Atom fiziği dersi gaz fazında, yüzeyde ve katılarda basit atomik ve moleküler sistemlerle çalışmayı içerir. Basit atomik ve moleküler sistemlerin ölçümlerinin doğasında olan kesinliği, temel fizik araştırmalarında ve bazı uygulamalarda kullanılmaktadır. Atom fiziği ayrıntılı ve ayrıntılı olarak anlatılırsa anlaşılması zor değildir. En kısa tanımını vermek gerekirse; atomları ve çekirdeklerini inceleyen fizik dalına atom fiziği denir. Atomu oluşturan tüm özellikler atom fiziğinin konusudur.

Atomun yapısı ve bileşimi kimyanın konusudur. Ancak atom enerjik ve iyonlaşma özelliklerine sahip olduğundan fiziğin alt alanlarına da girer. Atomun özelliklerinin keşfi birçok farklı alanda teknolojinin ilerlemesine hizmet etmektedir. Bu nedenle atom fiziğindeki gelişmeler bir bütün olarak insanlık tarihi açısından büyük önem taşımaktadır. Atom nedir? Atom fiziğinin temel malzemesi olan atom, eski çağlarda filozof Demokritos tarafından adlandırılmıştır. Bu kelimenin anlamı bölünmezdir ve tüm maddelerin en küçük yapı taşını anlatır. Bir atomun ana bileşenleri çekirdek, nötronlar, protonlar ve elektronlardır. Bunlardan nötronların pozitif veya negatif bir değeri veya yükü yoktur. Protonlar pozitif yüklüdür. Çekirdeği çevreleyen nötronların negatif yüklü olduğu söylenir. Çoğu atomdaki elektron ve protonların sayısı hemen hemen aynı olduğundan, atomların ortak bir değerliğe veya yüke sahip olmadığı varsayılır. Ancak bu denge bozulduğunda ve bir atomdaki nötronlar veya elektronlar diğer elektronlarla temasa geçtiğinde iyonlaşma adı verilen olay meydana gelir. İyonlaşma bilim dünyasındaki teknolojik gelişmelerin temelini oluşturduğu için oldukça önemlidir.

Atom fiziğinin alt konuları
Atomun kısa bir tanımından sonra atom fiziğinin alt konularını şu şekilde sıralayabiliriz:

Atomaltı parçacıklar, Atom etkileşimleri, Atomun özellikleri, Atom ve moleküllerin yapıları, Atom hangi enerji seviyesinde olduğu, Atomik Işıma, Foton ve özellikleri, Fotoelektrik olaylar başlıca alt konular arasındadır.
Bugün bu konuların tümü, aklınıza bile gelmeyecek kadar geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir. Atom fiziğinin alt konularının nelerle ilgilendiğine bakarak alanın ne kadar geniş olduğunu daha iyi anlayabiliriz. Atomların daha yüksek enerji durumlarına geçmesine veya onları bir malzeme içinde hareket ettirmesine neden olur.

Atom fiziğinin uygulama alanları
Atom fiziğinin birçok uygulaması vardır. En yaygın olanı elektron mikroskobudur. Bir elektron ışını üzerinde çalışır ve yüksek çözünürlüklü görüntüler üretir. Elektron mikroskopları çoğunlukla laboratuvarlarda ve araştırma merkezlerinde kullanılır. Her yerde gördüğünüz otomatik açılıp kapanan otomatik kapıların atom fiziği sayesinde yaratıldığını biliyor muydunuz? Peki ya lazer lambaları veya fotoselli lambalar? Savunma, ulaşım, askeri sanayi, tıbbi yenilikler ve diğer birçok alan atom fiziğindeki ilerlemelerden yararlanmaktadır. Atom fiziği hayatımızı kolaylaştıran pek çok şeyin kaynağıdır. Örneğin, lazer tedavisi veya radyasyon tedavisi olmasaydı bugün tıbbın nasıl görüneceğini düşünelim. Günümüzde birçok hastalığın erken teşhis ve tanısında radyasyonun rolü yadsınamaz. X-ışını teknolojisi atom fiziğinin bize sunduğu ürünlerden biridir. Artık atom fiziğinin nerelerde kullanıldığını ve uygulamalarının neler olduğunu bildiğimize göre atom fiziğinin alt konularına ve ana sorularına daha yakından bakabiliriz.

Atom fiziği ne işe yarar?

