Atomu parçalayan ilk kişi kimdi? Bu soruyu yanıtlamak neden zor?

Getty Images Ernest Walton, Ernest Rutherford ve James Cockcroft Cambridge’de birlikte çalışıyorlardı

Donald Trump yemin merasiminde ABD’li bilim insanlarının atomu parçaladığını söylerken, bu kelamlarının internette ateşleyeceği tartışmaları iddia edemezdi.

Tartışmaya katılan birçok kişi bu unvanın İngiliz-Yeni Zelandalılara ilişkin olduğunu savunuyordu. Ne de olsa 1919 yılında Yeni Zelandalı bilim dehası Ernest Rutherford bilimde çığır açan bu muvaffakiyete, o zamanki ismiyle Manchester Victoria Üniversitesi’nde imza atmıştı.

Basitçe bakıldığında bu tez gerçek. Lakin alanın uzmanları için “Atomu parçalayan birinci kişi kimdi?” sorusunun karşılığı neredeyse atomu parçalamak kadar karmaşık. Aslına bakarsanız, parçacık fiziği uzmanı Dr. Harry Cliff’in de dediği üzere, “atomu parçalamak” terimi bile “sorunsal”.

Atom nedir?

Bütün unsurların en temel yapı taşını oluşturan atomlar bir çekirdekten ve çekirdeğin yörüngesinde dönen elektronlardan oluşuyor.

İlk olarak Antik Yunan ideolojisinde tartışılan atomların aslında var olan en küçük parçacıklar olduğu düşünülüyordu. “Atom” ismi de Antik Yunanca “bölünemeyen” sözünden türetilmiş.

John Dalton’ın atom teorisi ile atomlar 1803 yılında bilim alanına giriş yaptılar. Lakin Manchesterlı bilim adamı Antik Yunanlılara hak veriyordu, yani atomların daha kolay ve küçük kesimlere ayrılamayacağı konusunda ısrarcıydı.

Bir öbür Manchesterlı olan Joseph John Thomson neredeyse yüz yıl sonra elektronları keşfetti ve atomun daha da küçük modülleri olduğunu kanıtlamış oldu.

Böylece atomun içindeki parçacıklara yönelik hipotezlerin ve deneylerin de önü açıldı.

• Robert Oppenheimer kimdi, neden ‘Ölüm oldum’ dedi?

Getty Images Ernest Rutherford ‘nükleer fiziğin babası’ olarak anıliyor

Rutherford ne yaptı?

Rutherford atomların tabiatına dair birçok keşifte bulundu ve 1911 yılında meslektaşları Hans Geiger ve Ernest Marsden ile birlikte gezegensel atom modelini ortaya koydu.

Modelde atomların merkezinde olumlu yüklü bir çekirdek olduğunu, etrafındaki yörüngelerde de bir yıldızı turlayan gezegenlere misal elektronların döndüğünü açıkladı.

Rutherford ve grubunun 1914-1919 yılları ortasında Manchester’da yürüttüğü deneylerin “atomu parçalayan” birinci çalışma olduğu savunuluyor.

Rutherford’ın nitrojen gazını radyoaktif parçacıklardan oluşan birçok ışınlara maruz bırakmasıyla gaz dışarı bir “hidrojen çekirdeği tükürdü” ve oksijene dönüştü.

Dr. Cliff, Rutherford ve takımının “bugün proton dediğimiz şeyi,” yani bütün atomların yapı taşı olan parçacıklardan birini bulduklarını söylüyor.

Dr. Cliff’e göre Rutherford’ın keşfettiği şey, “bu çeşit nükleer tepkiler gerçekleştirilebileceği, bir şeyi öbür bir şeye çarptırarak yeni bir şey üretilebileceği” idi.

“Bu daha evvel yapılmamıştı” diyor Dr. Cliff.

Rutherford kendisi de “parçalama” sözünü değil, “dezentegrasyon” sözünü kullanıyordu.

Rutherford Aralık 1917’de yazdığı bir metinde, deneylerinin “çok kıymetli olduğunun sonuçta ortaya çıkacağını” ve “çekirdeğin etrafındaki güçlerin yapısı ve dağılımı hakkında hayli aydınlatıcı” olacaklarını söylüyor.

“Bu sistemle atomu da parçalamaya çalışıyorum,” diye ekleyen Rutherford şöyle devam ediyordu:

“Bir olayda sonuçlar umut verici lakin emin olmak için çok büyük ölçüde iş gerekecek.”

Sonra ne oldu?

Tarihçi Dr. James Sumner, Rutherford’ın çalışmalarının “temel konseptler açısından çığır açtığını” lakin atomu “parçalamaktan” çok “bir elementi öteki bir elemente dönüştürdüğünü” söylüyor.

Ancak Rutherford uzun bir mühlet daha atomlarla çalışacaktı. 1919’da mezun olduğu okula, Cambridge Üniversitesi’ne, Cavendish Laboratuvarı’nın yöneticisi olarak geri döndü ve atom çekirdeğini “parçalamaya” yönelik kasıtlı birinci gayretlere nezaret etti.

