çocuğunuzun geleceği için
Asistan “Bu makina gazetelerde “otom parçalayan”… diye adlandınlan büyük siklotronumuz” diye açıklama yaparken, bir elini sevgi ile modern fiziğin etkileyici görünüşlü bu aletin esas parçalarından birisi olan dev bir elektromıknatısın sarımlarına koydu.
Gururla ekledi “On milyon elektron volta kadar enerjisi olan parçacıklar üretiyor. Böyle müthiş enerji ile çarpan bir mermiye dayanabilecek çok sayıda çekirdek bulunamaz tabiil”
“işte bu büyük siklotronumuz ya da “atom parçalayıcımız”.
Bay Tompkins “Peki, çekirdekler oldukça sert olmalı! Düşünün küçücük bir atomun, küçücük bir çekirdeğini ancak çatlatabilmek için böyle dev gibi bir alet yapmak gerekiyor.” Neyse, bu makine nasıl çalışıyor acaba?
Siklotronun dev çerçevesinin arkasından çıkan kayınpederi “Hiç sirke gitmedin mi?” diye sordu.
Bu beklenmedik soru ile şaşırmış ve utanmış olan Bay Tompkins, “Evet, evet, kuşkusuz gittim” diye mırıldandı. “Yoksa bu gece sizinle sirke gitmemi mi istiyorsunuz?”
Profesör gülümsedi. “Hayır, öyle dsği!, ama gitmişsen bu senin siklotronun nasıl çalıştığını anlamana yararlı olacak. Şu büyük mıknatısın kutuplan arasına bakarsan, daire şeklinde bakır bir kutu göreceksin. Bu kutu, sirkin dairesel gösteri alanına benzetilebilir. Çekirdeklerin bonbardımanı deneylerinde kullanılan çeşitli vüklö parcacıklar, bu bölgede hızlandırılırlar. Bu kurunun merkezinde, yüSiiî_________’.. . ? ‘ ‘
üretildiği kaynak yer alır. Bu parçacıklar kaynaktan çıktıkian zaman hızlan küçüktür. Mıknatısın kuvvetli alanı, bunların yörüngesini msrkezin çevresinde küçük daireler halinde büker. Sonra onlan kamçılamaya başlar ve giderek hızlarını artınrız.”
“Bir atın nasıl kamçılanacağını biliyorum?” dedi Bay Tompkins “ancak bu küçük parçacıklara aynı şeyi nasıl yapabildiğinizi aklım almıyor doğrusu.”
“Heç merak etme, çok kolay. Parçacık, daire şeklin-
“Işle bu büyük sikÎGfronumuz—-de bir yo! isliyorsa, yapılması gereken iş, yörüngesin-
ya da “atom parçalayıcımız”. deki belli bir noktadan her geçişinde ona elektrik şokla-
rı uygulamaktır. Aynen sirkteki hayvan terbiyecisinin,
Şubat 1985 39
MR. TOMPKINS*İN SERÜVENLERİ
TAHTA OYMACISI I
George GAMOV
^\rada, tam ortasında etkileyici bir şekilde yazılmış İ/YAKLAŞMAYIN YÜKSEK GERİLİM levhası bulunan bOyük ve ağır bir kapı vardır. Bununla beraber, hiç davetkar olmayan bu ilk izlenim, kapının önünde duran paspasın üzerindeki “hoşgeldiniz” yazısı ile biraz yumuşuyordu. Kısa bir tereddütten sonra. Bay Tompkins kapının ziline bastı. Genç bir asistan tarafından içeriye alınan Bay Tompkins, kendisini yansında çok karmaşık ve masallardaki gibi bir makinanını bulunduğu büyük bir odada buldu.
meydanın kenarında durup önünden her geçişinde atı kamçılaması gibi.”
