Bu denklemin özü, enerjinin oluşması için bir miktar maddenin yok olmasıdır. Her dönüşen birim madde, ışık hızının karesi kadar miktarda bir enerji oluşturur. Maddenin kaybı yada yok olması tanımı aslen yanlıştır, çünkü, madde yok olmaz, sadece enerjiye dönüşür. İşin daha da doğrusu, madde ve enerji aynı şeylerdir, sadece birbirlerinin farklı formlarıdır
Etrafınızda gözlemlediğiniz her tür enerji, belirli bir miktarda maddenin dönüşümünden yaratılır. Enerji oluşumunun başka bir yolu, yöntemi yoktur. Varsa da biz bilmiyoruz.
Araba motorunu döndüren enerji benzinle oksijenin karışması ile ortaya çıkar. Oksijenle karışmak, yani reaksiyona girmek, yanma anlamına gelir. Yanmadan önceki benzin ve oksijenin ağırlığı yanmadan sonra ortaya çıkan gazların ağırlığından biraz daha fazladır. Aradaki fark ise arabayı yürüten enerjidir.
Bu evrensel kural her türlü enerji için geçerlidir. Kaslarınız aynı benzin misali karbon ve oksijeni karıştırıp yakarak enerji oluşturur. Tepeden aşağı yuvarladığınız taş, aynı taşı tepeye çıkaran enerjinin yaratılmasındaki madde dönüşümünden depoladığı enerjiyi kafanıza çarptığında yada sürtünme ile ısıya dönüştürdüğünde kullanır. Buna potansiyel enerji de derler.
Günlük hayatımızda üretip, kullandığımız enerjinin neredeyse tümü kimyasal temellidir. Kimyasal enerji, elektronların başladıkları uzaklığa göre, atomların çekirdeklerine yaklaşmalarıyla ortaya çıkar. Çekirdekteki protonlar ve elektronlar birbirlerini çektikleri için, elektronlar bu çekime dönerek karşı koyarlar. Bir elektronu çekirdekten uzaklaştırmak için enerji kullanmanız gerekir. Yani çekirdekten uzaktaki elektronların yakındaki elektronlara göre daha fazla enerjileri olduğunu söyleyebiliriz. Eğer uzaktaki bu elektronları çekirdeğe yaklaştırabilirsek, aradaki enerji farkı açığa çıkar. Yanmadan sonra ortaya çıkan karbon dioksit molekülündeki elektronların çekirdeğe ortalama uzaklıkları, karbon ve oksijenin ayrı ayrı elektronlarının çekirdeğe ortalama uzaklıklarından daha azdır.
İster inanın, ister inanmayın, elektronlar çekirdeğe yaklaştıklarında biraz madde kaybı olur. Başta yanma, kimyasal reaksiyonlar maddenin sadece %1’inin trilyonda birini enerjiye dönüştürür.
Başka bir enerji türü ise ağır atomların protonlarını kaybederek daha hafif atomlara dönüşmesidir. Buna nükleer enerji diyoruz. Nükleer sözcüğü Latince “nucleus” sözcüğünden türemiş. Merkezsel, çekirdeksel falan demek.
Maddenin proton ve nötronlardan oluşan bir çekirdeğin etrafında dönen elektronlardan oluştuğunu hatırlayalım. Yukarda bahsettiğimiz kimyasal enerji sadece elektronların yaklaşıp, uzaklaşmasıyla ortaya çıkarken, büyük atomların proton kaybetmesi, atomun çekirdeğinin yapısını değiştirir. Pratik olarak maddenin tüm ağırlığı çekirdeğinde toplandığı için elimizde yüksek miktarda enerji oluşturabilecek madde bulunur.
Bir maddenin ne olduğunu çekirdeğindeki protonlar belirler. Bir protonlu bir çekirdek hidrojen, iki protonlu bir çekirdek ise helyum atomunu, yani helyum “maddesini” oluşturur. Aynı yüklerin birbirlerini ittiklerini hatırlayalım. Çekirdekte birden fazla artı yüklü proton varsa, bunların birbirlerini itmesine karşı koyabilmek için nötron denilen yüksüz ama ağırlığı neredeyse protona denk parçacıklar bulunur. Basitleştirme yapıyorum, o yüzden tam anlamıyla doğruyu söylemiyorum.
