Otto Stern Kimdir, Hayatı, Hakkında Bilgi

68

STERN, Otto (1888-1969)

Alman asıllı ABD’li fizikçi. Geliştirdiği molekül demeti yöntemiyle Maxwell hız dağılımını ve atomların manyetik momentindeki uzaysal kuvan-talaşmayı kanıtlamış, protonun manyetik momentini ilk kez ölçmüştür.

17 Şubat 1888’de Yukarı Silezya’daki Sorau’da (bugün Polonya’da Zary) doğdu, 17 Ağustos 1969’da California Eyaleti’ndeki Berkeley’de öldü. 1906’da Freiburg Üniversitesi’nde başladığı, Münih ve Breslau (bugün Polonya’da Wroclaw) üniversitelerinde sürdürdüğü fizik öğrenimini 1912’de bu üniversiteden aldığı doktora derecesiyle tamamlayarak, Prag’da Einstein’ın asistanı oldu. Ertesi yıl hocasıyla birlikte Zürich’teki Eidgenössische Tecnische Hochschule’ye, 1914’te de öğretim görevlisi olarak Frankfurt Üniver-sitesi’ne geçti. Savaştan sonra döndüğü Frankfurt’ta molekül demetleri üzerinde çalışmaya başladı ve ünlü “uzaysal kuvantalaşma” deneylerini gerçekleştirdi. 1921’de Rostock Üniversitesi’nde doçentliğe, iki yıl sonra Hamburg Üniversitesi’nde fiziksel kimya profesörlüğüne ve yeni kurulan Fiziksel Kimya Enstitüsü’nün yöneticiliğine getirildi. Burada kurup geliştirdiği Molekül Demeti Laboratuvarı’nda önemli deneysel çalışmalar yapan, bu arada protonun manyetik momentini ilk kez ölçme başarısını gösteren Stern, 1933’te iktidara gelen Naziler’in Yahudi kökenli bilim adamlarının görevlerine son vermeye başlamaları üzerine, kürsüsünden ve ülkesinden ayrılıp ABD’ye göçtü. 1946’da emekliye ayrılıncaya değin Pittsburgh’ daki Carnegie Institute of Technology’de fizik profesörü olarak görev alan Stern’in çalışmaları, 1943’te Nobel Fizik Ödülü’ne değer görüldü.

İlk araştırmaları daha çok istatistik mekaniği konusunda ve kuramsal nitelikte olan Stern, 1919’dan sonra deneysel yöntemlere ağırlık vererek, molekül demetleri üzerinde çalışmaya başladı. Kinetik kuram, küçük bir delikten yüksek bir vakuma salınan gaz moleküllerinin (ya da atomlarının) ışık ışınları gibi bir doğru boyunca yol alacağını öngörüyordu ve ilk kez 1911’de Fransız fizikçi Louis Dunoyer’nin (1880-1963) deneysel olarak doğruladığı bu olgu sonraki yıllarda neredeyse unutulmaya yüz tutmuştu. Stern, 1919’da, gümüş atomlarının oluşturduğu demetlerden yararlanarak gaz içindeki moleküllerin hız dağılımını saptadı ve böylece Maxwell’in kinetik kuramını deneysel yoldan doğrulamış oldu. Ertesi yıl Walter Gerlach (1889-1979) ile birlikte aynı yöntemi uygulayarak, atomda manyetik momentin kuvantalaşması olgusunu göstermeyi başardı. Bohr atom modelinde çekirdek çevresinde dolanan her elektron, bu dolanım hareketi nedeniyle bir manyetik moment kazanır. Sommerfeld, bu manyetik momentin, bir dış manyetik alanın etkisi altında ancak belirli (kuvantalaşmış) doğrultular alabileceğini, başka bir deyişle atomların uzayda ancak belirli yönelişler gösterebileceğini öngörmüştü.“Uzaysal kuvantalaşma” olarak adlandırılan ve örneğin bir gümüş atomunun, manyetik momenti dış manyetik alanla aynı ya da ters yönde olacak biçimde iki yöneliş gösterebileceğini öne süren bu görüş, klasik fiziğe tümüyle aykırı olduğundan pek benimşenmemişti. Stern ve Gerlach, gümüş atomlarından oluşan demetleri, şiddeti düzgün olmayan bir manyetik alan içinden geçirip soğuk bir cam üzerine düşürerek demetlerin nasıl saptığını incelediler. Eğer atomların manyetik momentleri her doğrultuda olabiliyorsa, manyetik alanın bunları saptırıcı etkisi de her doğrultuda olabileceğinden, cam üzerinde genişleyip yayılmış bir leke görünmesi gerekiyordu. Eğer Som-merfeld’in öngörüsü doğruysa, yani atomların manyetik momentleri yalnızca iki yöneliş içindeyse, demetin ikiye yarılması ve cam üzerinde iki ayrı leke oluşması bekleniyordu. Stern-Gerlach deneyi, Som-merfeld’in ortaya attığı uzaysal kuvantalaşma olgusunu kesin olarak doğruladığı gibi, manyetik moment değerinin saptanmasına ve koruma uygunluğunun belirlenmesine de olanak sağladı.

Stern’in bir başka önemli başarısı, molekül demeti yönteminin tayfölçüm yönteminden çok daha duyarlı olmasından yararlanarak, Dirac kuramına göre elektronunkinden 1.840 kat küçük olması gereken proton manyetik momentini ölçmesi ve bunun öngörülenden 2-3 kat büyük olduğunu göstermesidir. 1933’te vardığı bu sonuç, protonun karmaşık yapısını ilk kez ortaya koyması bakımından büyük önem taşıyordu. Stern ayrıca, Hamburg’daki laboratuvarın-da molekül ve atom demetlerinin kalsiyum florür kristalindeki kırınımını inceleyeek, Broglie’nin parçacık-dalga varsayımını da deneysel olarak kanıtlamıştır.

Türk ve Dünya Ünlüleri Ansiklopedisi