Parçacıkların kırınımı

İlk kez ABD’de ve İngiltere’de birbirinden bağımsız bilim insanlarının yaptıkları çalışmalarla elektronun dalga gibi davrandığı deneyini kırınım deseni elde ederek bulmuşlardır. 1927 yılında İngiliz fizikçiler S.G.P.Thomson ve A.Reid ile Amerikalı fizikçiler C.J.Davisson ve L.H.Germer kanıtlamışlardır. [Çok ince kristal filmlerden geçen hızlandırışmış elektronların kırınım desenleri verdiklerini belirleyerek belli bir kütleye sahip olan elektronların dalga özelliği taşıdığını denel yoldan ortaya koymuşlardır.s-852/fizikokimya] Bu çalışmalardan dolayı G.P.Thomson ve C.J.Davisson 1937 yılında Nobel fizik ödülünü paylaşmışlardır. Bu kırınım deseninin denel olarak yararı ise moleküler yapıların aydınlatılmasında kullanıyor olmasıdır.

Elektron, proton gibi parçacıkları hızlandırmak kolaydır, bu yüzden kırınım deseni oluşturmak bu yönde mümkündür. Bir filamon-anot arasında hızlanan elektronlar için hız ;
v=√2ev/m
ile belirlenir. De Broglie hipotezine göre bu elektrona eşlik eden dalganın dalga boyu
λ=h/p=h/mv=h/√2meV
Örneğin V=150 volt için elektrona eşlik eden de Broglie dalgasının dalga boyu 1Ấ (angström) olur. Burada gözden kaçmayan bir şey var, o da hızlanan parçacıklar dalga karakteri kazanıyor olmasıdır. Işığın yapısında olduğu gibi, maddesel parçacıklar yeterince hızlandırılır ise ikili (düal) karaktere sahip olabilir. Bu yönden kuantum fiziği klasik mekanikten oldukça farklı ve ilginçtir.

İsmail Çelik

Kaynaklar:
[1]. Prof.Dr.Erol Aygün – Prof.Dr.D.Mehmet Zengin – Kuantum Fiziği (Bilim Yayınları-2009)
[2]. Prof.Dr.Yüksel Sarıkaya – Fizikokimya (Gazi Kitabevi Yayınları-2011)

Şu an bildiğimiz kadarıyla elektronun dalga gibi davrandığını gösteren en güçlü kanıt yalnızca kristal kırınımı değil. Elektronları tek tek gönderdiğinizde de aynı girişim desenini adım adım biriktirebiliyorsunuz. Tonomura ve ekibinin 1989'da yaptığı çift yarık deneyinde her elektron ekranda tek bir nokta bırakıyor, yani ortada önce bir dalga değil bir parçacık var. Binlerce nokta birikince ise desen beliriyor. Bu yüzden 'elektron ya dalgadır ya parçacık' demek bizi tatmin etmiyor. Bana kalırsa asıl soru, bu desenin her bir elektronun içinde mi yoksa olasılık yapısının kendisinde mi bulunduğu. Bugünkü tablo bunu kesin olarak çözmüş değil, yorumlar hâlâ ayrışıyor.