|
|
|
(09-Nisan-2008)Shabidyn
NÜKLEER, BÜYÜK PATLAMA, ANTİMADDE
Nükleer teori ve teknoloji Atom içinde saklı bulunan muazzam enerjiyi kullanma isteğimizin de bir sonucudur aslında. Daha önce değindiğimiz Döteryum (proton + nötron içeren hidrojen) atomunda çekirdeğin toplam kütlesi proton + nötron kütlesinden daha azdır. Yani proton ve nötron bir araya gelmek için bir bedel öderler ve kütlelerinin bir kısmını birleşme sırasında kaybederler. Her elementin çekirdeğinin oluşumunda topam kütlede bir kayıp oluşur. İncelendiğinde görülür ki hafif çekirdeklerin oluşumundaki kütle kaybı oransal olarak ağır çekirdeklere göre çok daha fazladır. Ağır çekirdeklerde ise radyoaktiflik fazla olduğundan ve kendiliğinden bile bozunabildiklerinden ortaya önemli miktarda enerji çıkmaktadır. Ağır elementleri bir takım tekniklerle parçalanmasını hızlandırarak (nükleer fisyon = ayrışma) nükleer enerji elde edebiliriz. Diğer yandan proton ve nötronu birleştirebilsek (yani nükleer füzyon=kaynaşma yapabilsek) uranyum’dakinden daha fazla nükleer enerji elde ederiz. Yani hafif elementler için füzyon yaparak, ağır elementler için fisyon yaparak nükleer enerji elde etmek mümkündür. Orta ağırlıktaki elemenlerin atomları çok kararlı oldukları için bunlardan (Demir en kararlısıdır) nükleer reaksiyonla birşey elde edilmez.
* * *
Önemli bir husus, fisyon da yapsak füzyon da yapsak reaksiyona giren nükleon sayısında bir değişme olmaz. Sadece çekirdek içinde birleşmek için nükleonların kütlelerinde meydana gelen küçük azalışların enerjiye dönüşmesini kullanmış oluyoruz. Proton ya da nötron yok olup enerjiye dönüşmüyor. Fakat istenirse bu da yapılabilir. Herhangi bir parçacığın tamamen yok olup enerjiye dönüşebilmesi için bu parçacığın tersi ile yan yana getirlmesi gerekir. Örneğin, negatif yüklü elektronun özdeşi ama pozitif yüklü elektron (pozitron) ile yan yana getirilmesi, protonun antiprotonla yan yana getirilmesi, nötronun da antinötronla yan yana getirilmesi gerekir. Genel olarak maddeyi antimadde ile yok edebiliriz. Günümüzde sözü edilen bu anti maddeler üretilip normal parçacıklarla çarpıştırılıyorlar. Fakat antimadde oluşturmak için harcanan enerji madde ile antimaddeyi çarpıştırarak ortaya çıkan enerjiden büyüktür yani enerji üretimi için antimadde şimdilik kullanılamıyor.
* * *
Evren’in oluşumundaki standart model “Büyük Patlama Teorisi” dir. Bilimsel veriler Evren’in yoktan var olduğunu gösteriyor. Uzaydaki astronomi amaçlı uydular Evren’in başlangıcından bugüne gelen fosil ışınımları ölçebiliyorlar. Fosil ışın demek, Evren saydam hale geldiği andan itibaren ürettiği ilk ışınlar demektir. Büyük Patlama’nın ilk anlarında madde ve antimadde hemen hemen aynı miktarda ama ters elektrik yükleriyle oluşmuş. Öyle ki her 2milyar antiprotona karşılık 2milyar+1 normal proton oluşmuş. İşte Evren’deki tüm madde bu tek sayılık farktan ortaya çıkmış. İlk anda çok yoğun bir elektron ve proton çorbası varmış, protonlar ortamdaki serbest elektronları yakalayarak hidrojeni ve bildiğimiz temel atom modelini kurmuşlar. Evren’in ortalama sıcaklığı 3000 dereceye düşene kadar bu elektron yakalama işi devam etmiş. Büyük Patlama’da ilk 1000 saniye içinde sentezlenen (oluşan) hidrojen kadar önemli bir element daha vardır. Bu element “Döteryum”dur. Hatırlarsak, hidrojenin