Dr. Cliff, Rutherford’ın gözetimi altında öğrencileri John Cockfort ve Ernest Walton’ın 1932’de dünyanın birinci parçacık hızlandırıcılarından birini inşa ettiğini söylüyor ve bu aygıtı “atomu resmen ikiye ayıran” güçlü bir makine olarak betimliyor.

Dr. Cliff, genel anlamda “cesur bir insanın atomu kesimlere ayırması olayı burada oluyor” diye açıklıyor.

Ancak Dr. Sumner bu deneyin “nükleer gücün ve nükleer bombaların önünü açan tıp atom parçalaması” olmadığını ve bunun “biraz daha sonra olacağını” söylüyor.

ABD’li bilim insanları neden hak tez edebilir?

Birçok kişinin atom bilimine dair bilgileri saklı Manhattan Projesi ile bağlantılı, bilhassa de projedeki en kıymetli karakterlerden biri J. Robert Oppenheimer’ın hayatına dair Oscar’lı sinema yapıldığından beri.

ABD’nin araştırma ve geliştirme projesi 1942’de başladığında, atomun gücünü toplayabilecek birinci nükleer silahları üretmeyi hedefliyordu.

Dr. Sumner projenin ABD merkezli ve fonlu olmasına karşın “ulus hudutları ötesinde işbirliği yapan,” dünyanın birçok yerinden bilim insanından oluştuğunu açıklıyor.

Oppenheimer’ın takıma dahil ettiği isimlerden biri de İtalyan fizikçi Enrico Fermi’ydi.

Fermi’nin 1934 yılında Roma’daki deneylerinde atomu birinci kere parçaladığı, çekirdeği iki ya da daha fazla küçük kesime ayırdığı argüman ediliyor.

Getty Images Enrico Fermi, İkinci Dünya Savaşı’nın başlamasıyla İtalya’dan kaçtı ve Chicago’da dünyanın birinci nükleer reaktörünü inşa etti.

Rutherford’ın eski öğrencisi, Alman kimyacı Otto Hahn ile Fritz Strassman dört yıl boyunca Fermi’nin deneylerini tekrarladılar ve 1938 yılına kadar Fermi’nin nükleer fisyonu keşfetmiş olduğunu anladılar.

Fisyon sırasında uranyum ve plütonyum üzere instabil elementlerin çekirdekleri parçalanarak büyük ölçüde güç hür bırakılıyor.

Fermi 1939’da İtalya’dan kaçtı ve Chicago’ya geldikten sonra dünyanın birinci nükleer reaktörünü inşa etti. Bu aygıt denetimli bir nükleer tepki yaratarak uranyum atomlarının daima bölünmesini sağlıyordu.

Bu çalışmalar ile Rutherford’ın evvelki eforları nükleer fisyon sürecini yıkıcı biçimde kullanan atom silahlarının temelini attı.

Dr. Cliff Manhattan Projesi’ni “bu bilimin dünya üzerinde devasa tesiri olacak bir şey üretmek üzere endüstriyelleştirilmesi” formunda betimledi.

Bunların sonucu ne oldu?

Atomu birinci defa kimin parçaladığı bir yana Rutherford, Walton, Cockcroft, Oppenheimer, Fermi, Geiger, Marsden ve başka öncü bilim insanlarının çalışmaları nükleer çağ ile dünya tarihindeki en büyük bilim deneyinin temellerini attı.

Dev bir parçacık hızlandırıcı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) atomları birbirlerine çarpıştırmak ve sonuçları incelemek için 1998 ve 2008 yılları ortasında Alp Dağları’nın altında, yer altında inşa edildi.

LHC sayesinde ‘Tanrı parçacığı’ denen Higgs bozonu üzere keşifler yapıldı ve bilim insanlarının atom altı dünyaya daha derin incelemeler yapması sağlandı.

• CERN: Büyük Hadron Çarpıştırıcısı karanlık maddeyi bulma gayesiyle tekrar çalıştırılıyor

Reuters Rutherford’ın çalışmaları bugün LHC’de kullanılan bilimin oluşumuna katkı sağladı

LHC’ye mesken sahipliği yapan Avrupa Nükleer Araştırmalar Merkezi’nde (CERN) çalışan Dr. Cliff merkezdeki çalışmaların “evreni oluşturan, şimdi keşfetmediğimiz temel parçacıkları” bulmaya odaklandığını söylüyor.

Karanlık maddeyi örnek gösteren Dr. Cliff, bu görünmez gerecin bütün unsurların yüzde 80’ini oluşturduğunu ve “herkesin bu mevzuda bir açıklama bulmak isteyeceğini” söylüyor.

Bu çalışmaların, Rutherford’ın araştırmalarının “bizzat mirası” olduğunu tabir eden Dr. Cliff, bugünkü deneylerin Rutherford’ın “hayal dahi edemeyeceği boyuta” ulaştığını söylüyor.

• Nagasaki’de 78 yıl evvel savaşta kullanılan son atom bombasının hikâyesi
• Oppenheimer’ın anlatılmayan yüzü: Atom bombasının denendiği eyalette kanser olanların hikayesi
• Hiroşima’ya atom bombası atılmasının 79. yılı: ‘Sanki güneş gözlerimin önünde yere düşmüştü’