Atom Gücü Ve Oluşumu...

Bütün evrenin, canlı-cansız her şeyin yapı taşı olan atomların, nasıl olağanüstü bir şekilde maddeyi oluşturduğunu artık biliyoruz Son derece küçük olan bu parçacıklar, buraya kadar da görüldüğü gibi, kendi içlerinde mükemmel bir organizasyona sahiptirler Ancak atomdaki mucizevi yön bu kadarla kalmaz; atom aynı zamanda içinde çok muazzam bir enerjiyi de barındırır


Atomun içinde saklı olan bu güç öylesine büyüktür ki, insanlık bu enerjinin keşfiyle artık okyanusları birleştiren dev kanallar açabilmekte, dağları oyabilmekte, suni iklimler üretebilmekte ve bunlar gibi daha birçok faydalı işi yapabilmektedir Ama şunu de belirtmek gerekir ki, atomun içinde saklı olan güç, bu şekilde bir yandan insanlığa hizmet ederken, diğer yandan da insanlık için çok büyük bir tehlike oluşturmaktadır


Öyle ki bu gücün kötüye kullanımıyla, 2 Dünya Savaşı sırasında Hiroşima ve Nagasaki�de onbinlerce insan birkaç saniye gibi çok kısa bir süre içinde hayatlarını kaybettiler Yakın geçmişte de, Rusya'daki Çernobil Nükleer Santrali'nde meydana gelen bir kaza çok sayıda insanın ölmesine ya da sakat kalmasına yol açmıştı Atomun gücünün Hiroşima, Nagasaki ve Çernobil�de yol açtığı felaketlerle ilgili detaylı bilgi vermeden önce, atomdaki bu gücün ne olduğundan ve nasıl ortaya çıktığından kısaca bahsedelim


Çekirdekteki Güç


Nükleer enerji denilen muazzam güç, çekirdekteki bu kuvvetin serbest bırakılmasıyla ortaya çıkar Bu enerjinin büyüklüğü elementin cinsine göre değişir Çünkü, her elementin çekirdeğindeki proton ve nötron sayıları farklıdır Çekirdek büyüdükçe nötron-proton sayıları ile bunları birbirine bağlayan kuvvetin büyüklüğü de artar Büyük bir çekirdekte, protonların ve nötronların birlikteliğini sağlayan bu kuvveti serbest bırakmak son derece zordur Parçacıklar, birbirlerinden ayrıldıkça, tıpkı bir yay gibi, daha büyük bir kuvvetle bir araya gelmeye çalışırlar


Bu kuvveti ayrıntıları ile incelemeden önce, özellikle üzerinde durulması gereken bir konu vardır: Bu kadar küçük bir yere nasıl olup da bu kadar büyük bir kuvvet sığmaktadır Bu öyle bir kuvvettir ki binlerce insanın yıllarca yaptığı araştırmalar sonucunda bulunmuştur Üzerinde bir oynama yapılmadığı zaman kimseye bir zararı yoktur, ama insan müdahalesiyle milyonları öldüren bir güç haline gelebilmektedir


Atomun çekirdeğinde bulunan ve milyonlarca kişinin hayatını tehlikeye sokabilecek olan bu olağanüstü kuvveti, "fisyon" (nükleer parçalanma) ve "füzyon" (nükleer kaynaşma) tepkimeleri diye adlandırılan iki teknik işlem açığa çıkarmaktadır Bu tepkimeler, ilk bakışta atomun çekirdeğinde gerçekleşiyor gibi gözükse de, aslında atomun bütün yapıtaşlarının birlikte katıldığı tepkimelerdir


Fisyon adıyla bilinen reaksiyon atom çekirdeğinin bölünmesi, füzyon isimli reaksiyon ise iki çekirdeğin büyük bir güçle bir araya getirilip birleştirilmesi olayıdır Her iki reaksiyonda da çok fazla miktarda enerji açığa çıkmaktadır



Atomun Olusumu




Patlamanın her anındaki sıcaklık, atom parçacıklarının sayısı, o anda devreye giren kuvvetler ve bu kuvvetlerin şiddetleri çok hassas değerlere sahip olmalıdır Bu değerlerin birinin bile sağlanamaması durumunda, bugün içinde yaşadığımız evren var olamazdı Kastettiğimiz değerlerin herhangi birinin matematiksel olarak "0"a yakın bir miktarda dahi değişmesi, bu sonu hazırlamaya yeterlidir


"0" anı: Ne maddenin, ne de zamanın var olmadığı ve patlamanın gerçekleştiği bu "an", fizikte t (zaman) = 0 anı olarak kabul edilmektedir Yani t=0 anında hiçbir şey yoktur Yaratılmanın başladığı bu "an"dan önceyi tarif edebilmek için, o anda var olan fizik kurallarını bilmemiz gerekir Çünkü şu an var olan fizik kanunları patlamanın ilk anlarında geçerli değildir


