ATOM ARAŞTIRMALARI YAPAN BİLİM ADAMLARI
ATOM ARAŞTIRMALARI YAPAN BİLİM ADAMLARI
ABD teknolojisinin belki de en muhteşem –bir o kadar da tartışmalı- başarısı nükleer enerjiyi kullanıma sokmak olmuştur. Atomu parçalamak, pek çok ülkedeki bilim adamları tarafından düşünülmüştü. Ama bunu gerçekleştirmeyi, 1940’lı yıllarda ABD’li bilim adamları başardı.
Alman fizikçileri 1938 yılında uranyum çekirdeğini parçalamayı başardığı zaman, Albert Einstein, Enrico Fermi ve Leo Szilard nükleer zincir reaksiyonunun mümkün olduğuna karar verdiler. Einstein, Başkan Franklin Roosevelt’e mektup yazarak bu keşfin, “olağanüstü güçlü bombalar” imâlinde kullanılabileceği konusunda uyarıda bulundu. Bu uyarı, Manhattan Projesi’ne ilham kaynağı oldu. Projenin amacı, ilk atom bombasını ABD’nin imal etmesini sağlamaktı. Proje başarılı oldu. Ve ilk bomba 16 temmuz 1945’te New Mexico’da patlatıldı.
Atom bombasının geliştirilmesi ve 1945 Ağustos’unda Japonya’ya karşı kullanılması Atom Çağı’nı başlattı. Kitle imha silahları ile ilgili endişeler Soğuk Savaş döneminde de sürdü. Ve bugünkü silahsızlanma çabalarına kadar gelindi. Ancak Atom Çağı, aynı zamanda nükleer enerjinin, nükleer tıp’taki gibi barışçıl alanda da kullanımını simgelemektedir.
İlk ABD nükleer santrali 1956’da Illinois’te faaliyete geçti. O dönemde nükleer enerjinin ülkedeki geleceği parlak görünüyordu. Ama muhalifler, nükleer santrallerin güvenli olmadığını ve nükleer atıkların asla güvenli bir şekilde saklanamayacağını savunuyorlardı. 1979 yılında Pennsylvania’da Three Mile Adası’ndaki kaza çoğu Amerikalının nükleer enerjiye karşı çıkması sonucunu doğurdu. Nükleer santral inşaatının maliyeti giderek artıyordu ve daha ekonomik olan diğer enerji kaynakları çekici gelmeye başlamıştı. 1970’lerde ve 1980’lerde birçok nükleer santral projesi iptal edildi. ABD’de nükleer enerjinin geleceği halen belirsiz durumdadır.
Bu arada Amerikalı bilim adamları, güneş enerjisi dahil olmak üzere başka enerji kaynakları üzerinde deneysel çalışmalar yapmaktadırlar. Güneş enerjisi ülkenin çoğu bölgesi için bugün pek ekonomik olmamakla beraber son gelişmeler, bu durumun değişebileceğini gösteriyor.
1944 yılında Michigan, Troy’da, Birleşik Güneş Sistemleri’nin Kıdemli Başkan Yardımcısı Subhendu Guha, güneş enerjisi kullanmanın yararları hakkında bilgi veriyordu. Dinleyiciler arasında bulunan bir mimar “Çok çirkin. Kimse evinin üzerinde bunu istemez” dedi. Bunun üzerine Guha, çatıda göğe doğru dik konumda duran güneş pillerine çatı görünümü vermenin çaresini aramaya başladı.
2 yıl sonra Guha montaj fabrikasından çıktığında elinde çatıya monte edilebilen güneş kiremitleri vardı. Bunlar, paslanmaz çelik levhalardan yapılmış, 9 kat silikon, yarı iletken tabaka ve koruyucu plastikle kaplanmıştı. Güneş kiremitleri, çatıcılar tarafından, normal kiremit kaplar gibi yerleştiriliyordu. Ancak elektrik bağlantısı için her bir kiremitten çatıya bir delik delmek gerekiyordu. Guha kiremitlerin, enerji verimi artıp, maliyet düştüğünde, ABD’nin bazı bölgeleri için çok ekonomik bir çözüm olacağına inanıyor. Güneş kiremitleri, Mısır, Meksika ve diğer gelişmekte olan ülkelerde halen kullanılmaktadır. 2002 yılında Birleşik Güneş Sistemleri, Michigan’daki tesislerine dünyaca bilinen en büyük güneş pili ünitesini imal eden makineyi yerleştirdi ve imalat kapasitesini arttırdı.