Tek protonlu hidrojen bile bazen bir nötrona çekirdeğini kiralayabilir. Bu acayip hidrojene döteryum derler. Hidrojen bazen daha da arsızlaşır ve Suriyeli göçmenlere evini kiralayan ev sahibi misali çekirdeğe fazladan iki nötron alır. Bu daha da acayip hidrojen türüne ise trityum derler.
Ancak çekirdekteki nötron, yada etrafındaki elektron sayısı maddenin niteliğini değiştirmez. Döteryum da trityum da her şeyleriyle koç gibi hidrojendir. Mesela oksijenle birleşip su oluşturabilirler. Buna da heavy water yada ağır su derler. Neyse çok dağılmayalım.
Atomun çekirdeğinde çok enteresan kuvvetler etkileşime girer. Hadi isim vermiş olmak için bunlara zayıf ve güçlü çekim kuvveti diyelim. Bu kuvvetler, özellikle güçlü çekim kuvveti, elektronların ve yerçekiminin etkileşimlerine göre çok çok daha güçlüdürler. Ancak menzilleri çok kısadır. Çekirdekteki nötron ve proton sayısı arttığında çekirdeğin çapı genişlediği için dıştaki proton ve nötronların merkeze olan uzaklıkları artar ve kısa menzilli çekirdek kuvvetleri bunları tutamaz. Madde yavaş yavaş proton ve nötron kaybetmeye başlar. Proton kaybı sonucunda maddenin türü değişir.
Bir örnek ile açıklayalım.
Plütonyum çok ağır ve arsız bir atomdur. Çekirdeğindeki 94 proton onu plütonyum yapar. Nötron sayıları ise plütonyumuna göre farklılık gösterir. Biz hayli popüler 145 nötronlu plütonyum-239’a bakalım. 239 sayısı 94 proton ve 145 nötronun toplamıdır. Buna atom ağırlığı derler. Plütonyumu plütonyum yapan 94 protondur unutmayalım. Atom ağırlıklarını aynı maddenin farklı nötron içeren atomları için kullanırız. Bu farklı ağırlıktaki atomlara da izotop derler.
Plütonyum-239 dengeli bir atom değildir. Bir hidrojen atomu evrenin oluştuğu günden beri aynı halini korur. Plütonyum ise sürekli proton ve nötron kaybeder, çünkü kısa menzilli çekirdek kuvvetleri, bu denli büyük çekirdekteki nötron ve protonları bir arada tutamaz.
Plütonyum-239 önce iki proton ve dört nötron kaybedip, uranyum-235’e dönüşür.
Uranyum-235 iki proton ve iki nötron kaybedip, toryum-231’e dönüşür.
Bu aşama biraz ilginç. Toryum-231’in bir nötronu protona dönüşür ve aynı ağırlıkta, ancak atom numarası farklı olan protaktinyum-231 oluşur. Bu esnada bir elektron ışıması ortaya çıkar.
Çok başınızı ağrıtmayayım. Bu proton ve nötron kayıpları, çekirdekte 82 proton kalana kadar sürer. Ortaya çıkan 82 protonlu madde ise atom ağırlığı 207 olan kurşundur. Kurşun dengeli bir maddedir ve kendi başına bıraktığınızda başka maddelere dönüşmez, çünkü çekirdeği, çekirdekteki çekim kuvvetlerinin menzilinde kalacak kadar küçülmüştür.
Şimdi elde kalan kurşunu alıp, ona plütonyumdan bu noktaya gelene kadar kaybettiği proton ve nötronları eklediğimizde, elde ettiğimiz madde miktarı yani ağırlık, işlemin başındaki plütonyumun ağırlığından %0.1 yani binde bir daha azdır.
Einstein’ın denklemine göre, 1 kilo plütonyum kurşuna dönüştüğünde 1 gram madde enerjiye dönüşmüştür.
Gelin bu ünlü formülü hayata geçirelim.
E=mc2
1 gram=0.001 kilogram
c=3.00×10^8m/s
İster inanın, ister inanmayın, elektronlar çekirdeğe yaklaştıklarında biraz madde kaybı olur. Başta yanma, kimyasal reaksiyonlar maddenin sadece %1’inin trilyonda birini enerjiye dönüştürür.
Başka bir enerji türü ise ağır atomların protonlarını kaybederek daha hafif atomlara dönüşmesidir. Buna nükleer enerji diyoruz. Nükleer sözcüğü Latince “nucleus” sözcüğünden türemiş. Merkezsel, çekirdeksel falan demek.