çekirdeğinde proton ve nötron birlikte varsa buna “Döteryum” diyoruz. Döteryumun oluşum olasılığı o ilk 1000 saniye içindeki proton ve nötron yoğunluğuna bağlıdır. Her 40000 hidrojen atomuna karşılık 1 döteryum atomu oluşmuştur. Dolayısıyla bu andaki döteryum miktarını ölçebilirsek Evren’deki proton miktarını yani toplam madde miktarını da net olarak belirleyebiliriz. Atom çekirdeklerinin elektron yakalama işi 400bin yıl sürmüş. Evren 3000 dereceye kadar soğumuş ve ancak bundan sonra enerji taşıyan ama kütlesi olmayan fotonlar serbest halde yayılmaya başlamışlar. İşte bu aşamaya Evren’in saydamlaşması deniliyor, yani artık ışığın kendisi yayılabilir duruma geliyor. Yayılan bu ilk ışınlara da fosil ışınım deniyor (ya da resmi adıyla kozmik mikrodalga fon ışınımı Cosmic Microwave Background Radiation– CMBR) ve uzaydaki uydular bu fosil ışınımın sıcaklığını yüzbinde bir değişim hassasiyetiyle ölçebiliyorlar. Şu anda uzayda olan Wilkinson Mikrodalga Düzensizliği Araştırma Sondası (WMAP) uydusu bu fosil ışınları tüm Evren’de küresel olarak tarayarak gökyüzü haritasını oluşturmaktadır. Bunu yaparken Evren içinde çapı 1milyar ışık yılı olan ve içinde ne antimadde ne madde ne ışık yani hiçbirşey olmayan bir delik bile bulmuştur. Bu durum Evren’deki maddenin homojen dağılmadığı şüphesini kuvvetlendirmiştir. Büyük patlamadaki kaotik durum homojen bir Evren yaratmamış gibi görünüyor.
* * *
Yukarıda Evren’deki maddenin Büyük patlama anındaki madde lehine olan 1 protonluk farktan oluştuğunu belirtmiştik. Yıldızları, gezegenleri, gökadaları, gaz bulutlarını vb. oluşturan, proton,elektron ve tanıdığımız tüm öteki parçacıkları kapsayan “sıradan madde” Evren’in toplam enerji içeriğinin yalnızca %4’ünü oluştururken, henüz özellikleri bilinmeyen, gözlenememiş, ancak varlığını kütleçekim etkisiyle hissettiren “karanlık madde”nin payı %30 kadar. Evrenin enerji içeriğinin geri kalan %66’sını ise, kütleçekimin tersi itici etkisinin dışında yine özellikleri bilinmeyen “karanlık enerji” oluşturuyor. Sözünü ettiğimiz Fon ışınımındaki küçük düzensizlikler, bugün 13,7 milyar yaşında olan Evren daha yalnızca birkaç yüz bin yıllıkken içindeki yapılaşmayı gösteriyor. Gördüğümüz Evren’in toplam Büyük patlama enerjisinin %4’ünü karşılıyor olması çok ilginçtir. Üstelik Evren “karanlık enerji” yüzünden hızlanarak genişlemektedir. Kütleçekiminin tersi etkisinin dışında özellikleri bilinmeyen bu karanlık enerjinin, Evren 10 milyar yaşındayken egemen güç haline gelmiş olduğu hesaplanıyor. Karanlık enerjinin egemenliğine geçen Evrende işler değişiyor: Karanlık enerji kütleçekiminin tersine etki yaptığı için, fotonlar büyük kütlenin yakınından geçip uzaklaşırken, yaklaşırken kazanmış oldukları enerjinin daha azını kaybediyorlar ve Dünya’ya eskisinden biraz daha yüksek bir enerjiyle ulaşıyorlar. Böyle olunca da fon ışınımı o yönde biraz daha sıcak görünüyor. İçinde madde olmayan bir alandan geçerken ise fotonlar aynı etki sonucu (evrenin genişlemesi ve dolayısıyla daha uzun yol kat etmeleri nedeniyle) hafifçe enerji yitiriyorlar ve fon ışınımı o yönde ortalamadan daha soğuk görünüyor. Bu sayede gözlemci uydular Evrendeki karanlık enerjiyi algılayabiliyorlar. O yüzden fon ışınımı = fosil ışınım çok önemli hale geliyor.
|
|
|
