Element Hikayeleri – Bölüm 2

Bu yazı, 28 Mayıs 2023 tarihinde yayımlanan Bebar Bilim videosunun metninden uyarlanmıştır. Güncel gelişmeler içeren değerlendirmeler özgün yayın tarihinin bağlamındadır.

Nerede kalmıştık? Evet. Mendeleev demiştik değil mi? Şöyle demiştik hatta: “Meyer gibi Mendeleev de kabaca bir tabloda elementleri sıralamış ve satırlarda benzer kimyasal özelliklere sahip elementleri dizmişti. Ama asıl bilim insanlarının iştahını kabartan şey bu cetvelde bıraktığı boşluklar ve bu boşluklara koyduğu soru işaretleriydi. Bir çocuk gibi iştahını kabartıyordu bilim insanlarının bu. Bir oyun, bir bulmaca gibi. Harika değil mi?

Burada Mendeleev’in dehasını ortaya koyan şey Mendeleev o zamana kadar keşfedilmemiş elementlerin varlığını tahmin etmiş ve bazı kehanetlerde de bulunmuştu… Galyumu, germanyumu. Nokta atış tahmin etmişti mesela. Daha keşfedilmemiş elementleri. Hatta bu elementlerin diğer elementlerle etkileşimlerini de tarif etmişti…” Öyleyse kaldığımız yerden devam edelim… Element Hikayelerinin ikinci bölümüne hoş geldiniz:

Mendeleev’in dehası bir tarafa, bu inşa sürecinde elbette birçok nokta atış tahmin yapmış olsa da yığınla yanlış tahmin de yapmıştı tabi. Ama işte bilim böyle ilerler, sayısız başarısız deneme sonunda tek bir “çığır açan” keşif sizi tarihe kazır…

Ama Mendeleev’in harika bir bilim insanı olmasının yanında asıl en önemli özelliği neydi biliyor musunuz? Çok iyi bir “hikaye anlatıcısıydı” Mendeleev. Meyer ya da diğerleri ile karşılaştırıldığında. Hatta çok iyi bir “vaizdi” Mendellev. Her fırsatta, bazen biraz kafa göz yararak, elementlerin özelliklerinin gayet belirli bir düzene uygun ve tahmin edilebilir biçimde tekrar ettiğini anlatıyordu. Bu konuda da asla boyun eğmeyen, inatçı ve katıydı. Tabi bilim bir noktada onu haksız çıkarana kadar. 1850’lerin sonuna doğru bilim insanları belirli bir maddenin element içeriğini anlamak için o maddeyi ısıttıklarında ortaya çıkan ışığı analiz ederek öğrenebileceklerini keşfetmişlerdi. Ki 1868’de Fransız astronom Jules Janssen tam da bu tekniği kullanarak 2. Element, Helyum’u bir güneş tutulması sırasında güneşin spektrumunu analiz ederek keşfedecekti.

Mendeleev ne tepki vermişti buna peki? Helyum’u reddetmişti 🙂 Evet. Periyodik cetvelde Helyum’ım işi olmadığını söylemişti. Yirminci yüzyıla girerken ise başka asal gazların keşfedilmesi ve helyum ile benzer özellikler göstermesi nedeniyle sadece Helyum ve benzer gazlar için ayrı bir yer açılacaktı tabloda. Tabloda Hidrojen ile Helyum’un farklı yerlerde görünmesinin temel sebeplerinden biri de buydu.

Tabi bu cetvelin esnekliğine de işaretti. Yirminci yüzyılda en önemli farkındalık elementlerin “periyodik” olmasının atom ağırlığı ile ilişkili olmadığını anlamaları olacaktı. Asıl önemli olan her bir atomun çekirdeğinde kaç tane proton olduğuydu. Bu aslında en başından beri atom ağırlığına göre sıralanan periyodik cetvelin tamamen yeniden inşa edilmesini gerektirirdi. Sistem çökmüştü zira. Ama cetvel çok esnekti dedik ya. Bazı ufak düzenlemeler ile daha hassas hale getirilebildi. Son yüz elli yıla baktığımızda ise evren ile ilgili bildiklerimiz çok daha artmış olsa da ve çok daha yeni elementler keşfedilse de periyodik cetvelin o ilk ana formatı hiç değişmedi.