Maddenin proton ve nötronlardan oluşan bir çekirdeğin etrafında dönen elektronlardan oluştuğunu hatırlayalım. Yukarda bahsettiğimiz kimyasal enerji sadece elektronların yaklaşıp, uzaklaşmasıyla ortaya çıkarken, büyük atomların proton kaybetmesi, atomun çekirdeğinin yapısını değiştirir. Pratik olarak maddenin tüm ağırlığı çekirdeğinde toplandığı için elimizde yüksek miktarda enerji oluşturabilecek madde bulunur.
Bir maddenin ne olduğunu çekirdeğindeki protonlar belirler. Bir protonlu bir çekirdek hidrojen, iki protonlu bir çekirdek ise helyum atomunu, yani helyum “maddesini” oluşturur. Aynı yüklerin birbirlerini ittiklerini hatırlayalım. Çekirdekte birden fazla artı yüklü proton varsa, bunların birbirlerini itmesine karşı koyabilmek için nötron denilen yüksüz ama ağırlığı neredeyse protona denk parçacıklar bulunur. Basitleştirme yapıyorum, o yüzden tam anlamıyla doğruyu söylemiyorum.
Tek protonlu hidrojen bile bazen bir nötrona çekirdeğini kiralayabilir. Bu acayip hidrojene döteryum derler. Hidrojen bazen daha da arsızlaşır ve Suriyeli göçmenlere evini kiralayan ev sahibi misali çekirdeğe fazladan iki nötron alır. Bu daha da acayip hidrojen türüne ise trityum derler.
Ancak çekirdekteki nötron, yada etrafındaki elektron sayısı maddenin niteliğini değiştirmez. Döteryum da trityum da her şeyleriyle koç gibi hidrojendir. Mesela oksijenle birleşip su oluşturabilirler. Buna da heavy water yada ağır su derler. Neyse çok dağılmayalım.
Atomun çekirdeğinde çok enteresan kuvvetler etkileşime girer. Hadi isim vermiş olmak için bunlara zayıf ve güçlü çekim kuvveti diyelim. Bu kuvvetler, özellikle güçlü çekim kuvveti, elektronların ve yerçekiminin etkileşimlerine göre çok çok daha güçlüdürler. Ancak menzilleri çok kısadır. Çekirdekteki nötron ve proton sayısı arttığında çekirdeğin çapı genişlediği için dıştaki proton ve nötronların merkeze olan uzaklıkları artar ve kısa menzilli çekirdek kuvvetleri bunları tutamaz. Madde yavaş yavaş proton ve nötron kaybetmeye başlar. Proton kaybı sonucunda maddenin türü değişir.
Bir örnek ile açıklayalım.
Plütonyum çok ağır ve arsız bir atomdur. Çekirdeğindeki 94 proton onu plütonyum yapar. Nötron sayıları ise plütonyumuna göre farklılık gösterir. Biz hayli popüler 145 nötronlu plütonyum-239’a bakalım. 239 sayısı 94 proton ve 145 nötronun toplamıdır. Buna atom ağırlığı derler. Plütonyumu plütonyum yapan 94 protondur unutmayalım. Atom ağırlıklarını aynı maddenin farklı nötron içeren atomları için kullanırız. Bu farklı ağırlıktaki atomlara da izotop derler.
Plütonyum-239 dengeli bir atom değildir. Bir hidrojen atomu evrenin oluştuğu günden beri aynı halini korur. Plütonyum ise sürekli proton ve nötron kaybeder, çünkü kısa menzilli çekirdek kuvvetleri, bu denli büyük çekirdekteki nötron ve protonları bir arada tutamaz.
Plütonyum-239 önce iki proton ve dört nötron kaybedip, uranyum-235’e dönüşür.
Uranyum-235 iki proton ve iki nötron kaybedip, toryum-231’e dönüşür.
Bu aşama biraz ilginç. Toryum-231’in bir nötronu protona dönüşür ve aynı ağırlıkta, ancak atom numarası farklı olan protaktinyum-231 oluşur. Bu esnada bir elektron ışıması ortaya çıkar.
Çok başınızı ağrıtmayayım. Bu proton ve nötron kayıpları, çekirdekte 82 proton kalana kadar sürer. Ortaya çıkan 82 protonlu madde ise atom ağırlığı 207 olan kurşundur. Kurşun dengeli bir maddedir ve kendi başına bıraktığınızda başka maddelere dönüşmez, çünkü çekirdeği, çekirdekteki çekim kuvvetlerinin menzilinde kalacak kadar küçülmüştür.