Bay Tompkins itiraz etti. “Ama terbiyeci atı görebiliyor. Siz bu bakır kutu içinde dönen parçacağı görebiliyor musunuz ki, tam gereken anda ona bir itme verebi-lesiniz?”
“Kuşkusuz göremiyorum,” diyerek Profesör onu onayladı, “ama görmem de gerekmiyor, Siklotronda bütün hile şudur: Her ne kadar, hızlanan parçacık her an daha hızlı giderse de daima tam bir turu hep aynı zaman süresi içinde tamamlar. Burada önemli noktaya dikkatini çekerim. Anladığın gibi, parçacığın sürekli artan hızı ile beraber, yarıçapı ve bunun sonucu olarak, dairesel yörüngenin toplam uzunluğu, orantılı olarak artar. Böylece parcacık, açılan bir spiral boyunca hareket eder ve “halkanın” aynı tarafına hep aynı zaman sürelerinde ulaşır. Yapılması gereken, şokları aynı zaman aralıkları ile verecek bir elektrik cihazını yerine koymaktır. Biz bunu, titreşim yapan bir elektrik devresi sistemi ile gerçekleştiriyoruz. Bu sistem, herhangi bir radyo vericisinde gördüğünün benzeridir. Bu cihazda meydana getirilen her bir elektrik şoku çok kuvvetli değildir; fakat toplam etkisi, parçacığı son derece büyük hızlara ulaştırır. Aletin büyük özelliği buradadır. Çünkü milyonlarca volta eşdeğer bir etki yaratır. Oysa, sistemin hiçbir yerinde böyle yüksek bir gerilim yoktur.”
Bay Tompkins düşünceli olarak “çok parlak bir buluş bu. Kime ait acaba?” diye sordu.
Profesör “İlk defa ERNEST ORLANDO LAWRENCE tarafından Kaliforniya Üniversitesi’nde yapıldı.” diye cevap verdi. “O zamandan beri siklotronların boyutları giderek artıyor ve dedikodu hızı ile fizik laboratu-varlarına yayılıyorlar. Siklotronlar gerçekten, bir dizi transformotorlar ya da elektrostatik prensiplere dayalı makinalar kullanan eski sistemlerden daha kullanışlı görünüyorlar.”
Bay Tompkins, basitliğin büyük bir inonıcısı olarak, “Gerçekten bu karmaşık cihazlar olmadan çekirdeği parçalamak mümkün değil mi?” diye sordu. Çekişten daha karşamık hiçbir şeye pek itimat edemiyordu.
“Kuşkusuz o da yapılabilir. Aslında Rutherford, elementlerin suni dönüşümleri üzerindeki ilk meşhur deneylerini yaptığı zaman, .tabii radyoaktif cisimlerden çıkan normal alfa-parçacıklannı kullandı. Fakat bunun üzerinden çok zaman geçti. O zamandanberi atom parçalama teknikleri önemli ölçüde gelişti.”
Bay Tompkins ‘Bana hiç böyle çarpılarak Dolunmuş bir atom gösterebilir misiniz?” diye sordu. Her zaman uzun açıklamalar dinlemektense, olayları kendi gözü ile görmeyi tercih ederdi.
Profesör “Memnuniyetle”, diye cevap verdi.
Tam bizde bir deneye başlıyorduk. Şu sıralarda hızlı protonların çarpışması sonucu, boronun bölünmesi üzerinde ileri çalışmalar yapıyoruz. Bir boron çekirdeğine, çekirdek potansiyel engelini aşıp içeri girebilecek hızda bir proton çorpfîğs zcmcn, cskİrdsk öç sşlt parçaya aynlır ve herbir uuTÇu Qyr ı yönlere dağılırlar. Bu olay “sis odası” adı verilen cihazlarla doğrudan göz-ısnşbtfîf, Bu cihazda, çarpismc oisymäa yer cicsn bu-
parça boron bulunan böyle bir oda, hızlandırma odamızın çıkışına bağlanmıştır. Siklotronu çalıştırır çalıştırmaz, çekirdek bölünmesini kendi gözlerinle göreceksin.”
