|
|
|
(28-Şubat-2008)Shabidyn
NÜKLEER, GRAVITE, AVOKADO!
Türkiye’nin şu andaki kaotik gündeminden çıkabilirsek gündeme gelecek konulardan biri Nükleer santral kurulmasıdır. Gerekli önlemler alındığı taktirde Türkiye’nin Nükleer teknolojiyi kullanmasını destekliyorum. Nükleer kelimesi bir sıfattır. Fransızcası nucléaire. Türkçesi, atom çekirdeği ile ilgili, çekirdeksel demektir. Bu konu için bir yazı dizisi hazırladım. Maddenin temel yapısıyla doğrudan ilgili olan bu konuyu maddeyi tanımadan anlayamayız. O yüzden bu yazı dizisinde öncelikle “Maddde”’yi tanırken Makro alemden Mikro aleme doğru bir yolculuk yapacağız ve bu seviyelerde maddeye etki eden kuvvetleri teknik detaya girmeden göreceğiz. Detaylar hakkında meraklılar için parantezler içinde notlar düşeceğim. Parantezleri atlasanız bile konu bütünlüğü devam edecek şerit kopmayacaktır. Yazıyı okuyan herkes kendi bilgisi (özellikle Fizik) seviyesinde bir şeyler alabilecektir. ITU’de Metin ÜÇOLUK hocadan “Modern Fizik” dersi almış ve sınıfta en iyilerden biri olarak “Özel Rölativite Teorisi”ni öğrenme fırsatım olmuştu. Fizik konusunda ufkumu açmıştı. Konuyu olabildiği kadar basit ve değişik açılardan ele almaya çalıştım. Einstein, “Bir önyargıyı parçalamak atomu parçalamaktan zor” demiş. Ön yargılı olmadan okumaya devam edeceğinizi düşünüyorum.
Fizik demek doğayı, evreni kısaca maddeyi anlama çabasıdır. Doğadaki cisimlerin hepsi basit cisim denen elementlerden meydana gelmiştir. Örneğin su molekülü hidrojen ve oksijen elementlerinden oluşur. Madde, elementler bazında sınıflandırılır. Evrende yüzbinlerce bileşik sadece 92 elementin farklı birleşmelerinden oluşmuştur. Elementleri fizikte bir Periyotlar cetveli ile ifade ederiz ve atom numaralarına göre sıralarız. Atom numarası atom çekirdeğindeki proton sayısıdır. Her elementin proton sayısı farklıdır. En hafif element hidrojen en ağır olan ise Uranyum’dur. Uranyum’dan daha ağır elementler de vardır ama onlar genelde laboratuvar şartlarında yaratılmış yapay elementlerdir, gerçek Evren’de pek olmazlar. Bir elementin temel yapısını nasıl bulabiliriz? Buınun için onu meydana getiren en küçük parçasını belirlememiz gerekir. Elementi madde ötesi bir bıçakla devamlı ikiye bölebildiğimizi varsayalım. Bıçak en sonunda “tık” diye bir ses çıkaracak ve artık bölemediği en küçük parçaya ulaşacaktır. İşte bu mantıkla bulunan en küçük parçaya bölünemez anlamında “Atom” denilmiştir. Yunanca “Atomos”tan gelir.
Elementin hiç bölünemez görünen parçasına o elementin atomu denir. Bu yüzden her elementin atomu başkadır. Elementin kendi atomlarının hepsi aynıdır. 19. yüzyıl sonuna kadar atomun bölünebilir olduğuna dair birşey gözlenememiştir. Radyoaktivitenin keşfinden sonra atomun da bölünebilir olabileceği ihtimali düşünülmüş 20.yüzyıl başlarında atomun aynı Güneş sistemi gibi ortada bir çekirdek(yani Güneş) ve onun etrafında dönen gezegenler (yani elektronlar) yapısında olduğu anlaşılmıştır. Atomda gezegen yerine elektronlar çekirdek etrafında dönerler. Güneş sistemiyle atom çok benzerdir. Atomun tüm kütlesi neredeyse çekirdeğindedir. Güneş sistemindeki gezegenlerin toplam kütlesi de Güneş’in kütlesine göre azdır.
