KÜÇÜK
SİMYA MERKEZİ : GÜNEŞ
|
|
Küçük Simya Merkezi: Güneş
Üstte anlattığımız helyum-karbon dönüşümü,
kırmızı devlerin simyasıdır. Bizim Güneşimiz gibi
daha küçük yıldızlarda ise, daha mütevazi bir simya
işlemi gerçekleşir. Başta da belirttiğimiz gibi,
Güneş, hidrojen atomlarını helyuma dönüştürür ve
sahip olduğu enerjiyi de bu nükleer reaksiyondan
elde eder. Güneş'teki bu
nükleer reaksiyon da, bizim yaşamımız için en
az kırmızı devlerdeki reaksiyon kadar zorunludur.
Dahası, Güneş'teki nükleer reaksiyon da, kırmızı
devlerdeki kadar "ayarlanmış bir iş"tir.
Güneş
gerçekte dev bir nükleer reaktördür.
Sürekli olarak hidrojen atomlarını
helyuma dönüştürür ve bu sayede
ısı enerjisi üretir. Ancak önemli
olan, Güneş’in içindeki
bu reaksiyonların olağanüstü bir
hassasiyetle ayarlanmış oluşudur.
Reaksiyonları belirleyen kuvvetlerdeki
en ufak bir farklılık, Güneş’in
ya hiç yanmamasına, ya da birkaç
saniye içinde havaya uçmasına
neden olacaktır. |
|
Güneş'teki nükleer reaksiyonun
ilk elementi olan hidrojen, daha önce de belirttiğimiz
gibi evrendeki en basit elementtir. Çekirdeğinde
sadece tek bir proton yer alır. Helyumun çekirdeğinde
ise iki proton ve iki nötron bulunur. Güneş'te
gerçekleşen işlem ise, dört hidrojenin birleşip
bir helyum yapmasıdır. Bu işlem sırasında çok
büyük bir enerji açığa çıkar. Dünya'ya gelen ısı
ve ışık enerjisinin neredeyse tamamı, Güneş'in
içindeki bu nükleer reaksiyonla oluşmaktadır.
Ancak, aynı kırmızı devlerde olduğu
gibi, bu nükleer reaksiyon da aslında pek beklenmedik
bir işlemdir. Rastgele etrafta gezen dört atomun
bir araya gelip bir anda helyum yapmaları mümkün
değildir. Bunun için, yine aynı kırmızı devlerde
olduğu gibi, iki aşamalı bir işlem gerçekleşir.
Önce iki hidrojen birleşir ve bir proton ve bir
nötrona sahip bir "ara formül" meydana getirirler.
Bu ara formüle "dötron" adı verilir.
GÜNEŞTEKİ HASSAS REAKSİYON
|
Tek
protonlu hidrojen çekirdekleri
|
İki
proton ve iki nötronlu
helyum çekirdekleri
|
|
1) Güneş'te dört ayrı hidrojen
çekirdeği birleşip tek bir helyum
oluşturur. (yandaki şekil)
2)
Ama bu iki aşamalı bir işlemdir.
Önce iki hidrojen birleşir ve
"dötron" çekirdeği ortaya çıkar
(sol alttaki şekil)
3)
Ancak eğer güçlü nükleer kuvvet
birazcık bile daha güçlü olsa,
bu kez dötron yerine "di-proton"
oluşacaktır (sağ alttaki şekil)
Bu durumda ise, nükleer yapı aniden
değişecek ve Güneş birkaç saniye
içinde korkunç bir patlama ile
havaya uçacaktır. Birkaç dakika
sonra ise tüm Dünya korkunç alevlerle
yanıp kömürleşecektir. |
Tek protonlu
hidrojen çekirdekleri
|
Bir proton
ve bir nötrona sahip "dötron"
çekirdeği |
|
Tek protonlu
hidrojen çekirdekleri
|
Bir
proton ve bir nötrona
sahip "dötron" çekirdeği
|
|
|
Peki dötronu birarada tutan,
iki ayrı atom çekirdeğini birbirine yapıştıran kuvvet
nedir? Bu kuvvet, "güçlü nükleer kuvvet"tir. Evrenin
en büyük fiziksel kuvveti budur. Yerçekiminden milyar
kere milyar kere milyar kere milyar kat daha güçlüdür.
Bu gücü sayesinde iki hidrojen çekirdeğini birbirine
yapıştırabilmektedir. Ancak
araştırmalar göstermiştir ki, güçlü nükleer kuvvet,
bu işi yapmaya ancak yetebilmektedir. Eğer şu
anda sahip olan değerinden biraz bile daha zayıf
olsa, iki hidrojen çekirdeğini birleştiremeyecektir.
Yan yana gelen iki proton, hemen birbirlerini
itecekler ve böylece Güneş'teki nükleer reaksiyon
başlamadan bitecektir. Yani Güneş hiç var olmayacaktır.
George Greenstein, bu gerçeği "eğer güçlü nükleer
kuvvet birazcık bile daha zayıf olsaydı, o zaman
Dünya'nın ışığı hiçbir zaman yanmayacaktı" diye
açıklar.
Peki acaba güçlü nükleer kuvvet
birazcık daha güçlü olsa ne olur? Bu soruya cevap
vermeden önce, iki hidrojenin bir dötrona dönüşmesi
işlemine bir daha bakalım. Dikkat edilirse, bu
işlemin iki ayrı yönü vardır: Önce bir proton,
yükünü kaybederek nötrona dönüşmektedir. Sonra
da bu nötron bir başka protonla birleşip dötron
atomunu oluşturmaktadır. Birleşmeyi sağlayan güç,
belirttiğimiz gibi güçlü nükleer kuvvettir. Protonu
nötrona dönüştüren güç ise bundan farklıdır; bu
"zayıf nükleer kuvvet"tir. Zayıf nükleer kuvvetin
bir protonu nötron haline getirmesi yaklaşık 10
dakika sürer. Bu, atom düzeyinde çok uzun bir
süredir ve Güneş'teki nükleer reaksiyonun "yavaş
yavaş" sürmesini sağlar.
Şimdi bu bilgi üzerine tekrar aynı
soruyu soralım: Eğer güçlü nükleer kuvvet birazcık
daha güçlü olsa ne olur? Eğer böyle olsa, Güneş'teki
reaksiyon tamamen değişecektir. Çünkü bu durumda,
zayıf nükleer kuvvet tamamen devre dışı kalacaktır.
Güçlü nükleer kuvvet, bir protonun 10 dakika içinde
nötrona değişmesini beklemeden, anında iki protonu
birbirine yapıştıracaktır. Bunun sonucunda da
dötron yerine iki protonlu tek bir atom çekirdeği
oluşacaktır.
Ortaya çıkacak olan bu yapıya bilim
adamları "di-proton" adını verirler. Gerçekte
böyle bir şey yoktur, bu hayali bir elementtir.
Ama eğer güçlü nükleer kuvvet biraz daha güçlü
olsa, o zaman Güneş'in içinde di-proton ortaya
çıkacaktır. Bu ise "yavaş yavaş" yanmakta olan
Güneş'in yapısını tamamen değiştirecektir. George
Greenstein, "güçlü kuvvetin biraz daha güçlü olması
durumunda" olacakları şöyle açıklar: Güneş böyle bir durumda tamamen değişecektir,
çünkü artık Güneş'teki reaksiyonun ilk aşaması
dötron üretimi değil, di-proton üretimi olacaktır.
Zayıf nükleer kuvvetin rolü ortadan kalkacak ve
sadece güçlü nükleer kuvvet devreye girmiş olacaktır...
Ve bu durumda Güneş'in yakıtı aniden çok çok etkili
bir yakıt haline gelecektir. O kadar iyi bir yakıttır
ki bu, Güneş ve ona benzer diğer tüm yıldızlar,
birkaç saniye içinde havaya uçacaktır.Güneş'in
havaya uçması ise, birkaç dakika sonra tüm Dünya'yı
ve üzerindeki tüm canlıları alevlere boğacak,
mavi gezegen birkaç saniye içinde kömür haline
gelecektir. Ama güçlü nükleer kuvvetin gücü, tam
olması gerektiği düzeyde olduğu için, Güneşimiz
dengeli bir nükleer reaksiyon gerçekleştirir ve
"yavaş yavaş" yanar.
Tüm bunlar, güçlü nükleer kuvvetin
gücünün, tam insan yaşamına imkan verecek biçimde
ayarlanmış olduğunu göstermektedir. Eğer bu ayarlamada
bir hata olsaydı, Güneş gibi yıldızlar ya hiç
var olmazlar, ya da oluştukları andan çok kısa
bir süre sonra korkunç birer patlamayla yok olurlardı.
Bir başka deyişle, Güneş'in yapısı
da rastlantısal, amaçsız bir yapı değildir. Aksine,
Allah, "güneş ve ay, belli bir hesap iledir"
ifadesiyle (Rahman Suresi, 5) Kuran'da bizlere
bildirmiş olduğu gibi, bu yıldızı insanın yaşamı
için özel bir şekilde yaratmıştır.
Protonlar ve Elektronlar
Buraya kadar incelediklerimiz, atom çekirdeğini
etkileyen kuvvetlerin dengesiyle ilgiliydi. Ancak
atomun içinde, hala değinmediğimiz çok önemli bir
denge daha vardır. Bu, atom çekirdeği ile dışındaki
elektronlar arasındaki dengedir. Elektronların,
çekirdeğin etrafında sürekli olarak döndüklerini
biliyoruz. Bunun nedeni, elektrik yüküdür. Bütün
elektronlar eksi (-) elektrik yükü ile yüklüdürler,
bütün protonlar ise artı (+) yüküyle. Ve fiziksel
olarak zıt kutuplar birbirini çeker, aynı kutuplar
birbirini iter. Dolayısıyla atomun çekirdeğindeki
artı yükü, elektronları kendine doğru çeker. Bu
nedenle elektronlar, hızlarının kendilerine verdiği
merkez-kaç gücüne rağmen, çekirdeğin etrafından
ayrılmazlar.