Şimdi elde kalan kurşunu alıp, ona plütonyumdan bu noktaya gelene kadar kaybettiği proton ve nötronları eklediğimizde, elde ettiğimiz madde miktarı yani ağırlık, işlemin başındaki plütonyumun ağırlığından %0.1 yani binde bir daha azdır.
Einstein’ın denklemine göre, 1 kilo plütonyum kurşuna dönüştüğünde 1 gram madde enerjiye dönüşmüştür.
Gelin bu ünlü formülü hayata geçirelim.
E=mc2
1 gram=0.001 kilogram
c=3.00×10^8m/s
E=0.001 x (3.00×10^8)^2
Ortaya E=9.00×10^13 joule çıkar. Yani 9’un yanına 13 tane sıfır koyun.
Bu kadar enerji, bütün New York şehrine 35 dakika yeter. Yada bir Toyota Corolla ile 33 buçuk milyon kilometre yapabilirsiniz. Başka bir deyişle arabanıza atlayıp, ekvator üzerinde dünya etrafında 836 kez dönebilirsiniz.
Düşünün, sadece cebinize sığacak bir kilo plütonyumu kullanarak, bir gram maddeyi enerjiye dönüştürdüğünüzde oluyor bunlar. Bu arada siz siz olun, bırakın plütonyumu cebinize koymayı, yanına bile yaklaşmayın.
Hiroşima’ya atılan atom bombasının içinde 64 kilo uranyum 235 olsa da, bunun sadece 1 kilogramı parçalanmaya uğradı ve sadece 1 gramı madde enerjiye dönüştü. Radyasyon zehirlenmesinden ölenleri bir kenara bırakırsak, bomba patladığında ilk anda 80 bin kişi ortaya çıkan enerji sonucu hayatını kaybetmişti. Sadece 1g maddenin enerjiye dönüşmesi sonucunda…
Herneyse, büyük atomların parçacık kaybetmesiyle küçük atomlara dönüşmesine yol açan bu nükleer reaksiyona fisyon (fission) diyoruz, bu reaksiyon ile çalışan bombalara da atom bombası yada fisyon bombası.
Nükleer yolculuğumuz burada da bitmiyor.
Büyük atomlarının parçalanması sonucunda ortaya çıkan enerjinin büyüklüğünü gördük. Ancak tabiat ana bize biraz daha fazlasını sunmakta.
Tarih boyunca insanlık güneşin azametini gözlemiş. Bir çok din bu dünyayı aydınlatan ve ısıtan güce tanrısal bir anlam yüklemiş.
İnsanlık ilerledikçe güneşin muazzam enerjisinin kaynağını bilimsel olarak açıklamaya çalışmış.
1868 yılında bir bilim adamı bir güneş tutulması esnasında prizmada kırılan güneş ışınlarının üzerinde sarı bir çizgi gözlemlemiş. Bir ışığı prizmadan geçirdiğinizde, ışığın kaynağındaki değişik elementler beyaz ışığın içindeki bazı kendilerine has renkleri saklarlar - absorbe ederler. Saklanmış renkler yüzünden beyaz ışığın rengi değişir. Bu değişen renklere bakarak kaynakta hangi elementlerin bulunduğunu anlayabiliriz. Buna spektrografi derler.
Ne var ki bu acayip sarı renk dünyada gözlemlenmiş hiç bir elementin ortaya çıkardığı rengine benzemiyordu. Bu yeni element güneşte bulunduğu için, Yunanca’da güneş anlamına gelen “Helios” sözcüğünden türetilmiş helyum ismini aldı.
Gerçekten de helyum, dünya dışında keşfedilmiş ilk element oldu. Sonra dünyada da bulundu elbette.
Helyum enteresan bir elementtir. Başka hiç bir element ile kimyasal reaksiyona girmez. Başka helyum atomları ile bile bağ kurmaz. O yüzden hep gaz halindedir. Sıvı hale getirmek için mutlak sıfıra yakın bir dereceye kadar soğutmanız gerekir. Neyse…
Güneş ışığının spektrografik analizi helyumun yanında bol bol hidrojen de göstermişti. Dünyadaki okyanusların yarısı hidrojen olduğu için fazlasıyla bilinen bu elementin güneşte bulunması pek sürpriz olmamıştı.
Güneşin kaba bir hesapla %75’i hidrojen, %25’i de helyumdu. Güneş enerjisinin kaynağı hidrojen ve helyumla alakalı olmalıydı.
Ama nasıl?