Evren’de gözlenebilen ve bana ilginç gelen özelliklerden biri en küçük yapı taşından en büyük sistemine kadar devamlı bir dönme eyleminin var olmasıdır. Elektron atom çekirdeği etrafında döner, gezegenler kendi yıldızı etrafında döner, yıldızlar içinde bulunduğu galaksinin merkezine göre döner (tabii ona bağlı gezegenler de galaksi içinde gezmiş olur) . Galaksiler bile belli merkezlere göre Evren içinde hareket ederler hatta bazen çarpışırlar bile. Galaksilerin içinde yer aldıkları büyük kümeler vardır. Dünyamızın Evren içinde geziyor olması da ilginçtir. Bizim içinde bulunduğumuz galaksi (gökada) “Samanyolu”dur. Samanyolu “Virgo Süperkümesi”nde yer alır. Galaksiler kendi başlarına bile o kadar büyük yıldız kümeleridir ki ortalama 1 trilyon yıldız içerirler. İlk kez Democritus (M.Ö.450-M.Ö.370) galaksinin varlığını iddia etmiştir. Bunun yanında galaksilerden oluşan Süperkümeleri hayal etmek bile zordur. Bize en yakın galaksi Andromeda takım yıldızı içinde (çıplak gözle bakınca yıldız gibi görünen ama aslında galaksi olan) Andromeda galaksisidir. O yüzden çıplak gözle görülen en uzak gök cismi Andromeda’dır. Bize en yakın galaksi olan Andromeda ile Samanyolu arası 2 milyon ışık yılıdır. Bu arada, bilindiği gibi ışık uzayda zınk diye bir yerden bir yere gitmez belli bir hızı vardır. Işığın bir yılda aldığı yola 1 ışık yılı denir. Samanyolu’nun çapı 100bin ışık yolu olduğuna göre 20 tane Samanyolu’nu yan yana koyarsan Andromeda’ya varırsın. Andromeda günde 9milyon kilometre Samanyolu’na yaklaşmaktadır. Bir gün Anromeda ile çarpışacağız, bu aynı zamanda yeni yıldızların ortaya çıkmasına da neden olacak. İsteyenler yaklaşma hızından ne zaman bu iki galaksinin çarpışacağını hesaplayabilir, yanıtları shabidyn@yahoo.com atarsanız karşılaştırırız.
Tuhaf gelen olaylardan biri, Evrendeki gezegenler, meteorlar, yıldızlar, kısaca tüm uzay cisimleri niçin ok gibi sağa sola gitmezler de genelde elips olan yörüngelerde gezerler?Bizim bildiğimiz öyle değil midir? Uzayda bir cismi tokatladığın zaman ve uzayda sürtünme olmadığı için sonsuza kadar dümdüz gitmesi gerekmez mi? Bunun cevabı “Yer Çekimi”nde saklı! Maddeye tesir eden kuvvetlerden ilk ve en kolay fark edileni “Yer Çekimi” olmuştur. Buradaki “Yer” “Dünya” demektir. Yani Dünya üzerindeki cisimleri kendi merkezine doğru çeker. Örneğin elimizde bir “Avokado” olsun onu elimizden bırakınca ne olur? Dur! Ziyan ettin meyveyi, nidalarını saymazsak Avokado yere, ayağımızın dibine düşer. Düştüğü yer düz olmayıp orada bir çukur bulunsaydı çukurun dibine kadar düşecekti. Hatta çukurun içine bir çukur daha kazsak ve Avokado’yu bıraksak bu yeni çukurun da dibine düşer. Yani çukur ne kadar derin olursa olsun Avokado o çukurun dibine düşer, bunda kimsenin şüphesi yoktur sanırım. Ama bir şüphe var! Eğer bu çukuru öyle derin kazsak ki (nereye varırız?), önce Dünya’nın merkezine ulaşırız, devam edersek tekrar Dünya’nın öbür tarafından çıkarız yani güzelim Dünyayı portakalın ortasında geçirilmiş şiş gibi delmiş oluruz. O zaman bu çukura atılan Avokado ne olur? Dünyanın öbür tarafındaki çukurun ucundan fırlayıp uzaya mı gider? Hayır gitmez! Çukurun daha doğrusu Dünyadaki bu deliğin ucunda bir arkadaşınız varsa avokado’nun kendine doğru geldiğini görür ve avokado bir anlık onun önünde durur ve tekrar Dünyanın merkezine doğru geri gider. Bu şekilde deliğin bir ucundan diğerine gidip gelen avokado en sonunda deliğin içindeki havanın sürtünmesiyle enerji kaybettiği için Dünyanın merkezinde duracaktır.
