Atomu Kim Parçaladı?

Bu yazı, 8 Mayıs 2022 tarihinde yayımlanan Bebar Bilim videosunun metninden uyarlanmıştır. Güncel gelişmeler içeren değerlendirmeler özgün yayın tarihinin bağlamındadır.

Kanalı takip edenler Albert Einstein ile ilgili hassasiyetimizi çok iyi biliyor diye tahmin ediyorum. Onunla ilgili birkaç bölümlük bir belgesel hazırlamıştım daha önce, onun öncesinde de klasik fizikten kuantum fiziğine uzanan yolculuğumuzda tüm devrimsel çalışmalarını, göreliliği, e=mc2’yi, epr paradoksunu ve çok daha fazlasını bol bol konuştuk. Tüm bunların arasında fark etmişsinizdir bir şeyden bahsetmedik. Einstein’ın atomu parçalamasından… Neden peki?

Çünkü bu doğru değil. Biliyorsunuz. Sosyal medyanın fotoğraf üzerine yazı ile tarihi ve bilim tarihini yeniden yazan bir dezenformasyon örgütü var. Birinin fotoğrafının üzerine bir yazı yazıp bunu paylaştığınızda bunu tartışmasız doğru kaynak olarak görüp paylaşan milyonlar. Düzeltmesi de imkansız bir bilgi kirliliği. İşte bunlardan biri de Einstein’ın atomu parçaladığı ve hatta atom bombasını bizzat kendisi üreterek tüm dünyayı yok etmek istediğine yönelik paylaşımlar. O nedenle birçok insan atomu Einstein’ın parçaladığını düşünüyor. Ama gelin bu konuyu bir açığa kavuşturalım.

Tüm bu bilgi kirliliğinin arasında atomun hikayesinde Einstein’a atfedebileceğimiz bölümleri bir konuşalım önce. Evet. Atom fiziğinin ve araştırmalarının büyük bir bölümü Albert einstein’ın o muhteşem e=mc2 formülünden beslenir. En azından bu formülü kullanırlar. Ve gerçekten atom bombası olarak bildiğimiz termonükleer silahları geliştiren ve nükleer enerjinin kapılarını açanlar da bu formülü kullanmışlardır. Ama formülü hatırlarsak Einstein bu teoriyi geliştirirken zihninde asla böyle bir sonuç yoktu. Formül bize en basit haliyle kütle ile enerjinin aynı şey olduğunu söylüyordu.

Bunu formüle ettiğimizde ise çok çok küçük bir kütle içinde bile inanılmaz yüksek bir enerji yattığı çıkarımını yapabiliyoruz. Daha önce de verdiğim örneklerden birinde olduğu gibi. Bu bir kağıt tutacağında bir atom bombasına eşdeğer enerjinin yattığı anlamına geliyordu. Yani atom bombası ile Einstein’ın ilişkisi bilimsel anlamda bunun ötesine geçmemiştir. Tekrar sahneye çıktığı yer ise Nazilerin atom bombası üretmeye ve kullanmaya çok yakın olduğunu öğrendiğinde dönemin Amerika başkanına yazdığı ve bu konuda uyarıda bulunduğu mektuptur. Peki. O halde biz gerçeğe dönelim. Atomu Einstein parçalamadıysa kim parçaladı?

Burada konuyu iki açıdan ele almamız gerekecek. Atomun parçalanabilmesi yani basit tabirle çekirdeğinin bölünebilmesi ile nükleer fizyon olarak bildiğimiz gerçek dünyadaki kullanımını mümkün kılan bölünme farklı şeyler. İlk olarak birincisine, yani atomun bölünebileceğinin ilk anlaşıldığı zamana gidelim. Maddenin hikayesi adında birkaç video hazırlamıştım daha önce ve 1800’lerin sonuna doğru başlayan element avından bahsetmiştim. Periyodik cetveli yavaş yavaş dolduran Humphry Davy gibi isimler sayesinde hikaye bizi Ernest Rutherford’un laboratuvarına kadar götürmüştü.

İşte Manchester’daki bu laboratuvarda isimlerini pek duymadığımız Ernest Walton isimli İrlandalı bir fizikçi ile John Cockroft isimli İngiliz bir fizikçi 1932 yılında 700.000 volt gibi çok yüksek bir enerjiye ulaşabilen dünyanın ilk parçacık hızlandırıcısını tasarlayarak bu hızlandırıcıda lityum atomlarına fırlattıkları protonlarla helyum atomuna dönüştürmüşlerdi. Ve bu bir atomun bölündüğü ya da bildiğimiz haliyle parçalandığı dünyadaki ilk deneydi… Bundan 90 yıl önce, 14 Nisan 1932’de gerçekleşecekti bu deney. Ernest Walton ve John Cockroft da 1951 yılında bu çalışmaları ile Nobel Fizik ödülünü paylaşacaklardı.