Aritmetik olarak dört hidrojen atomunu - ki her hidrojen atomunun çekirdeği sadece bir protondur - birleştirdiğinizde dört protondan ikisi nötron olur ve iki proton, iki nötronlu bir helyum çekirdeği oluşur. Bu dönüşümün sonucunda toplam maddenin %0.7’si, yani binde yedisi, yada her kilonun yedi gramı enerjiye dönüşür. Başka bir deyişle büyük atomlarının çekirdeklerinin parçalanması sonucu oluşan fisyon reaksiyonunun yedi katı büyüklüğünde bir enerji ortaya çıkar. Bu reaksiyona da füzyon (fusion) denir.
Ancak zaten tek bir protondan oluşan hidrojen atomlarının çekirdeklerini birleştirmek, Tayyip ile Netanyahu’yu yan yana getirmekten daha zordur. Arada nötron, mötron da olmadığı için her iki çekirdekteki pozitif elektromanyetik güç, çekirdekleri birleştirecek güçlü çekim kuvvetlerinin menziline girmeden hidrojen çekirdeklerini deli gibi iter, birbirlerinden ayırır.
Bu itme kuvvetine karşı gelebilecek büyüklükteki güçler ise sadece güneşte bulunur.
Bunlardan ilki güneşin yerçekimidir. Güneş o kadar kütlelidir ki, bu kütlenin merkeze uyguladığı baskı, hidrojen atomlarını her ne kadar nazlansalar da birbirlerine yaklaştırır.
Hidrojen atomlarını birleştiren diğer bir güç ise güneşin merkezindeki sıcaklıktır. Isı, atomları hızlandırır. Güneşin merkezindeki ısı o kadar yüksektir ki, hızlanan hidrojen atomları, elektromanyetik gücün iticiliğini yenip, birleşirler.
Böyle muazzam bir güç elbette enerjiye muhtaç insanlığın ağızını sulandırmıştı. Bundan bir bomba yapıp, milyonları öldürmeyi planlayan askerleri saymıyorum bile. Ancak güneşin merkezindeki koşulları dünyada oluşturmak pek de mümkün değildi.
En başta çekim gücü.
Güneş kadar yerçekimi gücünü elde etmek için, güneşteki kadar maddeyi bir araya getirmek gerekir ki dünya üzerinde böyle bir şeyi hayal etmek bile saçmalık olacaktır. Zaten güneş kadar maddeyi bahçenize yığsanız bile ortaya bir yıldız çıkar ve sizi cayır cayır yakar. Çekim gücünü yapay olarak oluşturabilecek bir yöntem de bilmediğimizden, işimiz sadece hidrojen atomlarını hızlandırmaya kalmıştı.
Unutmayalım, hidrojen atomlarını hızlandırmak, onları ısıtmak demektir. Ancak yine de güneşin merkezindeki sıcaklıkları dünya üzerinde oluşturmak pek pratik değildir.
Bilim adamları öncelikle iki normal hidrojen çekirdeğini, yani iki protonu çarpıştırmak yerine, çekirdeklerinde bir yada iki nötron bulunan döteryum ve trityum isimli hidrojen izotoplarını kullanmayı önerdiler. Fazladan çekirdekte bulunan bu nötronlar, protonların birbirini itme güçlerini azaltıyordu.
Ancak yine de hız, yani ısı gerekmekteydi.
İnsanlığın tilki kafası buna da bir çözüm buldu.
Hidrojen atomlarını bir araya getirip, füzyon reaksiyonunu oluşturmak için, hidrojen atomlarının dibinde bir fisyon bombası patlattılar. Fisyon reaksiyonu, hidrojen atomlarını bir araya getirmek için gerekli ısıyı sağladı ve ilk yapay füzyon gerçekleşti. Füzyon oluşturmak için fisyon reaksiyonunu kullanan bombalara bu yüzden termonükleer bomba derler. Yani içlerinde füzyon bombasını patlatmak için ısı üreten bir fisyon bombasının bulunduğu silahlar. Bu arada bu bombalara niye hidrojen bombası dendiği her halde yeteri kadar açık.
Buradaki tek problem, bu yapay füzyonun kontrol edilemeyecek kadar çok enerjiyi kısa bir zamanda ortaya çıkarması. Bir bomba yapıp, etrafı yakıp, yıkmak için kullanışlı olsa da, bu yöntemle çalışan bir füzyon motorunu mesela arabanıza takamazsınız. Soğuk füzyon, yani enerji elde etmek için mini bir atom bombası patlatmaya gerek duyulmayacak bir füzyon reaktörü için çalışmalar devam ediyor. Başarıldığında dünyada en bol bulunan bir madde ile dünyanın en temiz enerjisi elde edilecek. Ancak gelin konumuz olan cehennem silahlarına geri dönelim.
