Charles Barkla, bir cisim tarafından dağılan X – ışınlarının, yapısındaki kimyasal elementlerle alakalı olduğunu gösterdi. Bu, dağılan X – ışınlarının, rastgele bir materyalde hangi elementlerin mevcut olduğunu belirlemek için sanki bir “parmak izi” vazifeyi gördüğü anlamına geliyordu. Barkla, bu çığır açan buluşuyla, “elementlerin karakteristik Röntgen ışınımını keşfettiği için” 1917 Nobel Fizik Mükâfatı’nü kabonendi. Charles Glover […]
Charles Barkla, bir cisim tarafından dağılan X – ışınlarının, yapısındaki kimyasal elementlerle alakalı olduğunu gösterdi. Bu, dağılan X – ışınlarının, rastgele bir materyalde hangi elementlerin mevcut olduğunu belirlemek için sanki bir “parmak izi” vazifeyi gördüğü anlamına geliyordu. Barkla, bu çığır açan buluşuyla, “elementlerin karakteristik Röntgen ışınımını keşfettiği için” 1917 Nobel Fizik Mükâfatı’nü kabonendi.
Charles Glover Barkla, İngiltere’de orta sınıftan bir ailenin çocuğu olarak doğdu. Babası John Martin Barkla bir kimyasal maddeler şirketinin idareyicilerindendi. Annesi Sarah Glover ise bir saatçinin kızıydı. Liverpool Üniversitesi’ne gidebilmek için burs kazanan Barkla, matematik ve fizik öğrenimi gördü ve 1898’de onur derecesi ile mezun oldu. Ardından, 1899’da, 22 yaşında, Cambridge Üniversitesi’nin Cavendish Laboratuvarı’nda elektromanyetik dalgaları araştıran yüksek lisans çalışmalarına başladı. Danışmanı, elektronu keşfeden J. J. Thomson’du.
1902’de Barkla, Cavendish Laboratuvarı’nda Nobel Mükâfatı’nü kazanan ünlü araştırmalarına başladı ve 1903’te Liverpool Üniversitesi’nde bitirdi. 1909 senesinde, dünya çapında ünlenmesine neden olan çalışmaları, onun Londra Üniversitesi’ne fizik profesörü olarak ceddilmesini sağladı. 1913 senesinde, 36 yaşında, Edinburgh Üniversitesi’ne geçti ve 1944 senesinde 67 yaşında vefatına kadar orada kaldı.
Röntgen’in Tesadüfsel Buluşu
Wilhelm Conrad Röntgen X – ışınlarını bir tesadüf neticeyi keşfetmişti. Eski bir katot ışın tüpüyle çalışırken, bir karton parçası tarafından yasaklanmasına karşın, bir şeylerin, yakınındaki bir yüzeyde flüorışıya neden olduğunu fark etti. İki hafta kadar süren deneyleri, insan bedeninin şehirk “X – ışını resimlerini” çekmiş oldu. Röntgen, buluşunu adlandıracak bir terim bulamadığı için, bu sırlı ışınlara “X – ışınları” ismini verdi. Bu, bugün en çok kullanılan ismi olmasına karşın, uzun vakit Röntgen ışınları olarak da adlandırıldı.
Boşaltılmış bir tüpte, katot ve anot arasında sihirk bir potansiyel farkı oluşmaktadır. Elektronlar katottan anota Gerçek çekilir. Onları yavaşlatacak rastgele bir hava molekülü olmadığından, oldukça yüksek süratlere çıkarlar. Anot veya tüpün kenarlarıyla çarpıştıklarında, süratle yavaşlamaları, “bremsstrahlung” olarak öğrenilen “yavaşlama ivmesi” sürecinde X – ışını yapımı ile sonuçlanmaktadır.
Barkla “Parmak İzi”ni Nasıl Keşfetti?
Charles Barkla, 1902 senesinde X – ışınları üzerine çalışmalarına başladığında, 1895 senesinde Almanya‘da Wilhelm Röntgen tarafından keşfedilmiş olan bu ışınım formu, hala bütün olarak anlaşılamamıştı. X – ışınlarının pratik kullanışlılığı ve mümkün faydaları çoğu tahlilcinin hemen alakasını çekmişti. Ancak, X – ışınlarının fiziksel yapısı çok açık değildi. Güncel bir parçacık şekli miydi? Güncel bir dalga formu mu? Veya elektromanyetik dalgaların başka bir tezahürü mü?
1860’lardan beri fizikçiler, James Clerk Maxwell’in kuramları sayesinde ışığın bir elektromanyetik dalga olduğunun farkındaydı. Bilim insanlarının, bu görünmeyen sırlı X – ışınlarının da elektromanyetik dalgalar olduğu konusunda kuşkulanmaları natüreldi, ancak aradaki irtibat kurulamıyordu. Barkla, şehirk kez, elementlerin X – ışınlarının saçılımını, nötr bir atomun elektronlarının rakamının atom numarasıyla aynı olduğunu kabidelemek için kullandı.
Barkla, X – ışınlarının polarize olabileceğini tanımladığında, X – ışınlarının elektromanyetik spektrumun bir parçası olduklarına dair çok güçlü kabideler sağlamış oldu ve X – ışınlarına maruz kalmanın, atomların kendi karakteristik X – ışınlarını yaymasına neden olduğunu buldu. Bu karakteristik X-ışınlarının enerjileri, onları yayan kimyasal elemente hastır. Başka bir deyişle, her kimyasal elementin kendine has X – ışını emisyon spektrumu vardır.
Charles Barkla Ve Arthur Compton
Bugün, Barkla’nın, atomları X – ışınlarına maruz bıraktığında, gelen X – ışınlarının atomların en içteki elektron kabuklarındaki elektronları harekete geçirdiğini söyleyebiliyoruz. Dış kabuk elektronları daha sonra boşalan iç kabuklara geçmekte, Barkla’nın gözlemlemiş olduğu karakteristik X – ışınları formunda enerji bırakmaktadır. Charles Barkla, atomların yaydığı X – ışınlarının enerji seviyelerini belirtmek için, K ve L terimlerini önerdi. K, en içteki enerji ksaçmasına atıfta bulunan çekirdek kernel kelimesinden alınmıştı. Elektronlar bu ksaçmaya geçtiklerinde, en yüksek enerji karakteristiğine sahip X -ışınları yayılmaktadır.
Barkla’nın çalışmaları ve çığır açan keşfi, gene Cambridge Üniversitesi’nin ünlü Cavendish Laboratuvarı’ndan gelen Arthur Compton’un, “foton”un keşfine yol açan deneylerini Gerçekleştirmesini sağladı. Bir cins temel parçacık olan foton, misalin ışık gibi elektromanyetik ışınım da dahil, elektromanyetik alanın kuantumu ve elektromanyetik kuvvetin taşıyıcısıdır. Fotonlar, bir vakum içinde her zaman ışık süratinde hareket ederler. Tüm temel parçacıklar gibi, fotonlar da en iyi kuantum mekaniği tarafından açıklanabilmekte ve hem dalgaların hem de parçacıkların özelliklerini gösteren “dalga – parçacık ikiliği”ni sergilemektedirler.