Bu anlamda Ernest Rutherford teoride, Walton ve Cockroft da pratikte atomu parçalayan ilk isimler diyebiliriz. Fakat bildiğimiz haliyle silahlar ve nükleer santrallerin üretilmesini sağlayan nükleer fizyona geldiğimizde ise karşımıza başka bir hikaye çıkıyor. İlk deneyden 6 yıl sonrasına. Yine bilim tarihinin çok önemli ama az bilinen bir ismi, Lise Meitner. 1938’in Aralık ayında, Noel tatilinde Lise Meitner, Otto Frisch ile birlikte nükleer fiziği tamamen değiştirecek ve atom bombalarının üretimine gidecek keşfi yapacaklardı.

Berlin’de Otto Hahn isimli fizikçi arkadaşlarının yaptığı ve kafasını çok karıştıran bir keşif üzerine Meitner ve Frisch daha önce imkansız olduığu düşünülen bir şeyi fark etmişlerdi. Uranyum atomunun çekirdeği bölünebiliyordu.

Biraz Meitner’den bahsetmek gerekirse, 1878 yılında eğitimli bir ailede dünyaya gelen Meitner Viyana Üniversitesinde fizik eğitimini tamamladıktan sonra 1906 yılında doktorasını da tamamlamıştı. Ama tüm bu yeteneklerine rağmen bir kadın olduğu için o zamanlar Viyana’da bulabileceği tek iş okulöncesi öğretmenliğiydi. O da fizik alanında aldığı onca eğitim ve bu alanda çalışmaya devam etmek istemesi nedeniyle tabi bunu kabul etmedi ve 1907’de Berlin’e taşındı. Burada kimyager Otto Hahn ile tanışan Meitner birkaç yıl sonra kurulan Keiser Wilhelm Kimya enstitüsünde çalışma şansını yakalayacaktı. 1. Dünya savaşında Avusturya ordusunda radyoloji hemşiresi olarak görev aldıktan sonra Berlin’e döndükten sonra aynı enstitüde Fizik bölümünün başına getirilen Meitner burada nükleer fiziğe odaklanmaya başladı.

Bu arada 1932’de yapılan keşif çok önemli bir keşfi de doğurmuştu. O zamana kadar varlığından haberdar olmadığımız nötron da bu deney sayesinde keşfedilecekti. Nötr yüklü nötron sayesinde artık atom çekirdeğine fırlatılacak parçacık bulunmuştu. Önce 1934 yılında Enrico Fermi uranyumu hedef almış ve kendisi uranyumdan daha ağır elementleri keşfettiğini düşünmüştü. Bu keşfi ile Nobel fizik ödülü de almış olsa da Fermi dahil birçok kişi bir olasılığı gözden kaçırmıştı. Nötron fırlatıldığında uranyum gibi ağır bir elementin bölünebileceği imkansız gibi düşünülüyordu. Yani bir kayaya bir çakıl atıp bölünmesini beklemek gibi bir şeydi bu.

Ama işte tam olarak olan da buydu. Bunu ilk keşfeden Ida Noddack isimli bir kimyager ve fizikçiydi. Aslında bildiğimiz nükleer fisyondan ilk bahseden kişi kendisidir. Fakat bu devrimsel fikir o dönemde çok ses getirmemiş, zira kendisi de bu olasılığı fazla iddialı bulmuş ve makalesinden sonra çok üzerine gitmemiştir.

Ancak Fermi’nin çalışmasını ve göz ardı ettiği olasılığı ciddiye alan Meitner ve Otto Hahn yine bir kimyager olan Fritz Strassmann ile birlikte uranyumu ve diğer elementleri nötronlarla vurmaya ve çıkan sonuçları incelemeye devam ettiler. Otto Hahn burada işin kimyasal analizini yaparken Meitner ise nükleer süreçleri açıklamaya çalışıyordu.

Fakat tam da bu zamanlarda, 1930’ların sonunda Almanya’da bir Yahudi olarak yaşamak çok zor hale gelmişti. Çalışmalarını son ana kadar devam ettirse de bir noktada artık orada bulunmak kendisi için çok tehlikeli hale geldiği için acele ile kaçmak zorunda kaldı. Kendisine İsveç’in başkenti Stockholm’de Nobel Fizik Enstitüsünde bir yer bulan Meitner mektupla Hahn ile çalışmalarını devam ettirmeye çalıştı.

Ve Aralık 1938’de Hahn ve Strassmann da çalışmalarının sonucunda uranyumdan baryum izotopları çıkınca sonuçları onlar da pek anlamlandıramadı. Az önce bahsettiğim gibi. Uranyumun nötron nedeniyle bölünüyor olması anlamsız gelmişti onlara. Fakat bu sonucu Meitner ile paylaştıklarında Meitner kendisini ziyaret eden ve yeğeni olan Otto Frisch ile birlikte bu konu üzerine kafa yormaya başladılar. Noel tatilinde birlikte yaptıkları bir doğa yürüyüşü sonucunda da yerde yaptıkları çizimler ile olayı çözeceklerdi. Buldukları açıklamayı teknik terimlerden arındırarak anlatmaya çalışırsak şuydu.

Evet. Uranyum çekirdeğini bir katı gibi düşündüğünüzde bir nötronun bu çekirdeği bölmesi imkansızdı. Ancak Niels Bohr özellikler bu konuda atom çekirdeğini bir nevi su damlacığı gibi tasvir etmişti daha önce. Buradan yola çıkarak nötronun çarpışması ile oluşan enerji sonucunda bu damla benzeri çekirdek iki damlacığa dönüşüyor ve bu iki damlacık da sahip oldukları pozitif yük nedeniyle birbirini itiyor ve bölünüyordu. Ortaya bir enerji çıkmasının sebebi de işte bu iki damlacığın ana damladan daha az kütleli olması ile açıklanıyordu. Bunun doğrulamasını da, evet. E=mc2’ye yerleştirdiklerinde yapmışlardı. Açığa çıkan enerji ve toplam kütleyi hesapladıklarında her şey yerine oturuyordu.

Meitner’in yeğeni Otto Frisch tatil sonrası bu keşif sonrasında İsveç’ten ayrıldıktan sonra hemen bu bulguyu Niels Bohr ile paylaşmıştı. Bohr ise bunun ne kadar önemli olduğunu anlayabilecek az insandan biriydi. Hemen tüm bağlantıları ile bu haberi bilim dünyasına yaymış ve bir anda büyük bir ses getirmişti.

Meitner ve Frisch bulgularını Nature dergisinde yayımlamış ancak daha önce birlikte çalıştıkları Otto Hahn ve Strassmann da aynı zamanlarda ayrı ayrı deneylerinin sonuçlarını paylaşmışlardı. Sonucu doğru yorumlayan aslında temelde Meitner olmasına rağmen Otto Hahn Meitner’dan çalışmasında hiç söz etmemiş ve sonunda Nobel ödülünü Otto Hahn almıştı. Neredeyse herkes Meitner’ın da hakkının verilmesi gerektiğini biliyordu fakat işte… Bilim tarihinin ayıplarından biri de budur. Bu keşfin yankılarına gelirsek.

Bu şekilde bir zincirleme reaksiyonun başlatılabileceği kısa sürede anlaşılmış ve Amerika’da Manhattan projesi olarak bildiğimiz proje kapsamında ilk atom bombalarının üretimi de bu keşif ile başlayacaktı. Meitner bu çalışmalara katılmak bir tarafa, bunun sonuçlarının çok yıkıcı olacağı konusunda da uyarılarda bulunmuştur. Hiroshima ve Nagasaki sonrasında da keşfinin buna yol açacağını hayal bile edemeyeceğini söylemiş ve ne kadar üzgün olduğunu belirtmiştir. Kendisi İsveç’te bu keşfin daha faydalı bir kullanımı olan nükleer enerji tarafında çalışmalarına devam etmiş ve İsveç’te ilk nükleer santralin kurulmasında rol oynamıştır.

Özetle. Einstein atomu parçalamamıştır. Atomu parçalayanların amacı atom bombası yapmak değildir. Manhattan projesinde bizzat çalışmış bilim insanlarının büyük bir kısmı da bunun bir savunma ve caydırma projesi olduğunu düşünüyorlardı. İşin sonunda bu devasa potansiyeli alarak bir kitle imha silahı olarak kullanılmasını emreden, asıl sorumlular dönemin politikacılarıydı. Burada elbette aslında olayın farkında olan ama o veya bu sebeple engel olmayan veya olamayan bilim insanlarının olduğunu da söylemek gerekiyor. Hiçbir şey siyah veya beyaz değil. Tüm bilim insanları kayıtsız şartsız melektir demek de biraz fazla safça olacaktır.

O nedenle sorun bilimin kendisinde değil yine en niyahetinde insanda. İşte o nedenle bilimi bugün olduğu gibi kolektif bir çalışma alanı olarak sürdürmek, bazı isimlere gereğinden fazla anlam ve sorumluluk yüklememek de gerekiyor. Tabi bu konuda konu birçok konuyu açıyor. Bu şekilde tarihi okurken üzerine düşünmemizi de sağlayacak hikayeleri çıkarıp anlatmaya çalışacağım. İyisiyle kötüsüyle bunlarla yüzleşmezsek bu hataları tekrar etmemiz kaçınılmaz zira.