Mk82 isimli bir bombadan bahsedeyim sizlere.
Dünyanın en çok havadan atılan bombasıdır. 240 kilo yada 500 pound ağırlığındadır. Türkiye dahil hemen her NATO ülkesinde binlercesi bulunur.
Bu bombayı attığınızda bir kaç yüz metrelik bir alanda 240 kilo yada 0.24 ton TNT yani dinamitin patlamasına eşdeğer bir etki elde edersiniz. Mk82 binaları yıkan, yüzlerce insanı öldürebilen bir bombadır.
Şimdi gelin Hiroşima’ya atılan Little Boy isimli atom bombasına bakalım. Little Boy 15 kiloton, yani on beş bin ton TNT gücünde bir bombaydı. Başka bir deyişle 62,500 Mk82 ayarında. Averaj atak konfigürasyonundaki bir F-16’nın 8 Mk82 taşıyacağını düşünürsek, Hiroşima ayarındaki bir saldırı için 7,800 F-16 (sortisi) gerekecekti.
Little Boy 6.5 kilometre yarıçapında bir alanı yerle bir etti ve ilk anda 80 bin insanı öldürdü. Bu karşılaştırmanın sadece enerji bazında yapıldığını hatırlatayım. Little Boy’un yaydığı radyasyonla ölüm oranı ilerleyen zamanlarda 200 bin kişiyi buldu.
Termonükleer, yani hidrojen bombaları ise insanın içini sızlatacak kadar güçlüdürler. Örneğin 5 megatonluk, yani 5 milyon ton TNT düzeyinde bir güce sahip “averaj” bir termonükleer bomba 21 milyon Mk82 yada 333 Little Boy gücündedir. Bir şehri tamamen ortadan kaldırabilir, milyonlarca insanı öldürebilir.
Bombaların ağababası ise bir Rus bombası. İsmi Tsar Bomb - Tsar, Çar demek. Gücü 50 megaton. Yani elli milyon ton TNT, 210 milyon Mk82 yada 3,333 Little Boy düzeyinde. Bir ülkeyi haritadan silebilir.
Nükleer silahlar nedir, ne değildir bir fikrimiz olsun diye bu girizgahı yaptım.
Devam edeceğiz.
Ortaya E=9.00×10^13 joule çıkar. Yani 9’un yanına 13 tane sıfır koyun.
Bu kadar enerji, bütün New York şehrine 35 dakika yeter. Yada bir Toyota Corolla ile 33 buçuk milyon kilometre yapabilirsiniz. Başka bir deyişle arabanıza atlayıp, ekvator üzerinde dünya etrafında 836 kez dönebilirsiniz.
Düşünün, sadece cebinize sığacak bir kilo plütonyumu kullanarak, bir gram maddeyi enerjiye dönüştürdüğünüzde oluyor bunlar. Bu arada siz siz olun, bırakın plütonyumu cebinize koymayı, yanına bile yaklaşmayın.
Hiroşima’ya atılan atom bombasının içinde 64 kilo uranyum 235 olsa da, bunun sadece 1 kilogramı parçalanmaya uğradı ve sadece 1 gramı madde enerjiye dönüştü. Radyasyon zehirlenmesinden ölenleri bir kenara bırakırsak, bomba patladığında ilk anda 80 bin kişi ortaya çıkan enerji sonucu hayatını kaybetmişti. Sadece 1g maddenin enerjiye dönüşmesi sonucunda…
Herneyse, büyük atomların parçacık kaybetmesiyle küçük atomlara dönüşmesine yol açan bu nükleer reaksiyona fisyon (fission) diyoruz, bu reaksiyon ile çalışan bombalara da atom bombası yada fisyon bombası.
Nükleer yolculuğumuz burada da bitmiyor.
Büyük atomlarının parçalanması sonucunda ortaya çıkan enerjinin büyüklüğünü gördük. Ancak tabiat ana bize biraz daha fazlasını sunmakta.
Tarih boyunca insanlık güneşin azametini gözlemiş. Bir çok din bu dünyayı aydınlatan ve ısıtan güce tanrısal bir anlam yüklemiş.
