Einstein'ın Ortaya Çıkışı ve Planck Sabitinin 2.Zaferi

Planck'ın keşfettiği zamanlarda Einstein

Bilim dünyası morötesi felaketin garip çözümünü kabullenememişti ve neredeyse unutulmaya bırakılmıştı. (Morötesi felaket ve Planck sabiti başlıklı yazımızı okumak için tıklayın) Ancak konu 1905 yılında tekrar gün yüzüne çıkar. Hemde bugüne kadar adı hiçbir yerde duyulmamış ancak geleceğin en büyük dehası olacak biri tarafından gündeme getirilir:Albert Einstein.

Einstein bir patent bürosunda çalışmakta iken, bir yandan da teorik çalışmalar yapmaktadır. 1905 yılında, 26 yaşındayken fizikçilerin tam bir açıklama getiremedikleri bir konu olan foto-elektrik olay hakkında çok önemli bir makale yazar. Ancak hem makaledeki fikirlerin alışılagelmişin çok dışında olması, hemde Einstein'ın bilim dünyası tarafından hiçbir şekilde tanınmıyor olması makalenin, Einstein'ın birçok dergiyle bağlantıya geçmesine rağmen yayınlanmamasına neden olur.Ta ki Max Planck Einstein'ı keşfedinceye kadar. Planck o dönemin en büyük ve en önemli fizik dergisi olan "Annalen der Physik" dergisinin editörüydü ve en büyük teorik fizikçi kabul ediliyordu. Einstein'ın makalesi bir şekilde eline geçmiş ve hemen dergide yayınlamıştı.

Max Planck ve Einstein

1887 yılında yapılan deneylerden itibaren morötesi ışınların metal bir plaka üzerinden elektron kopartma özelliği olduğu biliniyordu. Kopartılan elektronların sayısı ışınların miktarıyla doğru orantılıydı fakat elektronların hızı yani kinetik enerjileri ışınların yoğunluğuyla bağlantılı değildi. Hız, yani kinetik enerji metal plakaya gönderilen ışığın tayf bileşenleriyle alakalıydı. Işınların dalga uzunluğu ne kadar kısaysa, kopan elektronların enerjisi de o ölçüde büyüktü. Ayrıca daha üzerine çıkılıdğında hiçbir elektronun kopartılamadığı azami dalga uzunluğu mevcuttu ve bu noktada klasik fiziğin açıklamayı başaramadığı bir sır saklydı.

Max Planck ve Einstein

Einstein makalesinde Planck'ın hipotezini tekrar ele alıp ışığa uyarlar. Monokrematik ( tek bir renkten oluşan ışık) olan, yani sadece tek bir frekans içeren bir ışığın, aynı kuantum enerjisinin taşıyıcısı olan sayısız parçacıktan oluştuğunu öne sürer. Bu parçacıklardan biri metal plakaya çarptığında enerji kuantumunu bir elektrona iletir ve elektron bu enerjinin bir kısmını çekirdekten kopmak için harcar, kalan kısmıda hızını oluşturur. Yine Planck'ın söyledikleriyle paralel giderek, ışımanın frekansı ne ölçüde yüksekse ışık parçacıklarının sahip olduğu kuantum enerjiside o ölçüde büyük olacağını ilave eder ( ya da dalga uzunluğunun frekansla ters orantılı olarak kısalacağını).

Özetle Einstein Planck'ın terosine şöyle bir katkı yapmıştır: Planck ışık kaynaklarının kuantlaşmış enerji değişimi yaptıklarını varsaymıştır. Einstein ise ışığın kendisinin kuantlaşmış olduğunu ve ışığın foton denen parçacıklardan oluştuğunu öne sürmüştür. Nihayetinde Einstein tüm bu verileri formüle ederek makaleyi sonuçlandırmıştır.

Einstein ve Millikan

1915 yılında Robert Millikan bu formulün geçerliliğini sorgular ve farklı monokromatik ışınımlarla aydınlatılan tek bir metalin yaydığı elektronların kinetik enerjilerini deneysel olarak inceler. Sonuç olarak ortaya çıkan Einstein'ın formülünün doğru olmasının yanında, formülde kullanılan h sabitinin Planck sabiti ile aynı çıkması olmuştur!

Sırasıyla: Walther Nernst, Albert Einstein, Max Planck, Robert Millikan, Max von Laue

Yani ışığın kendisi bizzat kopuk bir yapıdadır. Işık enerji tanelerinden, yani fotonlardan oluşmuştur. Ancak 17. yy dan ( Newton ve Huygens'ten) beri ışık hep su dalgaları gibi düşünülmüştü. Hatta buna delil olarak iki ışık huzmesinin birbirlerinin içinden, birbirlerini deforma etmeden geçebilmeleri gösterilmiştir. Oysa şimdi parçacıklardan bahsedilmektedir. Işık parçacıklardan oluşuyorsa, ışık huzmeleri birbiri içinden geçerken nasıl oluyorda hiçbir parçacık birbiryle çarpmışmıyor veya birbirlerinin yörüngelerini etkilemiyorlar?