Fiziğin tanımlayabildiği olaylar en küçük zaman birimi olan 10-43 saniyeden itibaren başlar Bu, insan aklının asla kavrayamayacağı bir zaman dilimidir Peki acaba, hayal bile edemediğimiz, bu küçük zaman aralığında neler olmuştur? Fizikçiler bu anda meydana gelen olayları tüm detaylarıyla açıklayabilecek bir teoriyi şu ana kadar geliştirememişlerdir


Fizikte her şey 10-43 saniye sonrasından itibaren hesaplanabilir ve ancak bu andan sonra enerji ve zaman tarif edilebilir Yaratılışın bu anında, sıcaklık değeri 1032 (100000000000000000000000000000000) derecedir Bir kıyaslama yapacak olursak, güneşin sıcaklık derecesi milyonlarla (108), güneşten çok büyük yıldızların sıcaklığı ise ancak milyarlarla (1011) ifade edilir Şu an tespit edebildiğimiz en yüksek sıcaklık milyar derecelerle sınırlıyken, 10-43 anındaki sıcaklığın ne derece yüksek olduğu konusunda bir kıyas yapabilmek mümkündür


10-43 saniyelik bu dönemden bir aşama ileri gidip saniyenin 10-37 olduğu zamana geliriz Bu iki süre arasındaki aralık bir-iki saniye gibi bir an değildir Saniyenin katrilyon kere katrilyonda biri kadar bir zaman aralığından bahsedilmektedir Sıcaklık yine olağanüstü yüksek olup 1029 (100000000000000000000000000000)°C değerindedir Bu aşamada henüz atomlar yaratılmamıştır


Bir adım daha atıp 10-2 saniyelik döneme giriyoruz Bu aralık, bir saniyenin yüzde birini ifade etmektedir Bu zaman dilimi içinde sıcaklık 100 milyar derecedir Bu dönemde "ilk evren" şekillenmeye başlamıştır Daha atom çekirdeğini oluşturan proton ve nötron gibi parçacıklar görünürde yoktur Ortada sadece elektron ve onun zıttı olan pozitron (anti-elektron) vardır Çünkü evrenin o anki sıcaklığı ve hızı sadece bu parçacıkların oluşmasına izin verir Yokluğun ardından patlama gerçekleşeli daha 1 saniye bile geçmeden, elektron ve pozitronlar oluşmuştur


Bu andan sonra oluşacak her atom parçacığının hangi anda ortaya çıkacağı çok önemlidir Çünkü şu andaki fizik kurallarının ortaya çıkması için her parçacık özel bir anda ortaya çıkmak zorundadır Hangi parçanın önce oluşacağı çok büyük bir önem taşımaktadır Bu sıralama ya da zamanlamadaki en ufak bir oynama sonucunda, evrenin bugünkü haline gelmesi mümkün olmazdı


Bir aşama sonra, 10-1 saniye kadar bir zamanın geçtiği bir ana geliriz Bu sırada sıcaklık 30 milyar derecedir t=0 anından bu döneme gelene kadar henüz 1 saniye bile geçmemiştir Ancak atomun diğer parçacıkları olan nötron ve protonlar artık belirmeye başlamıştır Daha sonra kusursuz yapılarını inceleyeceğiniz nötron ve protonlar, işte bu şekilde yokluktan "an"dan bile kısa bir süre içerisinde yaratılmışlardır


Patlamadan sonraki 1 saniyeye gelelim Bu dönemdeki kütlesel yoğunluğun derecesine baktığımızda, yine olağanüstü büyük bir rakamla karşı karşıya olduğumuzu görürüz Yapılan hesaplamalara göre bu dönemdeki mevcut kütlenin yoğunluk değeri, litre başına 38 milyar kilogramdır Milyar kilogram olarak ifade edilen bu rakamı, aritmetik olarak tespit edebilmek ve bu rakamı kağıt üzerinde göstermek kolaydır


Ancak, bu değeri tam olarak kavrayabilmek mümkün değildir Bu rakamın büyüklüğünü daha kolay ifade edebilmek için çok basit bir örnek verecek olursak; "Himalayalardaki Everest tepesi bu yoğunluğa sahip olsaydı, kazanacağı çekim kuvveti ile dünyamızı bir anda yutabilirdi" diyebiliriz


Bir sonraki zaman diliminin en belirgin özelliği ise sıcaklığın oldukça düşük bir değere ulaşmış olmasıdır Evren artık yaklaşık 14 saniyelik bir ömre sahiptir ve sıcaklık da 3 milyar derecedir ve çok müthiş bir hızla genişlemeye devam etmektedir


