GOUDSMIT, Samuel Abraham (1902-1978)
Hollanda asıllı ABD’li fizikçi. Elektronların yarım birimlik “spin”leri bulunduğunu öne sürerek, atom yapısının anlaşılmasına katkıda bulunmuştur.
11 Temmuz 1902’de La Haye’de doğdu, 1 Aralık 1978’de ABD’nin Nevada Eyaleti’ndeki Reno kentinde öldü. Leiden Üniversitesi’nde fizik öğrenimini tamamlayıp, 1927’de doktora derecesini alarak ABD’ye gitti ve Ann Arbor’daki Michigan Üniversitesi’nde öğretim görevlisi olarak çalışmaya başladı.
II.Dünya Savaşı sırasında Massachusetts Institute of Technology’deki radar araştırmalarına katıldı, ayrıca Almanya’da atom bombasının yapımına yönelik araştırmaların gelişmesini izlemek üzere özel istihbarat göreviyle Avrupa’ya gönderildi. 1946’da Illinois’deki North Western Üniversitesi’nde profesör oldu. İki yıl sonra, yeni kurulan Brookhaven National Laborato-ry’e geçerek 1970’te emekli oluncaya değin bu kuruluşta çalıştı. Bu görevine ek olarak 1952-1960 arası fizik bölümünün başkanlığını yürüttü, New York’tâki Rockefeller Üniversitesi’nde ders verdi. 1951-1974 arası American Physical Society’nin bilimsel yayı rmın başeditörlüğünü üstlendi. 1974’te, Nevada Üni-versitesi’nin konuk profesörlük çağrısını kabul ederek Reno’ya yerleşen Goudsmit, bu görevi ölümüne değin sürdürdü.
Daha öğrenciliği sırasında Zeeman’ın Amster-dam Üniversitesi’ndeki laboratuvarında spektroskopi deneylerine katılan Goudsmit, alkali metal atomlarının tayflarında görülen, sodyumun D çizgileri gibi ikili yarılmaların da Sommerfeld’in görelilikli Bohr modeline uyduğunu öğrenmişti. Sonradan karmaşık tayflar ve bunların açısal momentumuyla ilgili kuvan-tum açıklamalarında kullanılan vektör modeli üzerinde çalıştı. 1925’te, Leiden Üniversitesi’nde fizikçi George Eugene Uhlenbeck (doğ. 1900) ile birlikte çalışırken, “anormal Zeeman olayı” ilgilerini çekti. Atom tayfındaki bazı çizgilerin manyetik alan etkisiyle birkaç bileşene “yarılması” biçiminde gelişen Zeeman olayı, o yıllarda spektroskopinin en önemli sorunlarından birisiydi. Bu olgunun, elektronların Bohr yörüngelerindeki hareketinin dış manyetik alandan etkilendiği varsayımıyla açıklanabilmesine karşın, bu yeni bileşenlerden bazılarının da iki yeni bileşene yarılması biçimindeki “anormal Zeeman olayı”nın açıklaması henüz yapılamamıştı.
Pauli, tüm bu yarılmaları da göz önüne alarak, Bohr ve Sommerfeld’in geliştirdikleri kuramlardaki üç kuvantum sayısına yalnızca iki değer alabilen bir dördüncü sayı ekleyerek tayf düzenini bir ölçüde açıklamayı başardıysa da, ilk üç kuvantum sayısı atomun dinamik fiziksel büyüklüklerine (enerji, “yörünge” açısal momentumu, manyetik alana göre yönelme) karşılık geldiği halde, bu yeni sayı hiçbir özelliği betimlemiyordu. Goudsmit ile Uhlenbeck, bu sayının da fiziksel bir serbestlik derecesinden kaynaklanması gerektiği inancından yola çıkarak, yeni kuvantum sayısının, elektronda bulunması gerektiğini varsaydıkları bir “iç açısal momentum”a karşılık geldiğini öne sürdüler. Açısal momentumla manyetik alanın ilgisi, Bohr modelinin kapalı yörüngelerinde dolanırken bir elektrik akımı gibi davranan elektronların böylece bir manyetik moment oluşturmasından, başka bir deyişle bir mıknatıs gibi davranmasından doğar. Bir mıknatısın manyetik alan içindeki enerjisi bu alana göre yönelmesine bağlı olduğundan, yörünge düzlemlerinin değişik yönelmeleri Zeeman olayındaki yarılan çizgilerin değişik bileşenlerine karşılık olarak almıyordu.
Kuvantalaştırma kuralları, elektronların yörüngelerinde taşıdıkları açısal momentum vektörünün büyüklüğünü ve bunun manyetik alan yönündeki izdüşümünü h/2n sayısının (h, Planck’ın eylem sabiti) tam katlarına bağlı olarak sınırladığından, vektörün boyu bir L tamsayısıyla belirlenirken, izdüşümü —L ile +L arasındaki her tamsayıya uyabilir. Goudsmit ile Uhlenbeck’in önerisi, elektronun kendi ekseni çevresinde, izdüşümünün iki değerli olabilmesi için L =1/2 düzeyinde bir dönme hareketi yapmasını gerektiriyordu; çünkü yalnız bu değer için ± L arasında bulunan ve farkları bir olan iki izdüşümü olabilir. Lorentz, elektronun bu büyüklükte bir açısal momentuma sahip olabilmesi için ekvatorundaki dönme hızının ışığın hızını birkaç kat aşması gerektiğini hesaplayarak bu öneriye karşı çıktı. Bohr ise, “spin” adı verilen bu iç açısal momentumun gerçekte salt bir kuvantum kavramı olduğunu ve tümüyle elektronun yapısal bir özelliği olarak benimsenip, herhangi bir dönme hareketiyle ilgisinin aranmaması gerektiğini savundu.
Bu spin değerinin ve elektron yükünün yol açtığı manyetik moment değerinin, tayf çizgilerindeki ilgili yarılmanın miktarına uyması için 2 sayısıyla çarpılması gerekliliğine yöneltilen bir başka eleştiri de, bu 2 sayısının yalnızca görelilik kuramına ilişkin bir zorunluluk olduğunu hesaplayan Thomas’ın ve görelilikli kuvantum kuramını hidrojen atomuna uyguladığında, hem elektronun spinini 1/2 olarak, hem de manyetik momenti çarpan 2 katsayısını doğal bir sonuç olarak bulan Dirac’ın çabalarıyla geçerliliğini yitirdi. Elektronun, spini ve yükü nedeniyle sahip olduğu manyetik moment temel mıknatıs niteliğindedir ve her türlü manyetik malzemenin davranışının açıklanmasına temel oluşturur.
Türk ve Dünya Ünlüleri Ansiklopedisi