|
|
|
(19-Mart-2008)Shabidyn
NÜKLEER VE ELEKTROMANYETİZMA
Maddeyi incelemeye devam edelim, yerçekiminden sonra bulunan diğer kuvvet “Elektromanyetik kuvvettir”. Bunu anlatmak için Elektromanyetizma’nın ne olduğunu bilmek gerekir. Adı üstünde,” Elektromanyetizma” “Elektrik” ve “Manyetizma” nın beraber ilişkisel yapısıdır. Günlük hayatımızda elektrik ile de manyetizma ile de sık karşılaşırız. Bir saç tarağını yün kumaşa sürtünce küçük kağıt parçalarını çeker, mıknatıs toplu iğneyi çeker. Her iki olayda da bir kutuplaşma durumu vardır. Elektrik için artı (+), eksi (-) kutup deriz. Mıknatıs üzerinde de N (north), S (south) kutupları vardır. Manyetik alan çizgileri bir kutuptan çıkar diğer kutuba girer. Evrende tek kutuplu bir mıknatıs yoktur, hep çift kutup olur. Mıknatısların aynı kutuplarını yaklaştırınca birbirini iterler, farklı kutuplarını yaklaştırınca birbirlerini çekerler. Bir pilin (+) ve (-) kutbunu bir iletken tel ile birleştirince tel üzerinde bir yük akımı (elektrik) olur. Elektrik ve manyetizma tek olayın iki yönü olarak birbirine bağlıdır. Örneğin, yüne sürtülen ebonit saç tarağının küçük kağıt parçalarını kendisine çekmesinin sebebi bu cisimlerin farklı elektrik yüklerine sahip olmalarıdır. Normalde tarak nötr durumdayken yani (+) ve (-) yükler eşit iken, onu yünlü kumaşa sürtünce kumaş üzerindeki elektronları tarağın üzerine almış oluruz. Tarak üzerinde elektron fazlalığı olduğundan tarak artık nötr değil negatif yüklüdür, çünkü elektronlar negatif yük taşırlar. Halk arasında buna cisim elektrik yüklenmiş/elektriklenmiş de denilir. Tarağın yakınındaki küçük kağıt parçaları başlangıçta nötr iken kendilerine yaklaştırılan ve (-) yüklü olan tarak kağıt üzerindeki elektronları iter ve kağıdın tarağa yakın tarafını (+) yüklü hale getirir ve zıt yükler bir birbirini çektikleri için kağıt parçaları tarağa yapışırlar. Yapıştıktan bir süre sonra iki cisim arasındaki yük alışverişi dengeye ulaşır ve cisimler nötr duruma gelir ve kağıt parçası tekrar yere düşer. Bu ters yüklü cisimlerin birbirlerine uyguladıkları itme ya da çekme kuvvetinin ifadesi önceki yazılarda bahsedilen yerçekimi kuvvetine benzemektedir. Formülü, F=k.q1.q2/r^2 dir. “q1” ve “q2” elektromanyetik etkileşim içindeki yükleri temsil eder. Yerçekimindeki Avokado’nun kütlesiyle Dünya’nın kütlesine benzerler. Burada da aralarındaki mesafenin karesiyle orantılı elektromanyetik kuvvet etkisi vardır. Karesel ilişki yine yüklerin küresel olarak elektromanyetik kuvvet uyguladıklarını belirtir. Atomun merkezindeki çekirdekte artı yüklü tanecikler proton, yüksüz tanecikler nötron adını alır. Elektronlar çekirdeğin çevresinde dönerler. Atomlarda elektron fazla ise cisim (-) yüklü demektir. Atomlarda elektron azalınca cisim (+) yüklü hale gelmiş olur. Günlük hayatımızda karşılaştığımız kuvvetlerin çoğunun sebebi elektromanyetik kuvvetlerdir. Elektronları atoma, atomları birbirine bağlı tutarak kimyevi bağların kaynağını teşkil ederler. Bir yayın tesir kuvveti, yayın yapıldığı metalin atomları arasındaki elektromanyetik çekim kuvvetidir. Bir dinamitin patlamasında açığa çıkan enerjinin kaynağı elektromanyetiktir. Genişleyen gazlar kalın cidarlara çarptığı zaman çarpan moleküllere tesir eden kuvvet elektromanyetiktir.