İnsanlık ilerledikçe güneşin muazzam enerjisinin kaynağını bilimsel olarak açıklamaya çalışmış.
1868 yılında bir bilim adamı bir güneş tutulması esnasında prizmada kırılan güneş ışınlarının üzerinde sarı bir çizgi gözlemlemiş. Bir ışığı prizmadan geçirdiğinizde, ışığın kaynağındaki değişik elementler beyaz ışığın içindeki bazı kendilerine has renkleri saklarlar - absorbe ederler. Saklanmış renkler yüzünden beyaz ışığın rengi değişir. Bu değişen renklere bakarak kaynakta hangi elementlerin bulunduğunu anlayabiliriz. Buna spektrografi derler.
Ne var ki bu acayip sarı renk dünyada gözlemlenmiş hiç bir elementin ortaya çıkardığı rengine benzemiyordu. Bu yeni element güneşte bulunduğu için, Yunanca’da güneş anlamına gelen “Helios” sözcüğünden türetilmiş helyum ismini aldı.
Gerçekten de helyum, dünya dışında keşfedilmiş ilk element oldu. Sonra dünyada da bulundu elbette.
Helyum enteresan bir elementtir. Başka hiç bir element ile kimyasal reaksiyona girmez. Başka helyum atomları ile bile bağ kurmaz. O yüzden hep gaz halindedir. Sıvı hale getirmek için mutlak sıfıra yakın bir dereceye kadar soğutmanız gerekir. Neyse…
Güneş ışığının spektrografik analizi helyumun yanında bol bol hidrojen de göstermişti. Dünyadaki okyanusların yarısı hidrojen olduğu için fazlasıyla bilinen bu elementin güneşte bulunması pek sürpriz olmamıştı.
Güneşin kaba bir hesapla %75’i hidrojen, %25’i de helyumdu. Güneş enerjisinin kaynağı hidrojen ve helyumla alakalı olmalıydı.
Ama nasıl?
Aritmetik olarak dört hidrojen atomunu - ki her hidrojen atomunun çekirdeği sadece bir protondur - birleştirdiğinizde dört protondan ikisi nötron olur ve iki proton, iki nötronlu bir helyum çekirdeği oluşur. Bu dönüşümün sonucunda toplam maddenin %0.7’si, yani binde yedisi, yada her kilonun yedi gramı enerjiye dönüşür. Başka bir deyişle büyük atomlarının çekirdeklerinin parçalanması sonucu oluşan fisyon reaksiyonunun yedi katı büyüklüğünde bir enerji ortaya çıkar. Bu reaksiyona da füzyon (fusion) denir.
Ancak zaten tek bir protondan oluşan hidrojen atomlarının çekirdeklerini birleştirmek, Tayyip ile Netanyahu’yu yan yana getirmekten daha zordur. Arada nötron, mötron da olmadığı için her iki çekirdekteki pozitif elektromanyetik güç, çekirdekleri birleştirecek güçlü çekim kuvvetlerinin menziline girmeden hidrojen çekirdeklerini deli gibi iter, birbirlerinden ayırır.
Bu itme kuvvetine karşı gelebilecek büyüklükteki güçler ise sadece güneşte bulunur.
Bunlardan ilki güneşin yerçekimidir. Güneş o kadar kütlelidir ki, bu kütlenin merkeze uyguladığı baskı, hidrojen atomlarını her ne kadar nazlansalar da birbirlerine yaklaştırır.
Hidrojen atomlarını birleştiren diğer bir güç ise güneşin merkezindeki sıcaklıktır. Isı, atomları hızlandırır. Güneşin merkezindeki ısı o kadar yüksektir ki, hızlanan hidrojen atomları, elektromanyetik gücün iticiliğini yenip, birleşirler.
Böyle muazzam bir güç elbette enerjiye muhtaç insanlığın ağızını sulandırmıştı. Bundan bir bomba yapıp, milyonları öldürmeyi planlayan askerleri saymıyorum bile. Ancak güneşin merkezindeki koşulları dünyada oluşturmak pek de mümkün değildi.
En başta çekim gücü.
Güneş kadar yerçekimi gücünü elde etmek için, güneşteki kadar maddeyi bir araya getirmek gerekir ki dünya üzerinde böyle bir şeyi hayal etmek bile saçmalık olacaktır. Zaten güneş kadar maddeyi bahçenize yığsanız bile ortaya bir yıldız çıkar ve sizi cayır cayır yakar. Çekim gücünü yapay olarak oluşturabilecek bir yöntem de bilmediğimizden, işimiz sadece hidrojen atomlarını hızlandırmaya kalmıştı.
