Oppenheimer ve Nükleer Devrim
Küresel dünyadaki Oppenheimer ve Barbie savaşı, her iki filmin kültüre uzak insanların ilgisini çektiği görülüyor. Bu durum, dünyada Oppenheimer ve Barbie çılgınlığının başlamasına yol açtı. Oppenheimer gibi giyinenler mi, yoksa Barbie gibi giyinip Ken’i arayanlar mı başladı, tam olarak anlaşılamazken, dünya büyük bir kültürel şok yaşadı. Şu an ise Barbie değil, ama Oppenheimer’ı izlemiş ve filmden tatmin olmamış insanlar için Oppenheimer kimdir, Oppenheimer film konusu, manhattan projesi ve atom bombası hakkında daha fazla bilgi edinmek isteyenler için kısa bir yazıya başlıyorsunuz.
Julius Robert Oppenheimer, 22 Nisan 1904 tarihinde New York’ta doğdu. Lise yıllarında gösterdiği üstün başarılar sayesinde Harvard Kolejine kabul edildi. Mezuniyetinin ardından Oppenheimer, Cambridge, İngiltere’ye taşındı ve JJ Thomson’ın denetiminde Cavendish Laboratuvarı’nda yüksek lisans düzeyinde laboratuvar çalışmalarını başarıyla tamamladı. 1927 yılında Göttingen Üniversitesi’nde doktorasını elde etti. Oppenheimer, parçacık fiziği, astrofizik ve kuantum mekaniği gibi fiziğin alt dallarında geniş kapsamlı çalışmalar gerçekleştirdi. Fiziğe olan ilgisi o kadar derindi ki genellikle sadece bir alanda uzun süre çalışma sabrına sahip olmadığı iddia ediliyordu.
Bilim ve politikanın nadir bulunan kucaklaştığı anlardan biri, Albert Einstein ve Leó Szilárd’ın 1939’da kaleme aldığı o mektuptur; o mektup ki Amerika’nın kaderini sonsuza dek şekillendirecekti. 1939 yılında Albert Einstein ve Leó Szilárd, Almanya’nın kendi nükleer silahlarını geliştirebileceği ihtimalini ortaya koyan bir mektup yazarak Başkan Roosevelt’e başvurdular. Bu mektup, Roosevelt’i Amerika’nın nükleer silah geliştirme programını başlatma konusunda adım atmaya teşvik etti. Bu önemli çaba, “Manhattan Projesi” adı altında hayata geçirildi. 1942 yılında Oppenheimer, Manhattan Projesi‘nin gizli silah laboratuvarının başına getirildi. Proje, araştırma ve geliştirme çalışmalarını özellikle Los Alamos’ta yürüttü ve dünyanın ilk atom bombasını oluşturma hedefini taşıdı. Oppenheimer, alanında en önde gelen isimlerden Richard Feynman ve Enrico Fermi gibi bilim adamlarını kadrosuna katarak çalışmalarını sürdürdü. Los Alamos’taki bilim insanları ve mühendisler, “Trinity” adını verdikleri ilk yapay nükleer patlamayı gerçekleştirerek tarihi bir adım attılar. Proje, Hiroşima ve Nagasaki şehirlerine atılan nükleer bombalarla sona erdi ve dünya tarihinde kullanılan ilk nükleer silahlar olarak kayıtlara geçti. Bu başarının ardından Başkan Truman, Oppenheimer’ı 1946 yılında Merit Madalyası ile onurlandırdı, çünkü Los Alamos ekibinin direktörü olarak olağanüstü liderlik sergilemişti.
Atom Enerjisi Komisyonu Genel Danışma Komitesi başkanlığına getirilen Oppenheimer, İkinci Dünya Savaşı sırasında Japonya’da ölen insanların acısıyla nükleer silahların kullanımına karşı konuşmalar yaparak kendini suçlu hissetmiştir.
Filmde de görüldüğü gibi, fazlasıyla sigara içen Oppenheimer, 18 Şubat 1967’de 62 yaşında boğaz kanserinden hayatını kaybetmiştir.
Oppenheimer’ın hayatından bu kadar bahsettikten sonra, atom bombası konusuna gelelim. Atom bombası nedir, nasıl çalışır dair bilgi verelim.
Atom bombasını anlamak için öncelikle nasıl yapıldığını anlamamız gerekiyor.
Bir atomun üç temel parçacık olan protonlar, nötronlar ve elektronlardan oluşur. Atomun merkezini oluşturan çekirdek, protonlar ve nötronlardan meydana gelir. Protonlar pozitif yük taşırken, nötronlar yüksüzdür ve elektronlar ise negatif yüklüdür. Atomun temel yük dengesi nedeniyle, proton ve elektron sayısı her zaman eşittir, bu da atomun nötr bir yüke sahip olduğu anlamına gelir. Örneğin, altı proton ve altı elektrona sahip bir karbon atomu düşünelim.
Ancak, atomlar bu kadar basit değildir. Bir atomun özellikleri, içerdiği parçacıkların sayısına bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir. Proton sayısını değiştirdiğinizde, tamamen farklı bir element elde edersiniz. Nötron sayısını değiştirirseniz ise izotoplar ortaya çıkar.
Mesela, karbonun üç farklı izotopu bulunmaktadır:
- Karbon-12 (6 proton + 6 nötron): Bu izotop, elementin kararlı ve yaygın olarak bulunan formudur.
- Karbon-13 (6 proton + 7 nötron): Kararlı ancak daha nadir bir izotoptur.
- Karbon-14 (6 proton + 8 nötron): Bu izotop nadir ve kararsızdır, yani radyoaktiftir.
Karbonda olduğu gibi, birçok atomun çekirdeği kararlıdır, ancak bazıları kararsızdır. Kararsız çekirdekler, kendiliğinden parçacıklar yayarak radyasyon oluştururlar. Radyasyon yayarak bozunan çekirdekler radyoaktiftir ve bu parçacık yayma sürecine radyoaktif bozunma denir. Radyoaktif bozunmanın üç ana türü bulunmaktadır:
- Alfa bozunması: Bir çekirdek, iki proton ve iki nötrondan oluşan alfa parçacığını fırlatarak bozunur.
- Beta bozunması: Bir nötron, bir protona dönüşürken bir elektron ve bir antinötrino yayarak bozunur. Bu sırada fırlatılan elektron, bir beta parçacığı olarak adlandırılır.
- Kendiliğinden Fizyon: Bir çekirdek, iki parçaya ayrılarak bozunur. Bu süreç sırasında, nötron ışınlarına dönüşebilen nötronlar fırlatılabilir. Ayrıca çekirdek, elektromanyetik enerji patlaması olarak bilinen gama ışınlarını da yayabilir. Gama ışınları, hızlı hareket eden parçacıklar yerine yalnızca enerjiden kaynaklanan nükleer radyasyonun bir türüdür.
Kendiliğinden fizyon nükleer bombanın yapı taşı olduğundan onunla ilerlemeye devam edelim.
Nükleer fisyon, atom çekirdeğinin bölünmesi anlamına gelir. Bu olay, özellikle ağır nükleer materyallerin, örneğin uranyum-235 veya plütonyum-239 gibi izotopların, nötronlarla bombardıman edilmesi sonucu gerçekleşir.
Bir uranyum-235 çekirdeği bir nötronla vurulduğunda, bu çekirdek hemen kararsız hale gelir. Kararsızlık, çekirdeğin kendi etrafında dönme ve titreşim yapması gibi davranışlarla belirgin hale gelir.Bu kararsız çekirdek, bir anlamda “çatlamaya” başlar. Bu çatlamada çekirdek iki veya daha fazla parçaya bölünür. Bu bölünme sırasında ekstra nötronlar serbest kalır. Bu serbest kalan nötronlar da çevredeki diğer uranyum-235 çekirdeklerine çarpabilir. Eğer bu serbest nötronlar diğer uranyum-235 çekirdeklerine çarptığında, bu çekirdekler de aynı şekilde kararsız hale gelir ve bölünmeye başlar. Bu durum zincirleme bir reaksiyonu tetikler. Her çekirdek bölündükçe daha fazla nötron serbest kalır ve daha fazla çekirdek bölünür. Bu zincirleme reaksiyon hızla yayılır ve büyük miktarda enerji açığa çıkar. Bu enerji ısı ve ışık şeklinde yayılırken, aynı zamanda daha fazla nötron serbest kalır ve bu da daha fazla çekirdeğin bölünmesine yol açar. Parçalanmış parçacıklar serbest kalan nötronlarla tepkimeye girip devasa boyutta enerji, ışık ve radyasyon ortaya çıkarır ve en sonunda enerji, patlama ve şiddetli basınç dalgalarına yol açar. Bu dalgalar, çevredeki yapıları tahrip edebilir ve geniş alanlarda yıkıma neden olur.