* * *
Eğer elektrik yükleri birbirlerine göre hareketli iseler bu sefer manyetizma da ortaya çıkar. Tersi de vardır, manyetizma içinde elektrik yük geçirince hareket de elde ederiz. Örneğin bir manyetik alan içinde bakır telden bir çerçeve yapıp çevirirsek tel üzerinde elektrik akımı dönmeye başlar. Benzer şekilde bu bakır çerçevenin bir tarafını açıp “U” gibi yaparak manyetik alanın içine sokarsak ve “U” nun iki ucunu bir pile bağlayarak içinden elektrik akımı geçmesine sağlarsak bu sefer çerçeve kendisi dönmeye başlar. Birinci durumda biz hareket enerjisini elektrik enerjisine çevirmiş oluruz yani barajların su gücüyle döndürdüğü tribünlerin ucunda böyle bakır sargılar vardır ve bunlar bir manyetik alanda döndükleri için bakır sargıların ucundan elektrik alıp şehre dağıtırız. Yani bir Jeneratör yapmış oluruz. İkinci durumda ise çerçeve şeklindeki bakır sargıya elektriği biz verdiğimiz için elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirmiş oluruz yani bir elektrik motoru yapmış oluruz. Nükleer santrallarda da benzer olarak tribün tahrik gücü için barajlardaki su yerine ısıtılmış su buharı kullanılır. Ama elektrik üretimi mantığı aynıdır yine bir Jenaratör tahrik edilir.
* * *
Dikkat edilirse Atom’da çekirdekte pozitif yüklü proton onun etrafında negatif yüklü elektron olmasına rağmen elektron protonun üstüne (ters elektrik yüküne sahip olmasına rağmen!) düşmez. Bunun sebebi de yerçekimine benzer şekilde elektronun kinetik enerjisidir. Bu enerjinin ona sağladğı hız ile protondan merkezkaç kuvvet ile kaçmaya çalışır ama aralarındaki elektromanyetik kuvvet ile ters yönde çekilir. Eletronu kaçırmaya çalışan kuvvet ile proton içeren çekirdek arasındaki denge sayesinde elektron aynı kütle çekimi etkisiyle yörüngede dönen gezegenler gibi atom çekirdeği etrafında döner. Atom düzeyindeki mesafeler çok küçüktür. Elektronun dönüş hızı çok yüksektir. Atom çekirdeği etrafında dönen elektronlar adeta bir bulut oluştururlar o yüzden sakin sakin izlenemezler. Elektron zıt yüklü olmasına rağmen protonlar içeren çekirdeğin üstüne düşmemesi çok ilginçtir. Elektron bu elektromanyetik çekim kuvvetini dengeleyecek kinetik enerjiyi nereden bulmuştur? Haydi bu durumu elektrmanyetizmayla açıklayabiliyoruz, elektronun bu kinetik enerjiyi nereden bulduğuna da şimdilik kafayı takmadık diyelim ama çok tuhaf başka bir nokta daha var, bu da atom çekirdeği içinde bulunan protonlardır. Protonlar aynı yükte (yani pozitif) olmalarına rağmen nasıl böyle sıkı şekilde bir arada durarak atomun çekirdeğini oluşturabiliyorlar? Niçin birbirlerini iterek, dağılarak atom çekirdeğini bozmuyorlar? Bunlar birer mucize gibidir, Evren , Yaşam kendi başına bir mucizedir aslında. Madde niçin inorganik durumdan organik duruma geçmiştir? Kendisini ve maddeyi sorgulayan (şu andaki bendeniz gibi) makaleler yazabilen canlıların ortaya çıkması ve herşeyin yoktan var olması muhteşem birşeydir. Bilim adamları protonların böyle kardeş gibi yanyana durabilmelerinin sebebinin de farklı bir kuvvetin işi olduğunu anladılar ve buna “kuvvetli çekirdek kuvveti” veya “bağ kuvveti” dediler. Atom çekirdeğinin yapısını inceledikçe bir de “zayıf çekirdek kuvveti” olduğunu da fark ettiler.
|
|
|