Hidrojen ve helyum çekirdekleri gibi kararlı atom çekirdeklerinin oluşmaya başladığı dönem de işte bu dönemdir Yani bir proton ile bir nötron ilk defa yan yana durabilecekleri bir ortam bulmuşlardır Kütleleri var ile yok arası olan bu iki parçacık olağanüstü bir çekim oluşturarak, o müthiş yayılma hızına karşı koymaya başlamışlardır Ortada son derece bilinçli, kontrollü bir gidiş olduğu bellidir İnanılmaz bir patlamanın ardından, büyük bir denge, hassas bir düzen oluşmaktadır Protonlar ve nötronlar bir araya gelmeye, maddenin yapı taşı olan atomu oluşturmaya başlamışlardır Oysa bu parçacıkların, maddeyi oluşturabilmek için gerekli hassas dengeleri sağlayabilecek bir güce ve bilince sahip olmaları elbette ki mümkün değildir


Bu oluşumu takip eden dönemde, evrenin sıcaklığı 1 milyar dereceye düşmüştür Bu sıcaklık güneşimizin merkez sıcaklığının 60 katıdır İlk dönemden bu döneme kadar geçen süre sadece 3 dakika 2 saniyedir Artık foton, proton, anti-proton, nötrino ve anti-nötrino gibi atom altı parçacıklar çoğunluktadır Bu dönemde var olan tüm parçacıkların sayıları ve birbirleri ile olan etkileşimleri çok kritiktir Öyle ki, herhangi bir parçacığın sayısındaki en ufak bir farklılık, bunların belirlediği enerji düzeyini bozacak ve enerjinin maddeye dönüşmesini engelleyecektir


Örneğin elektron ve pozitronları ele alalım: Elektron ve pozitron bir araya geldiğinde enerji açığa çıkar Bu sebeple ikisinin de sayıları çok önemlidir Diyelim ki 10 birim elektron ve 8 birim pozitron karşı karşıya geliyor Bu durumda, 10 birim elektronun 8 birimi, yine 8 birim pozitronla etkileşime girer ve böylece enerji açığa çıkar Sonuçta, 2 birim elektron serbest kalır


Elektron, evrenin yapı taşı olan atomu oluşturan parçacıklardan biri olduğundan, evrenin var olabilmesi için bu dönemde gerekli miktarda elektron olması şarttır Az önceki örnek üzerinde düşünmeye devam edersek, karşı karşıya gelen elektron ve pozitronlardan, eğer pozitronların sayısı daha fazla olsaydı, sonuçta açığa çıkan enerjiden elektron yerine pozitronlar arta kalacak ve madde evreni asla oluşamayacaktı


Pozitron ve elektronların sayısı eşit olsaydı, bu kez de ortaya sadece enerji çıkacak, maddesel evrene dair hiçbir şey oluşmayacaktı Oysa elektron sayısındaki bu fazlalık, sonradan evrendeki protonların sayısına eşit olacak şekilde çok hassas bir ölçüyle ayarlanmıştır Çünkü daha sonradan oluşacak olan atomda, elektron ve proton sayıları birbirine eşit olacaktır


İşte, Büyük Patlama'dan sonra ortaya çıkan parçacıkların sayısı bu kadar ince bir hesapla belirlenmiş ve sonuçta madde evreni oluşabilmiştir Prof Dr Steven Weinberg bu parçacıklar arasındaki etkileşimin ne derece kritik olduğunu şu sözleriyle vurgulamaktadır: Evrende ilk birkaç dakikada gerçekten de kesin olarak eşit sayıda parçacık ve karşıt parçacık oluşmuş olsaydı, sıcaklık 1000000000 derecenin altına düştüğünde, bunların tümü yok olur ve ışınım dışında hiçbir şey kalmazdı


Bu olasılığa karşı çok iyi bir kanıt vardır: Var olmamız Parçacık ve karşı parçacıkların yok olmasının ardından şimdiki evrenin maddesini sağlamak üzere geriye bir şeylerin kalabilmesi için, pozitronlardan biraz daha çok elektron, karşı protonlardan biraz daha çok proton ve karşı nötronlardan biraz daha çok nötron var olmalıydı


İlk dönemden bu yana toplam 34 dakika 40 saniye geçmiştir Evrenimiz artık yarım saat yaşındadır Sıcaklık milyar derecelerden düşmüş, 300 milyon dereceye ulaşmıştır Elektronlarla pozitronlar birbirleriyle çarpışarak enerji açığa çıkarmayı sürdürürler Artık atomu oluşturacak olan parçacıkların sayıları, madde evreninin oluşmasına imkan sağlayacak şekilde dengelenmiştir


Bu noktada ünlü fizikçi Prof Stephen Hawking'in konuyla ilgili sözleri ilgi çekicidir Hawking, anlatılan olayların aslında kavrayabildiğimizden çok daha ince hesaplar üzerine kurulduğunu şöyle açıklamaktadır: Eğer Big Bang'ten bir saniye sonra genişleme oranı, 100000 milyon kere milyonda bir değeri kadar az olsaydı, evren genişlemeyi bırakıp kendi içine çökecekti