Atom fiziği, atomları yalıtılmış bir elektron sistemi ve atom çekirdeği olarak inceleyen bir fizik dalıdır. Atom fiziği genel olarak atom yapısının ve atomlar arasındaki etkileşimlerin incelenmesini ifade eder. Odak noktası, elektronların çekirdeğin etrafında nasıl düzenlendiği ve bu düzenlemenin değiştiği süreçlerdir. Atom fiziğinin konusunu atom olarak tanımladık. Ancak atomun basit bir birim olarak aslında kimyanın konusu olduğunu da söylemiştik. Ayrıca enerji ve iyonlaşmanın atomu fiziğin konusu haline getirdiğini de keşfettik. Artık enerji konusuna daha yakından bakarsak atom fiziğinin tam olarak hangi alan olduğunu anlayabiliriz. Enerji, günlük hayatımızdan çıkarsak bile her işi yapabilecek güç demektir. Herhangi bir iş belirli miktarda enerji gerektirir. Birbirine dönüşebilen farklı enerji türleri vardır. Üstelik var olan enerji asla yok olmaz ve enerji yoktan yaratılamaz. Bu, fiziğin temel yasalarından biri olan enerjinin korunumu yasasıdır. Bir atomun çekirdeğinin etrafında dönen elektronlar mükemmel bir enerji kaynağıdır. Atomun fiziğin konusu haline gelmesinin temel nedeni budur.

Peki Elektron nedir?

Elektron (e- veya β-), negatif temel elektrik yüküne sahip atom altı bir parçacıktır. Elektronlar, leptonik parçacık ailesinin ilk nesline aittir ve bilinen hiçbir bileşeni veya alt yapısı olmadığından genellikle temel parçacıklar olarak kabul edilir. Elektronların çekirdeğin etrafında kendi yörüngeleri olmasına rağmen, bunlar hiçbir zaman sabit yörüngeler değildir. Yani çekirdek ve onu çevreleyen elektronlar, hiçbir zaman Güneş Sistemi gibi düzenli bir sistemle karşılaştırılmamalıdır. Elektronların çekirdek çevresindeki konumu belirli enerji seviyelerine bağlı olarak değişir. Elektron çekirdeğe ne kadar yakınsa enerji seviyesi o kadar düşük olur. Çekirdekten uzaklaştıkça daha fazla enerji alırlar. Atom fiziğini bu kadar önemli bir çalışma ve bilim alanı haline getiren de işte bu muhteşem enerjidir. Elektronların enerji seviyeleri zaman zaman değişebilir. Herhangi bir nedenle enerjisi artan elektron başka bir yörüngeye geçebilir. Elektron ve çekirdeklerden oluşan atom sistemi ile güneş sistemi arasındaki temel fark, enerji seviyesindeki değişimdir. Radyasyon nasıl oluşur? Yukarıda radyasyonun da atom fiziğinin bir ürünü olduğunu söylemiştik. Elektron aldığı enerji nedeniyle farklı bir yörüngeye geçtiğinde bir tür elektromanyetik dalga yayar. Bu dalga aynı zamanda radyasyonun salınmasına da yardımcı olur. Bu radyasyonun enerjisi, elektronun yörüngesini değiştirmesi sırasında değişen enerji miktarına karşılık gelir. Ancak bu miktar önemsiz değildir. Radyasyonun yanı sıra kullandığımız teknik cihazların daha iyi çalışması için de temel oluşturabilir

Kimyasal özellik nedir?

Maddenin kimyasal bileşimini veya kimliğini değiştiren bir reaksiyon sırasında gözlemlenen maddenin kimyası, özelliği veya özelliği: Yanıcılık, yapı malzemelerini seçerken dikkate alınması gereken önemli bir kimyasal özelliktir. Bazı maddeler iletken, bazıları ise yalıtkan olarak kabul edilir. Bu tanımlar, bu maddelerin ışığı, ısıyı veya elektriği iletip iletmeme özelliklerine göre değişmektedir. Bu özellikler farklı maddelerdeki serbest elektron sayısına bağlı olarak değişir. Serbest bir elektron genellikle atomun çekirdeğinden en uzakta bulunur. Farklı atomlardan gelen serbest elektronlar etkileşime girebilir. Bu, çeşitli maddelerin iletkenliğini etkiler. Elektronların etkileşimine genellikle iyonlaşma denir. İyonizasyonun dezenfeksiyon ve alev kontrolü gibi uygulamaları vardır. Ayrıca iyonizasyon ve radyoaktivite nedeniyle çeşitli makinelerde arızalar meydana gelebilmektedir. Radyoaktivite, bir atomdaki proton sayısının nötron sayısından fazla olmasıyla ilişkilidir. Bu konu atom fiziğinin en önemli uygulamalı alanlarından biridir.

Bu yazı princeton adresi ve Wikipedia adreslerinde bulunan ilgili makalelerden derlenmiştir.