Şimdi aynı avokadoyu elimizle ileri fırlatırsak ne olur? Dünyanın yörüngesine girer mi? Girmez. Eğik bir yol izleyip biraz ileride yere düşer. Peki avokadoyu daha hızlı atsak o zaman mesela 5 km gider ve yine yere düşer. Yer çekiminin sebebi Dünya’nın bir kütlesinin olmasıdır. Aslında avokadonun da bir kütlesi var ve o da Dünya’ya bir çekim kuvveti uygular ama onunkisi sivrisinek vızıltısı kadar bile etki yapmaz kendisi Dünya’nın merkezine gitmek isteyerek yeryüzüne yapışır kalır. Dünya bir kütle, avokado bir kütle olduğuna göre bu olaya daha genel olarak “Kütle Çekim” de diyebiliriz. Anlaşıldığı üzere cüssen büyük değilse kimseyi kendine çekemezsin. Avokado Dünya’yı cüssesi yani kütlesi yetmediği için çekemez ama Güneş Dünya’yı 150milyon km uzaktan çeker. Benzer şekilde Dünya Ay’a çekim kuvveti uygular ve Ay’ı kendi yörüngesinde tutar. Dikkat ederseniz makro ve mikro alemdeki cisimler ya küredir ya da küreye çok yakın şekillerdir. Dünya, Ay, Güneş, vb uzay cisimleri hep top gibidirler. Makro alemdeki küreler arasındaki temel kuvvet “Çekim” kuvvetidir (gavurcası Gravite). Mikro aleme inildikçe maddeye etki eden kuvvetler farklılaşıyor ve iş daha karmaşık hale geliyor. Bunlara daha sonra değineceğim, şimdi tekrar Çekim kuvvetine dönelim. Kütlesi olan cisimlerin birbirlerine etki etirdikleri kuvvet, cisimlerin kütesi ile doğru, aralarındaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. (formülü, F = m.M.G/r^2) Yani fazla kafayı yormadan cisimler uzaklaştıkça birbirlerini daha az çekerler diyebiliriz. (meraklısına bilgi: bu formülde m=avokado, M=dünya kütlesi olursa, r=Dünya yarıçapı olursa M.G/r^2 ifadesi yerçekimi ivmesi olan “g” olur ve F = m.g cismin ağırlığıdır) Dünya avokadoyu çektiği için avokadonun bir “ağırlığı” vardır. O yüzden “ağırlık” tamamen cisimlerin kütlesi yüzünden ve birbirlerini çektikleri mesafeyle ilgili olan bir etkidir.(meraklısına bilgi: külte çekimi neden aralarındaki uzaklığın karesiyle ilgilidir? Tanrı kare ya da karekök almayı mı seviyor? Bunun nedeni makro alemdeki kürelerin kütle çekimlerinin de küresel olmasıdır. Birbirini çeken cisimlerden birincisi küre merkezinde diğeri aynı kürenin yüzeyinde diye düşünülebilir. Kürenin yüzey alanı 4*pi*r^2 dir. Küre yüzeyindeki cismi daha uzağa koyarsak diğer cisimden uzaklaştığı için bu sefer daha büyük bir kürenin yüzeyinde yer alacaktır. Kürenin yüzey alanı karesel olarak değiştiğinden kürenin yüzeyi karesel büyür, kuvvetin etkisi de karesel azalır!) Dünya avokadoyu çekmese avokadonun ağırlığı diye birşey olmazdı. Aynı zamanda bizler de uzaya savrulurduk yer çekimi olmasaydı. Dünya’nın atmosferi de kaçardı havasız kalırdık. Nitekim Ay’ın çekim kuvveti Dünya’dan 12 kez daha az olduğu için üzerinde bir atmosfer tutamaz, onun üzerinde oksijen, azot üretip devamlı pompalasan bile uzaya kaçar hepsi. O yüzden Ay’a yerleşeceksek ya yüzeyinde kapalı ekosistem kentler kuracağız ya da Ay yüzeyinin altına yerleşim merkezleri kurulacak.
|
|
|
