birgün

9° PARÇALI BULUTLU

author

Evrenin anahtarı hidrojen atomu

13,82 milyar yıl önceki Büyük Patlama’dan sadece 10 saniye sonrasından, 20 dakika sonrasına kadarlık sürede günümüzde var olan helyumun çoğu ile az miktarda döteryum ve lityum oluştu. Bunlar, stabil atomlardı.

BİLİM 04.09.2022 10:23
Evrenin anahtarı hidrojen atomu Fotoğraf: NASA
Abone Ol google-news

Hidrojen atomu üzerine kafa yormak, Evren’de olan biteni kavrayabilmenin anahtarı. Bir düşünün: Lise sıralarında 118 element tanıyoruz ve her birinin özelliklerini ezberlemeye ve kullanmaya çalışıyoruz – ve evet, bunların hepsinin gerçekten de kendine has özellikleri var. Ve evet, benzer özellikte olanları bir araya toplayarak, “alkali metaller” veya “soygazlar” gibi kategorizasyonlar da yapabiliyoruz. Bunlarda bir sorun yok. Sorun, “Karbon” veya “Uranyum” gibi ayrı isimlerle öğrendiğimizde, bunların sanki birbirinden bağımsız şeylermiş gibi düşünmemizde… Hâlbuki periyodik cetvelin tamamı, 1 numaralı atomun, yani hidrojenin varyantlarından ibaret.


Güneş’in yakıtı

Her gün tepemizde gördüğümüz Güneş’in kalbinde (ve geleceğin teknolojisi olması arzulanan füzyon reaktörlerinde) yaşanan füzyon (yani “kaynaşma”) olayı sırasında, hidrojenler birbirine kaynaşarak helyuma dönüşüyor ve bu sırada etrafa enerji saçıyorlar – ki Güneş’in halen parlamaya devam edebilmesinin nedeni, bu tepkimenin şimdilik durmadan devam ediyor olması. Güneş’in bir 4,5 milyar yıl kadar kendine yetecek yakıtı var, sonrasında Güneş Sistemi eskisi gibi kalamayacak.

Ama bir anlığına durup, füzyon sürecinde hidrojenin helyuma dönüşümünü daha dikkatli düşünün: “Hidrojen” adını verdiğimiz şey, 1 tanecik protonu ve 1 tanecik elektronu olan, aşırı basit bir “atom”. Füzyon reaktörlerinde, hidrojenin izotopları olan Döteryum ve Trityum kullanılıyor. Bu karmaşık bir cümle gibi gelebilir; aslında çok basit: “İzotop” dediğimiz şey, nötron sayısı farklı olan atom demek. Normalde hidrojende nötron bulunmuyor; ama mesela “döteryum” dediğimiz şey, o 1 protona 1 tanecik nötronun bağlanması sonucu oluşan “atom”. Onlara 1 nötron daha bağlanınca da “trityum” oluşuyor. Bunların farklı isimleri olabilir; ama anlamanız gereken, tüm bunların, kuarklar hariç Evren’deki en basit yapıtaşları olan proton, elektron ve nötronların farklı sayılarda bir araya gelmesinden ibaret olduğu!

Füzyon meselesi

Füzyona dönelim: Aşırı yüksek sıcaklıklarda (yani yüksek enerjili ortamlarda), ortamdaki bu fazla enerjiyi alan döteryumun o 1 tanecik elektronu kopuveriyor. Geriye sadece 1 proton ve 1 nötrondan oluşan, çıplak bir atom çekirdeği kalıyor. Bu çekirdek, yine yüksek enerji dolayısıyla elektronu kopmuş, dolayısıyla 1 proton ve 2 nötrondan ibaret kalmış trityum çekirdeği ile karşılaştığında, Güçlü Nükleer Kuvvet dediğimiz bir kuvvetin etkisi altında kaynaşıyorlar ve 2 proton ile 3 nötrondan oluşan bir yapıya dönüşüyorlar. Bu 3 nötronlu atom yeterince dengeli olmadığı için, 3 nötrondan 1 tanesi fırlayıveriyor ve geriye 2 proton 2 nötrondan oluşan bir çekirdek kalıyor. Eğer periyodik cetveli inceleyecek olursanız, 2 proton ve 2 nötrondan oluşan atomlara "Helyum” dediğimizi göreceksiniz. Bu da farklı bir isim; ama aslında olan tek şey, 2 hidrojen çekirdeğinin kaynaşmasıydı!

Benzer şekilde, yeni oluşan helyuma bir diğer Trityum daha bağlanacak olursa, 7 proton ve 3 nötrona ulaşılıyor – ki bu da periyodik cetvelde “Lityum” dediğimiz atom. Yani periyodik cetveldeki tüm atomları, ürettiğimiz yeni atomlara ekstra “hidrojenler”, daha doğrusu protonlar ekleyerek elde edebiliyoruz. Bir diğer deyişle bütün atomik madde, proton ve nötronun farklı sayıda kaynaşmasından ibaret!

Daha çılgını şu: 13,82 milyar yıl önce yaşanan Büyük Patlama’dan sadece 10 saniye sonrasından, 20 dakika sonrasına kadar olan sürede günümüzde var olan helyumun çoğu ile az miktarda döteryum ve lityum oluştu. Bunlar, stabil atomlardı ve günümüze kadar maddenin yapısına katılmaya devam edebildiler. Bunlara ek olarak, stabil olmayan (yani radyoaktif olan) trityum ve berilyum-7 de oluştu ama bunlar hızlı bir şekilde helyum ve lityuma dönüştüler.

Peki ya geri kalan 115 element? Bunların neredeyse tamamı yıldızlarda üretildi: ya yıldızın normal ömrü içinde geçirdiği füzyon tepkimesi sırasında ya da hidrojen yakıtını tükettikten sonra daha fazla füzyon tepkimesi yaşanamamasından ötürü, yıldızın kendi kütleçekimine yenik düşerek ölmesi ve bir süpernovayla patlaması sonucunda… Bu sırada üretilen aşırı yüksek sıcaklıklar ve basınçlar, çok daha iri atomların birbirine kaynaşması için gereken enerjiyi sağladı ve bu sayede gezegenimizde, Güneş Sistemi’mizde ve Evren’in geri kalanında bulduğumuz elementler doğdu.

Dolayısıyla o elementlere her ne sebeple farklı isim veriyor olursak olalım, hepsinin aynı kökeni paylaştığını unutmamalıyız. Bu gerçek, Carl Sagan’ın o meşhur sözünü daha da anlamlı kılıyor: “Hepimiz, yıldız tozuyuz.”

Video haberler için YouTube kanalımıza abone olun