bir kalem, cansız varlığı Usta! Ya fotoğrafını çektiğin bir obje ise? O devinim objenin neresindedir?
– Gövdesine vuran ışıktadır evlat! Kareye yakalanan havadaki toz zerreciklerindedir! Objenin atomlarını oluşturan nötron, proton ve elektronlardadır! Hayatın o objeye kazandırdıklarındadır! Daha ne istersin?
– Fotoğrafın direkman hayat olduğunu adamakıllı idrak etmek isterim Usta!
– Söze döktüklerim idrakının çeperlerine takıldı ise bir de olayı tersten hayal edelim! Hayal gücü bilgiden daha önemlidir, zira! Sonsuz sayıda her anın fotoğrafını çekebilen bir makinan olsaydı ve o fotoğrafları ardarda sıralayıp hızlı çekimde izleme şansın olsaydı, aslında neyin görüntüsünü elde ederdin?
– …!?
– …
– …!
– … 🙂
– Senle de sohbet edilmiyor be Usta!

bu bir pilli patisözüdür!

İnsanoğlunun yaklaşık 1 milyon yıldır yeryüzünde olduğu tahmin ediliyor. Yeryüzündeki bu uzun ömrümüze rağmen maddenin tam olarak ne olduğu keşfedilemedi. Atom denilen parçacıkların varlığının bulunması maddenin üzerindeki esrarı bir parça kaldırdıysa da atomu oluşturan parçacıkların ne olduğu, atom içerisindeki hareketleri, momentumları problemler çözüm bekliyor. Bu problemlere çözüm bulmak için 20. yüzyılda yeni yeni gelişen bir bilim olan parçacık fiziği, maddenin yapısını oluşturan bu tanecikler arasındaki ilişkiyi konu alır.
Günümüzde parçacık fiziğinin en önemli deney parçası hızlandırıcılardır. Maddenin yapısının derinlerine inmek için hızlandırıcı adı verilen deney düzenekleri kurulmasının en iyi yol olduğu Ernest Lawrance’ın kiklotronu icadından sonra anlaşıldı.

Ernest Lawrance

Ancak hızlandırıcılar öylesine büyük ve pahalıydı ki Avrupa’nın bu düzenekleri tek başına kurması ve bu teknolojiyi elde etmesi ancak 20. yüzyılın 2. yarısında gerçekleşti. Avrupalı fizikçiler 1954’te İsviçre Cenova’da merkezi bir laboratuar kurmaya karar verdiler ve böylece CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) kurulmuş oldu. Bu tarihten sonra CERN yüksek enerji fiziğindeki teknik ve bilimsel gelişmelerde başrolü oynamaya başladı. CERN ‘in kurulmasından sonra parçacık fiziği bilgilerimiz hızla gelişti ve pek çok atomaltı denilen parçacık keşfedildi.

CERN logosu

Hızlandırıcılarda parçacıklar elektromıknatıslarla hızlandırılıyor ve bir engele çarptırılıyorlardı. Çarpmışmadan sonra etrafa saçılan parçacıkların momentumlerı ölçülerek veriler toparlanıyor ve inceleniyordu. Büyük hızlandırıcılar macerasının başlamasından hemen sonra fizikçiler fark ettiler ki hızlandırılmış bir parçacık demeti sabit bir hedefe çarptığında, enerjinin çoğu hedefin geri tepmesinde harcanıyor ve asıl amaç olan parçacık çalışmaları ve parçacıkların etkileşim araştırmaları için geriye sadece küçük bir yüzde kalıyor, bu da gerçekçi sonuçlar vermeyebiliyordu. Bunun yerine eğer iki parçacık demeti birbiriyle kafa kafaya çarpıştırılırsa geri tepme için hiç enerji harcanmayacak, tüm enerji deneye kalacaktı. Bu düşünce ile çarpıştırıcı denilen deney düzenekleri kullanılmaya başlandı ve çarpıştırıcılar, atom hakkındaki bilgilerimizi sınırların çok ötesine taşıdı.

LHC’deki mıknatıslar….

Diğer laboratuarlar elektronları çarpıştırmaya yoğunlaşırlarken, CERN protonlar üstünde çalışıyordu. Bu elektron çarpıştırmaya göre daha zor ve yüksek teknoloji isteyen bir işti. Ancak CERN fizikçileri pek çok teknolojik zorluğun da üstesinden gelerek ilk proton-proton kafa kafaya çarpışmasını 1971 yılında gerçekleştirdiler.
Dünya parçacık fiziği tarihinde çok önemli bir yerde bulunan CERN’in bu gün 20 asil ve Türkiye’nin de aralarında bulunduğu 8 gözlemci üyesi vardır.
CERN’de yüzlerce bina, 3000 kişilik destek personeli ve nöbetleşe kısa süreler için çalışan 2500 kadar fizikçi vardır. Bunlardan 100 kadarı teorik fizikçilerdir. Diğerleri ise, teorisyenlerin fikirlerinin tecrübe edildiği deney düzeneklerinin (mekanizmalarının) projelerini hazırlayan, yapımını sağlayan ve deneyleri yürüten tatbikatçılardır.
CERN, parçacık fiziği alanında olduğu gibi günlük hayatın daha çok içinde yer alan bazı buluşlarda da etkili olmuştur. Örneğin; web kavramı, CERN’de bir bilgisayar programcısı olan Tim Berners Lee’nin HTML adlı bilgisayar dilini bulup geliştirmesiyle oluşmuştur.