Ama tabi bu kimsenin yeni cetvel hayali kurmadığı anlamına gelmiyor. Hem de neler neler çıktı. 1990 yılında Fernando Dufour mesela elementleri üç boyutlu bir yılbaşı ağacına dizmişti. 1964’TE Theodor Benfey bir ördek kafasını andıran spiral bir düzen hayal etmişti. 19. Yüzyılda William Crookes ünlü Amerikan krakerlerine benzeyen bir heykel yapmıştı. Bu heykel hatta Londra’da Bilim Müzesinde hala bulunuyor. Son modelde ise temele uranyum yerleştirilecekti. O dönemde uranyumdan daha ağır bir element bulunabilmesinin imkansız olduğu düşünülüyordu zira. Fakat elementlerin tavanı gittikçe yükselmeye devam edecekti tabi.

Element avına tekrar dönersek. İlk avcılar elementleri ayrıştırmak için az önce bahsettiğimiz gibi yakma yöntemini kullanıyorlardı. Diğer bir yöntem de kaynayan asitte elementleri karıştırmaktı. Ancak bu teknikler çok uzun ömürlü olmayacaktı. Yirminci yüzyılda özellikle elektriğe dayalı teknolojilerle bir anlamda atomlar çok daha hassas bir biçimde ayrılabiliyordu. Bunun ötesinde bilim insanları atomların da proton, nötron ve elektronlardan oluşan bir yapıya sahip olduklarını ve bu yapıların parçalanabileceğini ya da daha da büyüyebileceğini anlamışlardı. Bu gelişmeler tabi madde ile ilişkimizi kökünden değiştirmişti. Öncesinde element keşfi Finding Waldo oyununda Waldo’yu bulmak gibiydi. Orada bir yerde olduğunu bilirdiniz. Sadece çok dikkatli bakmanız gerekirdi. Ama artık atomun yapısı anlaşıldıkça yeni bir yarış ortaya çıkmıştı. Yeni bir element “inşa etme” yarışı. Doğada asla bulamayacağınız elementler laboratuvarlarda doğabiliyordu artık.

Bu yeni dönem ise takribi 1930’larda başlamıştı. Özellikle Berkeley üniversitesinden Ernest Lawrence isimli bir bilim insanı, bir ekip ile birlikte elektrik kullanarak protonları, metal odacıklardaki folyolara fırlatmaya yarayak siklotron isimli bir cihaz geliştirdiğinde işler bayağı karışmıştı. Araştırmacılar kısa sürede bazı süper yüklü nükleer parçacıkların hedefteki atomlara yapışarak daha büyük ve daha ağır elementler ortaya çıkardığını keşfedeceklerdi.

Tabi bu öyle kolay bir iş değildi. Atom dediğimiz şeyin ne kadar küçük olduğunu ne kadar anlatsak tam olarak algılamak mümkün olmayabilir. 1934’te Albert Einstein bu çabayı şöyle açıklamıştı: “Kapkaranlık, uçsuz bucaksız bir tarlada uçak birkaç tane kuşu vurmak için çok küçük bir çakıl taşını fırlatmak gibi”… Gerçekten de çok zor bir görevdi bu ama işte Lawrence’ın siklotronu ile araştırmacılar dur durak bilmeden trilyonlarca çakıl taşı fırlatabiliyorlar ve bir tanesi illa ki bir kuşa denk geliyordu. 1937 yılında bu şekilde Mendeleev’in de tahmin ettiği elementlerden biri “teknetyum” keşfedilecekti. Tabi siklotronlarda keşfedilen tüm ilk elementlerde olduğu gibi teknetyum da radyoaktifti. Lawrence bu arada 1939 yılında bu devrimsel cihaz nedeniyle Nobel Ödülü de kazanacaktı. Kaderin cilvesi, aynı yıl içerisinde Albert Einstein da ABD Başkanı Roosevelt’e bir nükleer silah üretmeleri gerektiğine dair tavsiyede bulunduğu mektubunu yazacaktı. Almanların çok çok önde olduğunu, almanların bu silahı ilk defa üretmeleri durumunda yaşanabilecek felaketi anlattığı. Atom bombasından bahsediyoruz kısacası.

