Heisenberg’ in Belirsizlik İlkesi TUBA BİLGİN Kocaeli Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fizik Bölümü Danışman:Yrd.Doç.Dr. Jale Yılmazkaya Süngü

İçerik Karl Werner Heisenberg Kimdir? Heisenberg’in Belirsizlik ilkesinin Tanımı Belirsizlik ilkesi formülleri Çift yarık deneyi

Karl Werner Heisenberg Karl Werner Heisenberg, 5 Aralık 1901 Würzburg'da doğdu, 1 Şubat 1976 Münih'te öldü. Atom yapısı bilgisine katkılarından dolayı 1932 yılında fizik dalında Nobel Ödülü'ne layık görülen Alman fizikçi Karl Werner Heisenberg,1927 de kendi ismiyle anılan Belirsizlik İlkesi'ni bulmuştur.

Heisenberg’in Belirsizlik ilkesi   1920'lerde Heisenberg, atomlardan daha küçük (atomaltı) taneciklerin davranışlarının ne dereceye kadar belirlenebileceğini görebilmek için düşünsel (hipotetik) deneyler tasarladı. Bunun için taneciğin konumu ve momentumu gibi iki değişkenin ölçülmesi gerekliydi. Temelde kuantum parçacıkları aynı anda hem dalga hem parçacıktır. Fakat ölçmeye veya gözlemlemeye kalkarsanız ya dalgayı ya da parçacığı bulursunuz. İkisi aynı anda saptanamazlar. Dalga ve parçacığı aynı anda net bir şekilde saptayamama durumu   Heisenberg’in belirsizlik İlkesinin özüdür. Lepton notrıno kuarklar

Bir kuantum parçacığı üzerinde yapılan ölçüm bu parçacığın momentini kalıcı olarak değiştirir. Bu durum takip eden ölçümlerin de sonucunu belirsizleştirir.

Elektronu "Görmek" Hidrojen atomundaki elektronu "görmek" ve hareketlerini "izlemek" istiyoruz. Bir mikroskop kullanmak zorundayız. Mikroskopta görmek istediğiniz en küçük taneciği görebilmek için tanecik boyutu ile ışığın boyutu aynı olmak zorunda. Görünür ışıktan yararlandığımız normal bir mikroskopta görülebilecek en küçük boyut yaklaşık 1000 nm dir. Bir elektron mikroskobunun çözümleme gücü ise yaklaşık 1 nm dir. Elektronu görünür ışıkla göremeyiz . Çünkü görünür ışığı, hidrojen atomuna gönderdiğimizde elektron, atomdan kopup gider; yani görünür ışık hidrojen atomunu iyonlaştırır. Yapabileceğimiz tek şey var: Dalga boyu daha küçük ışık seçmek. Durum yine değişmiyor. Çünkü elektrona çarpan fotonlar, elektronunun atom içindeki "konumunu" ve "hızı"nı değiştiriyor. Ve biz elektronu asla atomdaki gerçek konumunda göremiyoruz. Ayrıca elektrona çarpan foton, elektronun hızını ve buna bağlı olarak momentumunu (kütle ile hızın çarpımını) değiştirir. Biz bu değişmiş olan nicelikle karşılaşırız.

Heisenberg belirsizlik ilkesine göre: Bir taneciğini konumu ve ve momentumu aynı anda tam bir duyarlılıkla ölçülemez. Momentum belirlenebiliyorsa bu kez de taneciğin konumunu belirleyemeyiz. Eğer bir taneciğin nerede olduğunu kesin olarak biliyorsak, aynı anda taneciğini nereden geldiğini veya nereye gittiğini kesin şekilde bilemeyiz. Benzer şekilde bir taneciğini nasıl hareket ettiğini biliyorsak onun nerede olduğunu belirleyemeyiz. Bir parçacığın momentumunun ya da konumunun ayrı ayrı belirlenmesinde bir sınır yoktur. Ancak momentum ve konum aynı anda yani aynı dalga fonksiyonu için belirlenmesinde temel bir sınır vardır.

Belirsizlik ilkesi formülleri. Heisenberg'in yaptığı çalışmalara göre elektronların yerini ve momentumlarını diğer bir ifadeyle dalga mı parçacık mı olduğunu kesin olarak saptayamayız. Bu formüller kısaca bir cismi gözlemlediğimizde kaçınılmaz olarak hep hatalı verilere sahip olacağımızı anlatır

Enerji niceliği ne denli azsa, aynı oranda dalga boyuyla bağlantılı olarak bekleme süresi uzar ve ölçülen zaman belirsizleşir. Tersine; Enerji niceliği ne denli çoksa, aynı oranda dalga boyuyla bağlantılı olarak bekleme süresi azalır ve ölçülen zamanın belirsizliği azalır.

Çift Yarık Deneyi Elektronlar öncelikle tek yarık bulunan bir levha ve arkasında fotoğraf filmi bulunan bir düzeneğe gönderildiler. Deney sonuçları bilim insanlarının tahminlerini doğrular nitelikteydi ve tek bir çizgi şeklinde fotoğraf filmi üzerinde hat oluşturdular. 1803'te ve 1807'de İngiliz Thomas Young ( 1773-1829) ışık dalgalarının girişimini gösteren deney sonuçlarını yayımladı.

Levhada iki delik açıldıktan sonra tekrar elektronlar gönderildi ancak bu seferde deney sonuçları beklenenin tam tersine bir girişim deseni oluşturuyordu. Girişim deseninin oluşabilmesi için elektronların dalga şeklinde hareket etmesi gerekiyordu. Bilim adamları elektronların teker teker gönderilmemesi sonucu birbirleri üzerine binebileceğini ve bazı bölgelerde sönümlenmeler olabileceğini düşünerek; elektronları teker teker yolladılar.

Sonuç yine beklenenin aksine girişim deseniydi Sonuç yine beklenenin aksine girişim deseniydi. Bir girişim deseni oluşabilmesi için elektronlar; aynı anda iki delikten birden geçmiş olmalıydılar, aynı anda farklı birkaç konumda ve birkaç hareket durumunda olmaları gerekiyordu. Deneye elektronların hareketlerinin incelenebilmesi için bir ölçüm cihazı (gözlemci) yerleştirildi. Elektronlar tekrardan, teker teker fırlatıldığında fotoğraf filmi üzerinde bir girişim deseni değil de ilk beklendiği gibi iki çizgi oluştu. Ölçüm cihazının varlığı deney sonucunu etkilemiş gibi görünüyordu.

Kaynaklar: http://www.msxlabs.org/forum/bilim/16164- belirsizlik ilkesi.html http://www.evrensel.net/v2/genchayat/haber.php? haber_id=1759 http://www.genelbilge.com/belirsizlik-ilkesi.html

DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜRLER