Daha Derine (Deeper, Deeper, Deeper Still)
Özet: Kozmosun bu bölümünde atomların yapısından, nasıl oluştuklarından ve barındırdıkları sırlardan bahsediyor. Evrendeki pek çok maddenin aslında birbirlerine gerçekten dokunmadığını bunun manyetik kuvvet alanları ile gerçekleştiğini anlatmış. Evrendeki elementlerin nasıl oluştuklarını özetlemiş. Nötrinolar hakkında kısa bilgi verilmiş.
Kozmos Bölüm 6Atomlar: Suyu anlamak için atomların yapısını bilmemiz gerekir. Her su molekülü bir oksijen atomuna bağlı iki hidrojen atomundan oluşur. Bu moleküller birbirlerinin etrafında gezinir durur. Moleküller birbirlerine zayıf olarak bağlanır ve böylece sıvı hal oluşur. Güneş suyu ısıtır moleküller daha hızlı hareket eder ve birbirleri arasında bulunan zayıf bağlar kopar böylece buharlaşma olur.
Her bir yaprakta yada yosun parçasında mikroskobik boyutta stoma adı verilen yüz binlerce ağızcık bulunur. Bitkiler stomalar sayesinde nefes alır. Karbondioksit alır bizim yaşamamız için gereken oksijeni verirler. Bitliler biz olmasak da yaşayabilirler ancak onlar olmazsa bizler ve diğer tüm hayvanlar yok olur. Bitkiler güneş ışığından besin üretir ama biz hayvanlar bunu yapamayız.
Klorofil güneş ışığını enerjiye çeviren moleküldür. Bu işleyişin sırrını çözebilsek yeni bir sanayi devrimi olurdu. Kloraplast su moleküllerini hidrojen ve oksijen atomlarına ayırmak için güneş ışığını kullanır. Şeker üretmek için hidrojeni karbondioksit ile birleştirir ve atık olarak da oksijen salar. (şeker = C6H12O6). Bu olaylar güneş ışığının sağladığı enerji ile gerçekleşir. Güneş ışığı yeşil bir klorofil molekülüne vurunca bir dizi kimyasal tepkime başlatır. Su molekülleri ayrılır ve enerji yüklü elektronlar açığa çıkar. Bu gündüz mesaisinde olan işlemlerdir. Bir de gece gündüz süren bir mesai vardır, bu mesaide de depolanmış güneş enerjisi kullanılır. Açığa çıkan elektronların enerjisi kullanılarak karbondioksit sudaki hidrojenle birleştirilir ve şeker elde edilir. Aslında bunlar çok gelişmiş birer güneş panelidir. Biz insanlar bu işte henüz çok yeniyiz.
Charles Darwin'in Afrika Güvesi Teorisi: Orkideler yer yüzündeki ilk çiçekli bitkilerdendi en çok türü olan da onlardı. Özellikle Madagaskar Kuyruklu yıldız orkidesi Darwin'i büyülemişti. Polenleri çok uzun ince bir uzantının ucunda bulunan bir çiçekti bu. Doğal seçilime dayandırdığı evrim teorisinden hareketle Darwin, Madagaskar adasında bir yerlerde bu orkideden polen toplamaya yetecek uzunlukta hortumları olan uçan böcekler olması gerektiğini öne sürdü. O dönemlerde adada böyle bir canlı gören olmamıştı, ama Darwin bu konuda ısrarcıydı. O zamanlar pek kimse buna inanmadı ama yaklaşık 50 yıl sonra Darwin'in haklı olduğu ortaya çıktı. 1903 de Afrika Güvesi adlı devasa bir pul kanatlı Madagaskar'da keşfedildi. Kuyruklu yıldız orkidesinin kokusuna gelen bu güve tamda Darwin'in tahmin ettiği gibi 30 cm hortumunu kullanarak polenleri topluyordu.
Koku: Aldığımız her koku aslında birer molekül bulutudur. Bu moleküllerin belli şekilleri vardır. Onları soluduğumuzda burnumuzdaki bir dizi alıcı hücreyi harekete geçirirler. Beyne bir elektrik sinyali gönderilir ve beyinde kokuyu tanımlar. Her koku farklı şekillerdeki farklı moleküllerce taşınır ama bir çiçeğin, kamp ateşinin yada gres yağının kokusunu aldığımızda zihnimize sık sık anılar hücum eder. Koku duyumuz beynimizdeki koku sinirleri uyarılınca devreye girer. Bu sinirler amigdalanın yani duygu deneyimlerimizi içeren yapının çok yakınında bulunur. Aynı zamanda anılarımızın oluşumuna yardımcı olan hipokampusa da yakındır. Burnumuzdan beynimize mesaj taşıyan nöron ağı yüz milyarlarca yıllık evrim sürecinde ince ince işlendi. Bizi tehlikeye karşı uyaran yada güvenli bir yere yönlendiren bir hayatta kalma mekanizmasıdır bu. Her kokunun molekülü aslında bir anahtar gibidir. Burnumuz o kokuyu duyduğunda o kokuya özel bir sinirsel mesaj dizisini harekete geçirir ve beynimizde yalnızca o özel mesaja tepki veren kilitli kısmı açarak kokuyu tanımlar.
Demokritos: Evreni öğrenmek ve eylenmek en büyük tutkularıydı. "Partiler olmadan hayat, sonu olmayan bir yola benze" demişti. Her şeyin atomlardan ve boşluklardan oluştuğunu söylemişti. Atomların farklı şekilde birleşmesi ile farklı varlıkların oluştuğunu düşünüyordu.
Karbon Atomu: Karbon özeldir çünkü aynı anca 4 atomla birden bağ kurabilir. Diğer karbon atomlarının yanı sıra pek çok farklı atomla bağ kurabilir. Halkalar ve zincirler meydana getirerek herhangi bir kristalden çok daha karmaşık moleküller oluşturabilir. Başka hiç bir atom bu kadar esnek değildir. Benzer kimyasal özellikleri olan silikon atomları bile karbonla oluşan moleküllerin muhteşem çeşitliliği ile boy ölçüşemez. Protein adı verdiğimiz karbon temelli moleküller yani yaşam molekülleri yüz binlerce atomdan oluşur. Karbon atomları bizler dahil dünyadaki tüm canlıları oluşturan moleküllerin bel kemiğidir.
Temas: Yer yüzündeki gündelik hayatta atom seviyesinde, cisimler asla birbirleri ile temas etmez. Her atomun merkezinde kuvvet çizgileri oluşturan bir elektron bulutu ile çevrili minik bir çekirdek vardır. Atomlar birbirine yaklaştığında elektron bulutları birbirlerini iter. Her atomun kütlesinin %99,9'undan fazlası çekirdeğinde toplanmıştır. Çekirdeğin etrafı görünmez bir güç alanı oluşturan ve tampon görevi gören bir elektron bulutu ile sarılıdır. Elektron bulutunun düzenlenişi elementin doğasını belirler. Dünyanın olağan işleyişinde çekirdekler asla birbiri ile temas etmez. Dokunma hissi, birbirini iten görünmez güç alanlarından kaynaklanır.
Atomun çekirdeği, atomun geri kalanına kıyasla çok küçüktür. Atomu bir katedral olarak düşünürsek çekirdeği içindeki bir toz zerreciği kadardır. Yani atomun büyük kısmı boşluktur.
Atomun Yapısı: Hidrojen atomunun çekirdeğinde tek bir proton bulunur. Etrafındaki bulutlar bu atomun tek elektronunun dolaşabildiği yerlerdir. Çekirdekte iki proton olduğunda protonlar birbirini iter, onları çekirdekte bir arada tutmak için nötron denen partiküller gerekir. Nötronun görevi protonun çekirdek dışına çıkmasını engellemektir. Kuvvetli nükleer çekim güçleri ile protonları zabdederler. Her proton için onları bir arada tutacak kadar nötron gerekir ama bir noktaya kadar, atom çekirdeğine ancak belli sayıda nötron sıkıştırılabilir, fazlası çekirdeği kararsız hale getirir.
Güneş: Güneş o kadar sıcaktır ki atomlarının tamamı hep gaz haldedir. Sıvı ve katı oluşturan bağlar bu sıcaklığa dayanacak kadar güçlü değildir. Göz alıcı akkor gazlar güneşin yüzeyinin altında oluşan manyetik güç alanının çizdiği yolu izler. Muazzam çekim gücü, atomları sıkıştırdığı için sıcaklık bu kadar yüksektir. Bu çekimin enerjisi hareket eden atom enerjisine dönüşür ve ısı açığa çıkar. Güneşin derinliklerine indikçe sıkışma da artar sıcaklık da. Güneşin merkezinde atomlar o kadar hızlı hareket eder ki çarpıştıklarında kaynaşırlar ve çekirdekleri temas eder. Güneş kendi çekim gücünün bir arada tuttuğu bir nükleer füzyon re aktörüdür. İçe doğru çekimi ve sıcak gazların dışa doğru itimi sayesinde dengede kalır. Bu denge milyarlarca yıldır sürüyor. Güneşin merkezinde hidrojenle helyumun füzyon tepkimeleri sayesinde fotonlar halinde nükleer enerji açığa çıkıyor. Bu ışık partikülleri yüzeye yükselir ve güneş ışığı olarak görünür. Helyum, güneşin nükleer fırınının külleridir. Çekirdek sıcaklığı 15 milyon derece kadardır Bu sıcaklık hidrojen füzyonu için yeterlidir ancak helyum füzyonu için yetersizdir.
Galakside büyüklüğü ve çekim kuvveti daha fazla olan yıldızlar da vardır. Bu yıldızlarda helyum, füzyon sayesinde karbon ve oksijen gibi daha ağır elementlere dönüşür. Yaşlandıklarında bu elementleri yavaşça uzaya salarlar. Daha büyük yıldızlar süper nova patlamalarıyla hızlı yaşayıp genç ölürler. Galaksimizde 100 yılda bir bu tür yıldızlar süper novaya dönüşürler. Bu patlamalarla oluşan sıcaklık güneşin merkezindekinden çok daha yüksektir. Demir gibi elementleri daha ağır elementlere dönüştürüp uzaya püskürtecek kadar yüksek. Bir süper nova patlaması içinde bulunduğu galaksinin tümünden bile parlaktır ama o kadar ışık, patlamada ortaya çıkan enerjinin sadece %1 i dir. Enerjinin geri kalanı kozmosun en yaygın ve en gizemli parçacıklarına geçer. O gizemli parçacıklar nötrinolardır.
Nötrino: Nötrinoların izini sürebilmek son derece büyük çaba gerektirir. Japonların yer altında bulunan süper kamioka nötrino (Super Kamiokande Neutrino) dedektörü dünya yüzeyinin yaklaşık 800 metre altında bulunur. Damıtık suyu çevreleyen çok sayıdaki ışık dedektörü sadece nötrino yakalamak için kurulmuş bir tuzaktır. Çoğunlukla uzaydan gelen protonlar ve elektronlardan oluşan kozmik ışınlar yukarıdaki kayalardan geçemez ama nötrinolar için madde engel değildir. Bir nötrino 100 ışık yılı mesafe çeliği hiç yavaşlamadan geçebilir. Nötrinolar madde ile neredeyse hiç etkileşime girmez. Bir nötrinonun sıradan bir maddenin parçacığı ile çarpıştığı nadir zamanlarda halka şeklinde hayaletimsi bir ışık parlaması meydana gelir. Hemen hemen hiç ağırlığı olmayan bir parçacıktır. Bir elektronun kütlesi bile nötrünonunkinden 1 milyon kat fazladır. 1987 de büyük macellan bulutundaki süper nova patladığında (büyük macellan bulutu, komşu bir gök adamızdır.) dev nötrino dedektörüne mavi bir ışık dalgası tüm odada yayıldı. Büyük macellan bulutu güney yarım kürede kalıyor, yani nötrinoların bu dedektöre ulaşabilmesi için üstteki 800 metrelik kayalıkları değil, altta kalan binlerce kilometrelik kaya ve demir katmanından geçmesi gerekir. Ama en ilginci bu nötrinoların dünyaya süper novanın ışığından 3 saat önce ulaşmış olmasıdır.
Ölmek üzere olan dev bir yıldızın içinde patlamalar olmaya başlar. Bunlar neticesinde oluşan nötrinolar saniyeler içinde üst katmanlardan ışık hızına yakın bir hızla geçip giderler. Ama patlayan gazın şok dalgası ışık hızının on binde biri hızla merkezden ayrılır. Ardından yıldızın yüzeyine ulaşır. Böylece yıldız süper novaya dönüşür. Yani patlamanın yüzeye ulaşması için saatler gerekirken nötrinolar maddelerden geçebildiği için saatler öncesinden yola koyulmuştu.
Nötrinoların varlığını öne süren kişi Wolfgang Pauli'dir. Enerjinin korunumu yasasını kurtarmak için bir parçacık aramaya koyuldu. Bazı radyoaktif atomlarda çekirdeğin kendiliğinden bir elektronu dışarı attığını gördüler. Bu atomu başka bir elemente dönüştürüyordu. Kaçan elektronun enerjisi ile yeni elementin enerjisinin toplamı, orijinal çekirdekteki enerjiden az çıkıyordu. Ama bilimsel yasa enerji yaratılamaz ve yok edilemez diyordu. 1930 yılında Wolfgang Pauli, kayıp enerjiyi alıp götüren keşfedilmemiş bir parçacık olması gerektiğini öne sürdü. O dönemde Pauli, böyle bir parçacık çok küçük, hızlı ve hareketli olacağından asla tespit edilemez diye düşünüyordu. Bir nesil sonra nükleer reaktörden çıkan radyasyon ile Pauli'nin nötrinoları keşfedildi.
0 Yorumlar