Bu çabanın sonuçlarını, yankılarını, felaketleri daha önce bol bol konuştuk. Ancak atom bombası üretme çalışmaları elbette bir taraftan da bilimsel çalışmalardı ve bu çalışmalar sonucunda periyodik cetvelin nasıl değiştiğini konuşmamıştık. Evet. Atom bombası denemeleri periyodik cetveli daha da dolduracak, yeni elementlerle tanıştıracaktı bizi. Özellikle hidrojen veya termonükleer bombalar bu konuda çok yeni kapılar açmıştı. 1952 yılında ABD Marshall adalarında hidrojen bombası denemesi yaptığında Araştırmacılar patlama anında tam da patlamanın olduğu yere F-84 savaş uçakları göndermişlerdi. Evet. Bu uçakları kullanan pilotlar da vardı. Bu uçaklarla patlama sonrasında ortaya çıkan mantar bulutunun doğrudan kalbine uçmuşlardı. Bu patlamalar inanılmaz nadir bir şey sunuyordu bize zira. Bir termonükleer bomba patladığında güneşimizin yüzeyini andıran şartları oluşturuyorlardı. İşte burada ne olduğunu anlamak için bu savaş uçaklarının kanatlarına bazı filtreler yerleştirmişlerdi. Bu filtreler patlamada ortaya çıkan atomları toplayabiliyorlardı.

Tabi bildiğiniz intihar göreviydi bu. Kaldı ki pilotlardan biri, Jimmy Robinson’ın uçağı bu bulutun içerisinden geçerken tüm gücünü kaybetmiş ve suya iniş yapmak isterken hayatını kaybetmişti. Fakat kalan uçaklar bir şekilde geri dönmüş ve kanatlarındaki filtreler Berkeley’deki laboratuvarlara getirilmiş ve burada fizikçi Glenn Seaborg ve arkadaşları tespit ettikleri 200 civarında atomu incelediklerinde cetvelimizdeki 99. Elementi keşfetmişlerdi. Uzun bir süre bu keşifleri görevin gizliliği nedeniyle açıklanmasa da 1954 yılında bir miktar alkol de aldıktan sonra ekip “einsteinium” adını verdikleri elementi dünyaya açıklamışlardı. Bu ismi vermelerinin sebebi ise bu bombaya giden süreci başlatan ismin bir anlamda Einstein’ın kendisinin olmasıydı…

Bir taraftan bu tip ekstrem koşullarda oluşan elementler keşfedilirken tabi diğer taraftan artık “yapay elementlerin” kapısı açılmış ve yepyeni bir element avı da başlamıştı. Oganesson ya da Ununoktinyum, flevoryum gibi elementler özellikle bazı kapıları kapatmış gibi görünüyordu. Periyodik cetvelin sonuna doğru gittiğinizde 118. Element olan og kısaltmalı ununoktinyum’un cetveli tamamladığına inanılıyordu. Ama tabi durum böyle değildi. Periyodik cetvelde gizli hikayeler burada bitmiyordu.

Cetvele baktığımızda bazı yerlerde olması veya olmaması gereken elementler görüyorduk. Bazı sayılar cetvelin dışında kümelenmişlerdi. Bunun da ötesinde çok ilginç tesadüflerle, büyük başarısızlıklarla, çok tehlikeli deneylerle element avı daha bitmemişti. Tabi bir de bu elementlerin isimlendirmesinde de krizler hiç eksik olmuyordu. Zira işin içine Soğuk Savaş da girecekti. Amerikalılar bir taraftan, Sovyetler diğer taraftan kimi zaman aynı elementleri keşfediyorlar, herkes kendi kültüründen isimler vermek istiyordu. Transfermiyum savaşları olarak da bilinen bu süreç de hikayemizi çok farklı yerlere götürecekti.

Zira bazı elementler bize sınırsız enerjinin de kapılarını açacaktı. Bezelye büyüklüğünde bir elementin koca bir şehrin enerjisini sağlayabileceğini anlayacaktık. Serimizin şimdilik bir sonraki son bölümünde de bu sürece yakından bakacağız hep birlikte. Bu seri ile birlikte tabi bu hikayelere çok genel bir resimden bakıyoruz. Bu bakışı tamamladıktan sonra bazı elementlerin hikayelerini çok daha derinden inceleyeceğiz. Tüm bunları kaçırmamak için takipte kalın. Diğer platformlardan da Bebar Bilim’i takip etmeyi, Discord Sunucumuza da katılmayı unutmayın.