Atomların bu elektriksel yükle
ilgili olarak çok önemli bir de dengeleri vardır.
Merkezde ne kadar proton varsa, atomun dışında
da o kadar elektron olur. Örneğin oksijen atomunun
merkezinde 8 protonu vardır ve dolayısıyla 8 tane
de elektronu bulunur. Bu sayede atomların elektriksel
yükü dengelenir.
Bunlar çok temel kimya bilgileridir.
Ancak bu bilgiler içinde çoğu kimsenin dikkat
etmediği bir nokta vardır: Proton, elektrondan
çok daha büyüktür. Protonun hacmi de, kütlesi
de, elektrondan çok daha fazladır. Eğer bir büyüklük
karşılaştırması yapmak gerekirse, aralarındaki
fark, bir insanla bir fındık arasındaki fark gibidir.
Yani elektronla protonun pek "dengeli" bir fiziksel
yapıları yoktur.
Ama elektrik
yükleri birbirinin aynıdır!
Birisi artı elektrik
yüküne, öteki eksi elektrik yüküne sahiptir, ama
bu yüklerin şiddeti birbiriyle tamamen eşittir.
Oysa bunu zorlayan hiçbir neden yoktur. Aksine,
fiziksel olarak beklenmesi gereken durum, elektronun
elektrik yükünün çok daha az olmasıdır.
Peki acaba
durum böyle olsaydı, yani proton ve elektronun
elektriksel yükleri eşit olmasaydı ne olurdu?
Bu durumda evrendeki tüm atomlar,
protondaki fazla artı elektrik nedeniyle, artı
elektrik yüküne sahip olacaklardı. Bunun sonucunda
da evrendeki her atom birbirini itecekti.
Acaba bu durum şu an gerçekleşse
ne olur? Evrendeki atomların her biri birbirini
itse neler yaşanır?
Yaşanacak olan
şeyler çok olağandışıdır. Öncelikle sizin bedeninizde
yaşanacak olan değişikliklerle başlayalım. Atomlardaki
bu değişiklik oluştuğu anda, şu anda bu kitabı
tutan elleriniz ve kollarınız bir anda paramparça
olurlar. Sadece elleriniz ve kollarınız değil,
gövdeniz, bacaklarınız, başınız, gözleriniz, dişleriniz,
kısaca vücudunuzun her parçası bir anda havaya
uçar. İçinde oturduğunuz oda, pencereden gözüken
dış dünya da bir anda havaya uçar. Yeryüzündeki
tüm denizler, dağlar, Güneş Sistemi'ndeki tüm
gezegenler ve evrendeki bütün gök cisimleri aynı
anda sonsuz parçaya ayrılıp yok olurlar. Ve bir
daha da evrende hiçbir gözle görülür cisim var
olmaz. Evren dediğimiz şey, sürekli olarak birbirlerini
iten atomların karmaşasından ibaret olur.
Peki acaba
bu mutlak felaketin yaşanması için, elektron ve
protonun elektrik yüklerinde ne kadarlık bir dengesizlik
oluşması gerekir? Yüzde bir farklılık olsa yine
de bu felaket yaşanır mı? Yoksa kritik sınır binde
bir midir? George Greenstein, The Symbiotic Universe
(Simbiyotik Evren) adlı kitabında bu konuda şunları
söyler:
Eğer iki elektrik
yükü 100 milyarda bir oranında bile farklılaşsaydı,
bu, insanlar, taşlar gibi küçük cisimlerin parçalanmasına
yetecekti. Dünya ve Güneş gibi daha büyük cisimler
içinse, bu denge daha hassastır. Gök cisimlerinin
ihtiyaç duyacakları denge, milyar kere milyarda
birlik bir dengedir.
Bu denge
de bize bir kez daha ispatlamaktadır ki, evren,
rastgele ortaya çıkmamış, belirli bir amaca
yönelik olarak düzenlenmiştir. Astrofizikçi
W. Press'in Nature dergisindeki bir makalesinde
yazdığı gibi, "evrende, akıllı yaşamın gelişmesini
destekleyen büyük bir tasarım bulunmaktadır".
Ve elbette her tasarım,
bilinçli bir "tasarlayıcı"nın varlığını ispatlar.
Tüm evreni yoktan var edip, sonra da onu dilediği
biçimde tasarlayıp düzenleyen yegane kudret ise,
elbette ki Kuran'daki ifadeyle "tüm alemlerin Rabbi" olan Allah'tır.
Kuran'da belirtildiği gibi, Allah, göğü bina etmiş,
sonra ona belli bir düzen vermiştir. (Naziat Suresi, 27-28) Evrendeki
cisimlerin üstte incelediğimiz olağanüstü dengeler
sayesinde kararlı bir şekilde durmaları ise, Allah'ın
yaratışındaki kusursuzluğu gösteren bir delildir.
Kuran'da bildirilmiş olduğu gibi,
"Göğün ve yerin O'nun emriyle
durması da, O'nun ayetlerindendir".
(Rum Suresi, 25)
|