Atomlar Hiç Birbirine Dokunur mu? | Dergiyi Keşfet

atomlar her zaman dokun! Ama neden önce “dokunma” sözcüğüyle neyi kastettiğimize karar vermemiz gerektiğini anlamak için.

Normal dokunma anlayışımız makroskobik dünyada temellenir. Masanın üzerine bir bardak koydum – bardak masaya değiyor. Ayak parmaklarınızı suya daldırırsınız – suya dokunursunuz vb. Tüm bu durumlarda, bir katı sınır veya yüzey (bardağın altı, parmağınızın kenarı) başka bir katı sınıra veya yüzeye (masanın üstü, okyanusun yüzeyi) temas eder. Ancak makroskobik kavramlarımız, “dokunma” konusundaki kafa karışıklığının ortaya çıktığı mikroskobik düzeyde bozulur.

Devamını oku:İnsanlar Hiç Işıktan Daha Hızlı Gidecek mi?

Atomlar ve Sınırlar

Eğer yakınlaştırabilirsek atomik ölçekler, bir tımarhane görürdük. Atomlar ve moleküller sürekli olarak etrafta uçarlar, birbirlerine çarparlar, bükülürler, dönerler ve genel olarak ortalığı karıştırırlar. Ancak bir şey hemen anlaşılır: Atomların kesin bir sınırı yoktur.

Çekirdek var, merkezde bir proton ve nötron demeti, yörüngedeki elektronların onları bir sonraki aramaya gittiğimizde nerede bulunabileceğine dair olasılık bulutlarıyla çevrili. kuantum mekaniği teorisi bize bu olasılıkları nasıl hesaplayacağımızı söyler ve bu olasılıkların aralığı tüm evreni kapsar. Bununla birlikte, bir atoma neredeyse her baktığımızda, elektronlar çekirdeğe yakın güvenli bir şekilde bağlanır, bu nedenle yüksek enerjili çarpıştırıcı deneyleri yapmıyorsak, bunun için çok fazla endişelenmemize gerek yoktur.

Atomların katı bir yüzeyi olmadığı için, bir anlamda “dokunacak” hiçbir şey yoktur, çünkü asla bir sınırın başka bir sınırla buluştuğu bir durum yoktur. Ancak “dokunma” aynı zamanda yakın ve kişisel bir etki duygusu taşır ve bu anlamda atomlar her zaman temas eder.

Makroskopik ve Mikroskobik

Atomlar birbirleri ile etkileşime girerler. elektromanyetik güç, çünkü atomlardaki elektronlar ve protonlar elektrik yüklüdür. Teknik olarak bu kuvvetin sonsuz menzili vardır, ancak yalnızca atomlar yeterince yakın olduğunda anlamlı hale gelir. Bazen atomlar, elektronları arasındaki itici elektromanyetik kuvvet nedeniyle kelimenin tam anlamıyla birbirlerinden sekerler – o kısa anda, etkileşimlerini dokunmaktan başka bir şey olarak tanımlamak zordur.

Devamını oku: Zamanda Geriye Yolculuk Yapabilen Bir Parçacık Var mı?

Etkileşim kısa olmasa bile dokunaklı sayılır. Masadaki bardağa gelince, tek tek atomları ve molekülleri yakınlaştırırsak, bardağın en dış kenarındaki elektronların masanın en dış kenarındaki elektronlar tarafından itildiğini görürüz. İki elektron tabakası arasında bir boşluk olsa bile (ve neredeyse her zaman vardır), atomlar birbirlerini önemli ölçüde etkileyecek kadar yakındır. Bu, bardağın masanın içinden kaymaması ve atomlar arasındaki elektromanyetik kuvvetlerin, bardağı Dünya’ya doğru çeken yerçekimi kuvvetine karşı koymak için yeterli olması gerçeğiyle açıkça görülüyor.

Makroskobik ölçekte iki cismin birbirine değdiğini söylediğimizde, mikroskobik ölçekte tam olarak bunu kastediyoruz.

Nükleer füzyon

Elektromanyetik kuvvet her zaman itici olmadığı için atomlar başka şekillerde de birbirine dokunabilir. Atomlar yeterince yakınlaştıklarında, elektromanyetik kuvvetin bir tezahürü olarak adlandırılan Van der Walls kuvveti, atomların birbirine bağlanmasına neden olabilecek ortaya çıkar. Moleküller tam olarak böyle oluşur ve moleküllerin içindeki atomlar kesinlikle birbirine temas eder.

Son olarak, atomların içindeki çekirdekler bile birbirine değebilir. Her çekirdekteki pozitif yüklü protonlar arasındaki son derece güçlü elektromanyetik itme nedeniyle bunu yapmak inanılmaz derecede zordur. Ama bir kez daha kuantum mekaniği devreye giriyor. Eğer iki atom yeterince uzun süre yeterince yakınlaştırılırsa, o zaman ara sıra, tamamen rastgele, çekirdekler kendilerini birbirine karışmış halde bulurlar.

Sonuç nükleer füzyon, iki ayrı atomun tek, daha büyük bir atomla değiştirildiği yer. Atomlar demir elementinden daha hafifse, ortaya çıkan füzyon enerji açığa çıkaracaktır. Güneşimiz de dahil olmak üzere tüm yıldızlar bu süreçten geçerler.