Unutmayalım, hidrojen atomlarını hızlandırmak, onları ısıtmak demektir. Ancak yine de güneşin merkezindeki sıcaklıkları dünya üzerinde oluşturmak pek pratik değildir.
Bilim adamları öncelikle iki normal hidrojen çekirdeğini, yani iki protonu çarpıştırmak yerine, çekirdeklerinde bir yada iki nötron bulunan döteryum ve trityum isimli hidrojen izotoplarını kullanmayı önerdiler. Fazladan çekirdekte bulunan bu nötronlar, protonların birbirini itme güçlerini azaltıyordu.
Ancak yine de hız, yani ısı gerekmekteydi.
İnsanlığın tilki kafası buna da bir çözüm buldu.
Hidrojen atomlarını bir araya getirip, füzyon reaksiyonunu oluşturmak için, hidrojen atomlarının dibinde bir fisyon bombası patlattılar. Fisyon reaksiyonu, hidrojen atomlarını bir araya getirmek için gerekli ısıyı sağladı ve ilk yapay füzyon gerçekleşti. Füzyon oluşturmak için fisyon reaksiyonunu kullanan bombalara bu yüzden termonükleer bomba derler. Yani içlerinde füzyon bombasını patlatmak için ısı üreten bir fisyon bombasının bulunduğu silahlar. Bu arada bu bombalara niye hidrojen bombası dendiği her halde yeteri kadar açık.
Buradaki tek problem, bu yapay füzyonun kontrol edilemeyecek kadar çok enerjiyi kısa bir zamanda ortaya çıkarması. Bir bomba yapıp, etrafı yakıp, yıkmak için kullanışlı olsa da, bu yöntemle çalışan bir füzyon motorunu mesela arabanıza takamazsınız. Soğuk füzyon, yani enerji elde etmek için mini bir atom bombası patlatmaya gerek duyulmayacak bir füzyon reaktörü için çalışmalar devam ediyor. Başarıldığında dünyada en bol bulunan bir madde ile dünyanın en temiz enerjisi elde edilecek. Ancak gelin konumuz olan cehennem silahlarına geri dönelim.
Mk82 isimli bir bombadan bahsedeyim sizlere.
Dünyanın en çok havadan atılan bombasıdır. 240 kilo yada 500 pound ağırlığındadır. Türkiye dahil hemen her NATO ülkesinde binlercesi bulunur.
Bu bombayı attığınızda bir kaç yüz metrelik bir alanda 240 kilo yada 0.24 ton TNT yani dinamitin patlamasına eşdeğer bir etki elde edersiniz. Mk82 binaları yıkan, yüzlerce insanı öldürebilen bir bombadır.
Şimdi gelin Hiroşima’ya atılan Little Boy isimli atom bombasına bakalım. Little Boy 15 kiloton, yani on beş bin ton TNT gücünde bir bombaydı. Başka bir deyişle 62,500 Mk82 ayarında. Averaj atak konfigürasyonundaki bir F-16’nın 8 Mk82 taşıyacağını düşünürsek, Hiroşima ayarındaki bir saldırı için 7,800 F-16 (sortisi) gerekecekti.
Little Boy 6.5 kilometre yarıçapında bir alanı yerle bir etti ve ilk anda 80 bin insanı öldürdü. Bu karşılaştırmanın sadece enerji bazında yapıldığını hatırlatayım. Little Boy’un yaydığı radyasyonla ölüm oranı ilerleyen zamanlarda 200 bin kişiyi buldu.
Termonükleer, yani hidrojen bombaları ise insanın içini sızlatacak kadar güçlüdürler. Örneğin 5 megatonluk, yani 5 milyon ton TNT düzeyinde bir güce sahip “averaj” bir termonükleer bomba 21 milyon Mk82 yada 333 Little Boy gücündedir. Bir şehri tamamen ortadan kaldırabilir, milyonlarca insanı öldürebilir.
Bombaların ağababası ise bir Rus bombası. İsmi Tsar Bomb - Tsar, Çar demek. Gücü 50 megaton. Yani elli milyon ton TNT, 210 milyon Mk82 yada 3,333 Little Boy düzeyinde. Bir ülkeyi haritadan silebilir.
Nükleer silahlar nedir, ne değildir bir fikrimiz olsun diye bu girizgahı yaptım.
Devam edeceğiz.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder