Catalog

FİZİK UZAY Kozmoloji nasıl gelişti? Doğanın insanın dışında var olduğu anlayışı ile birlikte bilim ileri doğru büyük bir atılıma geçti... Halıl Kırbıytk* stronomı bılımı ınsanlık tarıhı kadar eskıdır Insanlıgın, bılım ala nındakı ılk uqraşısı da astronomı olmuştur Ancak kozmoloji, eskı Yu nan'da doganın keşfıyle gelışmıştır Doğanın keşfınden anladığımız şudur Doğa, evrensel sıstemı temsıl eden kozmozdan ayrı olan ınsan tarafından çahşılabılır veya ıncelenebılır Kozmoz veya evren nosyonu sadece fıkrıdır Evrenın dışına çıkıp evrenı ızlo yemeyız fcvren bır uzay ıçınde değıldır Evren her şeyı ıçermektedır Matematikçıye gore tum kumelerın kumesı, fizikçiye göre hor turlu maddı varlık ve olay yaratan kuvvet alanı, astronoma göre ıse her şeyın kendı nı gosterdıgı bır sıstemdır Kısaca evren her turlu varlığı ıçeren bır uzaydır Evrenın, ınsan dışında var olduğu ve sıstemın dışından ıncelenıp çalışılabılecegı fıkrı evrenle ıl gılı bılgılerı nasıl edındığımız uzerınde çok derın etkıler yapmıştır Doğanın ınsan dışında var olduğu anlayışından sonradır kı modern bılımde çok hızlı ılerleme kaydedılmıştır Hepımız, bır zamanlar yıldızların ıçınde olan ve bellı bır sureçten geçen kozmık maddenın bır parçasıyız Insanoğlu, sadece son kırk yıldır bu gerçegın farkındadır Evrenın başka yerlerındekı madde ne ıse, bız de aynı maddeden oluşmuşuz Modern astrofızık ve koz molo|i boyle bır anlayış deçjışıklığınden sonra hızlı bır gelışme gostermıştır Bu anlayışla gelışmelere onculuk eden bılım adamları, N. Kopernik (14731543), G. Galilei (1564 1642), J.Kepler (15711630) ve son olarak I.Nevvton'dur (1642 A Ilk deneysel sonuç 1919 yılında geldı O yıl guneş tutulması sırasında, tanınmış Ingılız astronomu Sîr A.S. Eddington, ışıgın, Guneş'ın yanından ge çerken, Guneş'ın kutlesel çekımınden dolayı, yolunu değıştırecegını ve eğrı bır yol boyunca yoluna devam edecegını ve bunun olçulebıleceğını goster mıştır Soz konusu deney, ışığın uzayda dogrusal bır yol boyunca değıl, fa kat bır eğrı boyunca hareket ettığını gostermıştır Şuphesız, olay Guneş sıstemı ıçınde yerel bır olaydı Fvrensel boyutta degıldı Ancak, genel gorecelık kuramının, maddenın uzay pgrılıgı yaratacagı ongorusunun ılk ıspatı olmuştur Evrenın, genış anlamda eğrılığının olçulmesı gırışımlerı gozlenen galaksıle buluşu kozmık mıkrodalga arka fon ışınımıdır Sozu edılen ışınım, 1965 yılında, Amerıka'da Bell Telefon Laboratuvarı'nda çalışan ıkı fızıkçı tarafından tesadufen keşfedılmıştır. A.A. Penzias ve R. Wilson ısımlı fızıkçıler radyo ol çumlerı yaparken arka fon mıkrodalga ışınımında fazlalık olduğunu ve bunun uzaydan eş yönlu olarak qeldığını goruyorlar Buldukları sonucu kuramsal fızıkçılerle tartıştıktan sonra, bunun 3 kelvın derecelık sıcaklıga karşı gelen ışınım olduğunu buluyorlar Bu keşfı yaptıklarındd, boyle bır ışınımın varlığı nın 1948 yılında Alpher, Bethe ve Gamow tarafından ongorulduğunu bılmı yorlardı Uç fızıkçı, Buyuk Patlama sırasında çıkmış olan kozmık ışınımın, evrenın genışlemesınden dolayı soğuyacagını ve şu anda duşuk bicaklıklar da ve radyo dalgalarında gozlenebılecegını hebaplamibtı Bu keşıf Buyuk Patlama evren modelıne en buyuk desteğı vermıştır O Büyük patlama Uzay ve zamanın yaratılı şının ılk bırkaç mıkro sanıyesınde evrende çok yuksek enerjılı parçacıklar vardı Yaratılıştan yaklaşık bır sanıye sonra, notrıno, posıtron ve elektron denızı dı yebıleceğımız ortamda notron ve protona bozundular Yaklaşık ılk 500 sanıyede evrendekı maddenın yuzde yırmıbeşı doteron, helyum ve lıtyuma donuştu Evrendekı dığer tum ağır elementler sonradan, yıldızların ıçınde oluştu. Evren 300 bın yıl yaşına gırdığı zaman sıcaklığı 3000 kelvın derece cıvarında ıdı Bu sıcaklıklarda bıldığımız notr madde oluşur Çekımsel kuvvet daha etkın olur ve once galaksı kumelerı oluşur Artık o noktadan bu gune her şeyı çok lyı bıldığımızı duşunuyoruz Belır tılmesı gereken önemli nokta, bugun evrende gozledığımız helyum mıktarını (toplam kutlenın yuzde yır mıbeşı) Buyuk Patlama'nın ılk dakıkalarında yapabılıy or olmamızdır Sonuç olarak, Buyuk Patlama modelını destekleyen uç buluş şunlardır: Evrenın genışlemesı, mık rodalga arka fon ışınımının keşfı ve bugun gozledıgımız helyumu Buyuk Patlama'nın ılk dakıkalarda urptmesıdır Evrenın geleceğı nasıl olacak"? Bu evrenın geleceğı ıçındekı madde mıktarına baglıdır Başka bır deyışle evrenı geometrısı, ıçerdığı madde ıle tayın edılebılecektır Bugun gozledığımız madde veya yukarda bahsedılen yavaşlama hızının olçumlerı ıle karar verırsek, evren hıç durmadan genışleyecek, hıçbır zaman durmayacak ve kapanmayacak Ancak, son yıllarda yapılan bazı gozlemler teknık yetersızlıkler nedenıyle henuz goremedığımız madde varlığına ışaret etmektedır Eğer henuz goremedığımız bu maddeyı gorebılır ve bunun yeterlı olduğunu bulursak evrenın ge ometrısı kapanacak, buyuk çokuntu başlayacak ve tekrar başa, başka bır Buyuk Patlama'ya donecegız Henuz kesın bır şey soyleyemıyoruz Buyuk Patlama ıle ılgılı bu kuramlar, ınsanoğlu ıçın evren hakkında fıkır yurutme yollarıdır, çunku boyle duşuncelerden hareketle evren hakkında kabul edılebılır sonuçlar çıkarabılıyoruz Prof. Or. Fen Edebiyat Fakültesi Dekanı ODTÜ 1727) Gözlemsel kozmoloji Gözlemsel kozmolojı uzerındekı çalışmalar bu yuzyılın başlarında hız ka zanmıştır Evren soz konusu oldugunda temel bırım artık yıldızlar değıl, yaklaşık yuz mılyar yıldızın bır araya gelerek oluşturduğu samanyoluna benzer galaksılerdır Yüzyı lımızın başında galaksıler keşfedıldı Buyuk teleskopların yapılmasıyla gozlemler daha da lyıleştı E Hubble 1929 yılında evrenın genışledığını keşfettı Gozledıgı galaksılerı sayarak uzayda homoıen dağıldığını gosterdı 1936 yılında evrenın eğrılığını olçmeye çalıştı 1949 yılında, Ayna çapı 5 metre olan Palornar, "Hale" teleskobunun tamam lanmasıyla yenı bır donem başladı Gerçekte, evrenın eğrılığının olçulmesı ılk kez 1900 yılında Karl Schvvarzchıld tarafından denenmıştır Bu denemede başarısız olunmuştur çunku evrenın gerçek boyutları o zaman bılınmıyordu Olçumlerde yıldızlar kullanıldı Bu nedenle başarısız olunmuştu Yıldızlar çok yakın cısımlerdı Onların yerıne, evrenın çok uzak koşelerınde gorulebılen galdksıler kulldnılmalıydı Ancak o qunlerde galaksıler bılınmıyordu Astronomlar bu tur denemelerden yılrna dılar Evrenın geometrısının veya eğrılığın ışın esasını teşkıl ettığını duşunuyorlardı rın sayımlarını ıçerır Fakat bu yontem, yıldız evrımlerınden etkılenır Yıldız evrımı konusu ıse 195O'lı yıllara kadar lyı bılınmıyordu Bu nedenle astronomlar, yenı ve farklı bır yontemın bulunması gereğı uzerınde duruyorlardı Nıhayet boyle bır yontem bulundu Evrenın eqrılığı, evrenın genışleme hızındakı ya vaşlamanın gozlemlenmesıyle olçulebıhrdı Üç önemli buluş Evrenın genışledıgı 1929 yılında Hubble tarafından keşfedılmıştı Keşıf şunu gosterıyordu Evrendekı cısımle rın bıze gore uzaklıkları arttıkça bızden uzaklaşma hızları da artıyordu Genışlemenın zamana bağlı olduğu gosterıldı Evrendekı var olan maddenın çe kımsel etkısınden dolayı genışleme yavablıyor Çekımsel kuvvet, yenışlemeyı frenlıyor Bu yavaşlamayı olçebılırsek evrendekı kutle mıktarını bulabılırız Kutle uzayı eğrıleştıreceğınden, uzay zaman eğrılığı de buradan çıkarıldbılır Modern kozmoloıının ikinci önemli nyıllar boyunca 100 mılyon santıgrat gıbı yuksek ısılarla çalışan bılım adamları sonunda nukleer bırleşım reaktorlerı ıçındekı yakıtın kendı kendısını ısıttığını kanıtladılar Prınceton Unıversıtesı'ndekı Tokamak Bırleşım Deneme Reaktorunde yapılan deneyler plazmadakı bırleşım tepkımelerı sırasında ortaya çıkan enerjının bır bolumunun yenıden plazmaya gerı donerek tepkımeye ıvme kazandırdıgını gosterıyor Bırleşım konusunu araştıran bılım adamlarının hedefı, hafıf elemanların çe kırdeklerının bırleşerek yoğun bır ısının ortaya çıkmasına neden olan ve guneşe guç veren tepkımelerın yenıden gerçekleştırılmesıne çalışmaktır Bırkaç yıl oncesıne dek, araştırmacılar deneylerınde ılerde tıcarı reaktorler de kullanılacak ve eşıt oranlarda hıdrojen, deuterıum ve trıtıum ızotoplarını ıçeren yakıt karışımlarını kullanmaktan hep kaçınmışlardır Deuterıum ve trıtıumun bırleşmesınden ortaya aygıtı aydınlatan notronlar çıkar Bılım adamları yalnızca sıcak plazmanın ıncelenmesıyle ılgıli olduklarından, ayrıca bır de ışınım sorunlarıyla uğraşmaktan kaçınmışlardır Ancak, 1993 yılında ön deneyler tamamlanınca araştırmacılar artık gerçek bırleşım yakıtını denemeye hazırdırlar. Bılım adamları 10,7 megavata ulaşarak çeşıtlı plazma koşullarını denedıler. Gelgelelım, deneylerını yaptıkları ve gazların ısıtılarak guçlu manyetık alanlar ıçınde plazmaların oluşturulduğu tokamak adlı kapların yalnızca enerjı salmaları yeterlı olmamaktadır Bunların yanmayı surdurmelerı ıçın, tıpkı bır mumun alevı gıbı, plazmayı da ısıtmaları gerekmektedır Deuterıum trıtıum tepkımelerı duru munda, bırleşme sonucunda ortaya çıkan enerjı yuklu alfa parçacıklarının plazma ıçınde kalmaları ve enerjılerını elektronlara aktararak karışımı ısıtmaları gerekır Bırleşım ıle ılgılı araştırmaların başladıgı 5O'lı yıllardan bu yana, alfa parça cıklarının plazmayı ısıttığı kabul edılmıştır Ancak bu goruşe hıçbır kanıt getırıl medığı gıbı, bırleşımın plazmanın dengesını bozacağı yolunda kuşkular da olmuştur 1993 yılından berı surdurulen daha kapsamlı araştırmalar sonucunda, alfa parçacıklarının dengeye herhangı bır etkı yapmadan ısı urettıklerı, eşıt oranlar da deuterıum ve tırıtıum karışımının plazma ıçındekı elektronların ısısında 5 ıle 7 mılyon derecelık bır artış yarattığı artık kesınlık kazanmıştır Isının başlan gıçta 90 mılyon derece olduğu duşunulduğunde bu hıç de onemlı bır artış sayılmadığı gıbı, bırleşım tepkımelerının kendı kendılerıne yeterlı oldukları "ateşleme" ısısının da çok uzagındadır Geçtığımız yıl Tokamak Bırleşım Deneme Reaktorundekı guç çıkışını ıkı katına çıkartabılecek yenı bır manyetık alanlar kumesı denendı Kımı bılım adamları bu yenı kumenın plazma çekırdeğınde ateşlemeye bıle yaklaşması olası koşulların ortaya çıkacagına ınanı yor Ancak bu deneyler ABD'de Tokamak ıçın saglanan fonların kısıtlandıgı bır doneme rastladığından kesın bır sonuca ulaşılamıyor Tokamak'ta çalışan bılım adamları bırleşım konusunda gerçek araştırmaların henuz başladıgına daha oncekı ıncelemelerın yalnızca plazma fızıgı uzerıne odaklandıgına par mak basıyor Güneş'e bir adım kala... 4848