Güneş enerjisinin bir başka kullanımı da, ABD Enerji Bakanlığı’nın, New Mexico, Albuquerque’deki Ulusal Solar Termal Deneme Tesisleri’nde denenmektedir. Bilim adamları, çok uzaktan otomatik olarak devreye giren motorlarla, eşleştirilmiş parabolik çanaklar kullanarak güneş enerjisi topluyorlar. Gelişmiş Çanak Sistemleri (ADDS) ilk olarak, su pompalama ve köyleri aydınlatmada kullanılmıştı. Söz konusu sistem, ABD’nin Güneybatı bölgelerinde ve gelişmekte olan ülkelerde gelecek vaat etmektedir.
Demokritus adlı bir filozof, bir elmayı örnek vererek atomu ve anlamını açıklamış: Bir elma alın ve onu ikiye bölün. Sonra bu yarım elmalardan birini tekrar ikiye bölün ve böylece sürdürün… Demokritus’a göre, bu şekilde yarım parçaları bölmeye devam ederseniz, sonunda öyle bir an gelecek ki, artık bölemeyeceğiniz kadar küçük bir parça elde edeceksiniz (ama bıçağınız kesemediği için değil, bölmek mümkün olmadığı için!). İşte, bölünmesi olanaksız bu parçaya Demokritus Yunanca’da ‘bölünemez” anlamına gelen “atomos” adını vermiş.
Demokritus, bu kavramı ortaya atmış atmasına ama bunu o dönemin diğer bilim adamlarına inandıramamış. Özellikle de dönemin en büyük filozofu Aristo’ya. Zaten Aristo reddedince, bir bildiği vardır diye diğerleri de inanmamış. Hatta Demokritus öldükten yüzyıllar sonra bile kimse atomdan bahsetmemiş.
Ta ki, 2000 yıl kadar sonraya, yani 1800’li yılların başına kadar. Bilim adamları maddenin doğasını anlamaya yönelik çalışmaları sırasında ister istemez bu minik parçacıklarla karşılaşmışlar. İngiliz bilim adamı Dalton, deneyleri sırasında, maddeyi oluşturan ama yapısını tanımlayamadığı bu temel ögelere ilişkin ilk kanıtları elde etmiş. Ondan sonra da keşifler ardı sıra devam etmiş.
Atomun varlığı kanıtlandıktan sonra da, yapısını anlamaya yönelik bir çok kuram ortaya atılmış. Bunlardan ilki J. J. Thomson adlı bir İngiliz fizikçi’den geliyor.
Thomson, 1897 yılında atomun bir parçası olan eksi yüklü elektronları keşfetmiş. Thomson’a göre atomun içinde eksi yüklü elektronları dengeleyecek artı yüklü parçacıklar olması gerekiyordu. Thomson, atomu bir “üzümlü kek”e benzetmişti: Üzümler eksi yüklü elektronlar, kekin diğer kısımları ise artı yüklü madde.
Bundan daha doğru bir modeli, 1911 yılında atomun içinde artı yüklü bir çekirdeğin olması gerektiğini keşfeden Ernest Rutherford geliştirmiş. Rutherford’un atom modeli, Güneş Sistemi’mizin yapısına benziyor. Ortada Güneş, yani artı yüklü çekirdek ve çevresinde dolanan gezegenler, yani eksi yüklü elektronlar. Rutherford’un bu modeline göre çekirdek atomun çok küçük bir parçası: Örneğin atomun boyutunu Dünya kadar büyütsek bile içindeki çekirdek en fazla bir futbol stadyumu kadar kalıyordu. Rutherford daha da
önemli bir adım atarak, çekirdek içinde artı yüklü parçacıkları yani protonları keşfetmiş ve protonların elektronlardan 1836 kez daha ağır
olduğunu bulmuş.
Fakat bu model de bazı kuramsal sorunlar çıkarmış. 1912 yılında Danimarkalı fizikçi Niels Bohr, bu kuramsal sorunları çözecek bir model oluşturmuş. Bohr’un atom modelinde, yine ortada artı yüklü bir çekirdek, fakat sadece belli yörüngelerde dolanabilen eksi yüklü elektronlar var. Bundan sonraki gelişmeler, Bohr’un atom modelini düzeltmeye yönelik. Bu gelişmelerden biri, çekirdekte artı yüklü proton dışında, yüksüz “nötron” adı verilen parçacıkların da olduğu. Nötronları da 1932 yılında, James Chadwick, kendisinin yaptığı derme çatma bir detektörle keşfetmiş.
Atomun tam bir modelini oluşturmadaki en önemli yöntem, Kuantum Mekaniği adı verilen fizik dalının gelişmesiyle oldu. Bugünkü bilgilerimizin tamamı bu fizik dalının gelişmesiyle elde edildi. Artık bugün atom ve yapısı hakkında epeyce bilgiye sahibiz. Kuantum kuramına göre, atom, artı yüklü bir çekirdek ve etrafında dalga gibi de hareket edebilen elektronların bulutundan oluşan minik bir “nesne”…