Nükleer fizyon nasıl bombaya dönüşüp görevini yaptı?
Fisyon bombasının erken patlamasını önlemek amacıyla, yakıtın fisyona destek olmayacak bir yapıda olan ayrı “kritik altı kütlelerde” tutulması gerekmektedir. Kritik kütle, bir nükleer fisyon reaksiyonunu sürdürebilmek için gereken en düşük bölünebilir malzeme kütlesidir.Yakıtın ayrı ayrı kritik altı kütlelerde muhafaza edilmesi, fisyon bombasının istenen şekilde çalışabilmesi için üstesinden gelinmesi gereken bazı tasarım zorluklarına neden olur. Öncelikle, kritik altı kütleleri bir araya getirerek süper kritik bir kütle oluşturmanın ilk zorluğunu ele almalıyız.
Sonrasında, fisyon reaksiyonunun başlayabilmesi için süper kritik kütleye erişmek için serbest nötronlar eklenmelidir. Bu nötronlar, sisteme nötron üreteci vasıtasıyla entegre edilir. Bahsi geçen nötron üreteci, bölünebilir yakıt çekirdeğinde yer alan bir folyo ile ayrılmış küçük bir polonyum ve berilyum peletini içermektedir. Bu nötron üreteci içerisinde:
- Kritik altı kütlenin bir araya gelmesiyle folyo parçalanır ve polonyum doğal olarak alfa parçacıkları salar.
- Bu alfa parçacıkları daha sonra berilyum-9 ile etkileşime girer ve sonucunda berilyum-8 ile serbest nötronlar meydana gelir.
- Oluşan bu serbest nötronlar fisyon reaksiyonunu başlatır.
Şimdi ise bu tasarımı tetiklemek için silah nasıl çalışır bakalım. Tabanca mekanizması, patlayıcı yük taşıyan uzun tüpün bir ucuna mermiyi ve diğer ucuna da küreyi yerleştirir. Bir barometrik basınç sensörü, patlamayı tetiklemek için uygun irtifayı belirler ve uçaktan bırakılan bomba bu mesafeye düştüğünde, barometre aşağıdaki olaylar dizisini tetikler:
- Barometrik sensör, belirlenen irtifaya ulaşıldığını tespit eder.
- Algılanan irtifa bilgisi, bombanın iç kontrol sistemine iletilir.
- İç kontrol sistemi, patlamayı senkronize etmek için kullanılan ateşleme mekanizmasını etkinleştirir.
- Ateşleme mekanizması, patlayıcı yükü tetikler ve mermiyi namlu boyunca iterek hızla ileri doğru hareket ettirir.
- Mermi, küreye çarpar ve beraberindeki jeneratörle etkileşime girer, fisyon reaksiyonunu başlatır.
- Fisyon reaksiyonu, hızla enerji üreterek bombanın çekirdeğinde büyük bir patlama başlatır.
- Bomba şiddetli bir şekilde patlar, yayılan enerji ve etkiler çevresinde büyük tahribata neden olur.
Nükleer bombanın babası Julius Robert Oppenheimer ve evladı olan atom bombasının hikayesini anlattım keyifli okumalar dilerim.
Konuyla alakalı testimizi silah testleri sekmesinden ulaşıp çözmeyi unutmayın.
Ayrıca konuyla alakalı blog sayfamızda yazılmış şu yazıya da göz atabilirsiniz.
Kaynakça
Biyogrofi. (tarih yok). Robert Oppenheimer: https://www.biyografi.info/kisi/robert-oppenheimer adresinden alınmıştır
Freudenrich, C., & Kiger, P. (2022, Mart 1). Nükleer Bombalar Nasıl Çalışır? howstuffworks: https://science.howstuffworks.com/nuclear-bomb.htm#pt8 adresinden alınmıştır
Freudenrich, C., & Yağız, c. y. (2022, Mart 11). Evrim Ağacı. Bir Atom Bombası Nasıl Yapılır? Hidrojen Bombası Nasıl Çalışır?: https://evrimagaci.org/bir-atom-bombasi-nasil-yapilir-hidrojen-bombasi-nasil-calisir-11542 adresinden alınmıştır