Asistanına dönerek “Ben manyetik alanı ayariama-
40
ya çalışıyorum, sende akım düğmesini açar mısın lütfen?” dedi.
Siklotronun çalışmaya başlaması bir süre sürdü. O sırada Bay Tompkins yalnız kalmıştı ve laboratuvarda gezinmeğe başladı. Karmaşık amplifikatör sistemin büyük lambolarından çıkan hafif mavi ışık dikkatini çekmişti. Siklotronda kullanılan elektrik geriliminin, her ne kadar bir çekirdeği bölecek kadar yüksek olmasa bile, bir boğayı devirecek güçte olduğundan habersiz, daha yakından görebilmek için öne doğru eğildi.
Aslan terbiyecisinin kamçısından çıkıyormuş gibi keskin bir ses duyuldu ve bütün vücudunda müthiş bir şok hissetti. O anda her şey karardı ve Bay Tompkins şuurunu kaybetti.
Gözlerini açtığı zaman, kendisini elektrik deşarjının fırlattığı yerde yüzükoyun yatıyor buldu. Çevresindeki oda aynı gibi görünüyordu, ama içindeki cisimler oldukça değişmişti. Bay Tompkins, kule gibi sikroton mıknatısı, parlak bakır bağlantılar ve olabilecek her yere bağlı bir sürü elektrik cihazları yerine üzeri basit marangoz aletleri ile kaplı uzun bir tahta masa gördü. Duvardaki eski moda raflarda, acayip ve olağanüstü şekillerde, çok sayıda değişik tahta oymalar gözüne çarptı. Yaşlı ve sevecen görünüşlü bir adam masada çalışıyordu ve onun yüzüne dikkatle bakan Bay Tompkins, Walt Disney’in Pinokyosundaki yaşlı adam Ge-petto Usta’ya ve Profesörün laboratuvarında resmi asılı olan merhum Lord Rutherford’a son derece benzer oluşu karşısında hayrete düştü.
Bay Tompkins yerden kalkarak “İzinsiz girdiğim için özür dilerim. Nükleer laboratuvarı ziyaret ediyordum, ama bana garip bir şey oldu herhalde.”
Yaşlı adam, oyduğu tahta parçasını kenara koyarak “Çekirdekler ilginizi çekiyor olmalı, öyleyse tam yerine geldiniz. Buradaki bütün çekirdekleri ben yapıyorum. Küçük atelyemi size göstermekten memnun olacağım” dedi.
“Ben mi yapıyorum dediniz?” Bay Tompkins aptallaşmış gibi idi.
“Evet, kuşkusuz ben yapıyorum. Tabii, özellikle radyoaktif çekirdeklerde maharet gerekiyor. Çünkü bunlar daha boyanmadan parçalanabilirler.”
“Boyamak mı?”
“Evet, pozitif yüklü parçacıklar için kırmızı, negatif parçacıklar için yeşil kullanıyorum.Belki kırmızı ile yeşilin “birbirini tamamlıyan renkler” diye isimlendirildiğini ve karıştırıldıkları zaman birbirlerini yok edeceklerini biliyorsunuzdur.* Bu, pozitif ve negatif yüklerin birbirlerinin etkisini yok etmesine karşı gelir. Eğer çekirdek hızla ileri geri hareket eden eşit sayıda pozitif ve negatif yüklerden yapılmışsa, elektrik yükü bakımından nöt-ral olacak ve size beyaz görünecektir. Eğer daha fazla pozitif ya da daha fazla negatif yük varsa, bütün sistem kırmızı ya da yeşil olacaktır. Basit, değil mi?.”