çarpışma sonrası parçacıkların hızını ölçecek dedektör

Cern‘deki atom parçacığı hızlandırılması ile ilgili deneyin ardından şimdi de Burada yer alan habere göre elektronun hareketi kuantum stroboskopu sayesinde videoya alındı.

Bilim ve Teknik dergisinde ilgimi çeken makaleler olduğunda uçandaire‘ye üşenmeden yazıyorum. Derginin 483. sayısında (şubat 2008) Hugh Everett ve Çoklu dünyalar kuramı hakkında Prof. Dr. Vural Altın’ın hazırladığı epey güzel bir makale bulunuyor.

Hugh Everett, 1930 yılında doğmuş, 1943 yılında, henüz ortaokulda iken Einstein‘a “karşı konulamaz bir kuvvetin, hareket ettirilemez bir kütleyle buluşması” halinde ne olacağını soran bir mektup yazmış (dergide cevabı verilmiyor lakin karşı konulamaz bir kuvvet ile hareket ettirilemez bir kütlenin aynı evrende bulunamayacağıdır muhtemelen einstein’ın verdiği cevap) 1953 yılında Princeton Üniversitesi‘nde doktora çalışmalarına başlamış ve kuantum mekaniği dersleri alıp çoklu dünyalar kuramını (many-worlds interpretation) geliştirdi.

İlk bakışta önemsiz gibi gelebilecek fotoğraf aslında ilk defa gördüğünüz gerçek bir elektron hareketi. En küçük elektrik yüküne sahip bu temel parçacıklar elektrik akımını oluşturuyorlar. Brown University bilim adamları yüksek dereceli soğutulmuş likid helyum kullanarak bu görüntüyü yakalamışlar. Sıvı içerisinde hareket eden elektron, yolundaki atomları biraz iterek ufak bir baloncuk şeklini alarak ilerliyor.

Buradan videosunu izleyebilirsiniz.

Brown Üniversitesi Basın Duyurusu (İngilizce)

titan

The FEI Titan™ ailesi FEI firmasının ürettiği Geçirmeli Elektron Mikroskobudur(GEM) (transmission electron microscope(TEM)). Şuan için en güçlü elektron mikroskobudur. Nanoteknolojiyle ilgili araştırmalarda kullanılmaktadır. Kullanımı kolay yapısı ve görüntüleme kararlığı ve 80-300 kv faz aralığıyla birçok araştırma laboratuvarının tercihidir. Bu mikroskobun çalıştığı ortamında çalışmaların kalitesi ve doğruluğu için belli şartlarda olması gerekir. yaklaşık fiyatı $ 4.8 m olan bu cihaz 0.14 nanometreye gösterim gücüne sahiptir özellikle malzemelerin atomik yapı ve kimyasını araştırmak için faydalıdır. Bu cihaz dünyanın bir çok yerinde kullanılmaktadır araştırdığım kadarıyla 2006 yılında ingiltere bir tane alıp londradaki nano teknoloji araştıma laboratuvarına koymuştur.Kurlumuna ve kurulduğu odanın teşrifatına şurdan ulaşabilirsiniz. Bu teşrifat çalışmaları nanoteknoloji merkezine tam olarak £0.5M mal olmuştur.

titan tem

Dr. Yurii Vlasov

Dizüstü bilgisayarınızın hızlı olduğunu mu düşünüyorsunuz? O zaman sizi üzecek bir haberimiz var: IBM’in İngiltere’deki ArGe merkezinde biliminsanları tarafından geliştirilen foton bazlı çip ileride bize şu an hayal bile edemeyeceğimiz hızlar vadediyor.

Tabi siz şimdi bu buluşun ne önemi var diyebilirsiniz. Günümüz sistemleri ışığı veri aktarımında kullanırken, optik paketler önce elektronik forma dönüştürülüyor ve veri daha sonra bunlar aracılığıyla depolanıyor ve işleniyor. Daha sonra bu verilerin devreler arası aktarımı yapılıyor. Bu sistem bugüne kadar işe yaradı fakat uzmanlar çiplerin gelişmesiyle baraber, bu sistemlerin “doğal limit” adı verdikleri engele takılacağını öngörüyor, çünkü elektronlar arasındaki etkileşim onların veri taşıma hızını düşürüyor. Bu doğal limiti aşma iddiasında bulunan IBM’in aynı zamanda Playstation 3 ‘ te kullandığı Cell çipinde 7 çekirdek bulunuyor. Biliminsanları, 10-15 yıl sonrasında bir çipe onlarca çekirdeğin sığdırılacağını öngörüyor.