Yaşlı adam Bay Tompkins’e, masanın yanında duran iki büyük tahta sandığı göstererek “Şimdi” diye devam etti, “çeşitli çekirdeklerin yapıldığı malzemeleri burada saklıyorum. Birinci sandıktaki kırmızı toplar protonlardır. Bunlar oldukça kararlıdırlar ve bıçak gibi sivri uçlu bir şeyle kazımazsanız renklerini olduğu gibi korurlar. İkinci sandıktaki nötron diye isimlendirilenlerden ise çok şikâyetçiyim. Normal durumda beyazdırlar ya da elektriksel olarak yüksüzdürler. Ama kırmızı protonlara dönüşmeye çok meyaldirler. Sandık sıkıca kapalı olduğu sürece, her şey yolunda gider, ancak bir tanesini dışarı çıkarırsam ne olacağını göreceksin.”
Sandığı açan yaşlı tahta oymacısı, beyaz toplardan bir tane aldı ve masanın üzerine koydu. Bir süre hiçbir şey olmadı. Ama tam Bay Tompkins’in sabrı tükeniyordu ki, top birden canlandı. Yüzeyinde, düzensiz kırmızımsı ve yeşilimsi çizgiler belirdi ve kısa bir süre ile top, çocukların çok sevdiği renkli cam bilyalara benzedi. Sonra yeşil renk bir tarafta toplanmaya başladı ve sonunda toptan tamamen ayrıldı ve parlak yeşil bir damla haline gelerek yere düştü. Top şimdi tamamen kırmızı olarak kalmıştı. Birinci sandıktaki kırmızı renkli toplardan hiç farkı yoktu.
Şimdi sert ve yuvarlak hale gelen yeşil boya damlasını yerden alırken “Ne olduğunu görüyorsun. Evet, kırmızı topu ovalıyarak yeşil boyanın tekrar yüzeye gelmesini ve topun yine beyaz olmasını sağlıyabiliriz; ama kuşkusuz bu biraz enerji gerektirir. Bunu yapmanın bir başka yolu da kırmızı boyayı kazımaktır. Tabii bu da enerji ister. Sonra protonun yüzeyinden kazınan boya kırmızı bir damla meydana getirir. Bu kırmızı damla, belki daha önce de admı duyduğunuz pozitif elektron-
/et, ben ciskiron iken…” diye söze başladı; ama hemenTcendinftopartadcirYsny^ negatif elektronların bir araya geldikleri zamanl Terinî^ök-ettiklerinLJuymustumde istedim”, dedi. “Bana bu numarayı da gösterebilir _
Yaşlı adarrT”OTnu? Çok kolay” dedi. “Ama bu protonun boyasını kazıyarak kendimi sıkıntıyd’sokmayaea-ğım. Çünkü burada, sabahki çalışmamdan kalan birkaç tane pozitronum var zaten.”
Çekmecelerden birisini çekerek ufak bir kırmızı top çıkardı ve onu parmağı ile başparmağı arasında sıkıca tutarak, masadaki yeşil topun yanına koydu. Maytap
patlar gibi keskin bir ses duyuldu ve her iki top da aniden yok oldu.
Tahta oymacısı “Görüyor musun?” dedi. Biraz yanmış olan parmaklarına üfleyerek “işte bu yüzden çekirdekleri inşa ederken elektron kullanamayız. Bir defa denedim, ama hemen vazgeçtim. Şimdi sadece protonları ve nötronları kullanıyorum.”
Bay Tompkins son gösteriyi hatırlıyarak sordu “Ama nötronlar da kararsızlar, değil mi?”.
“Yalnız oldukları zaman evet. Ama çekirdekte sıkışık durumda, diğer parçacıklarla sarılmış iken oldukça kararlı olurlar. Bununla beraber, göreli konuşursak, çok fazla nötron ya da çok fazla proton varsa, değişikliğe uğrayabilirler ve fazla boya çekirdekten negatif ya da pozitif elektron halinde dışarı çıkar. Böyle bir ayarlamaya biz beta dönüşümü diyoruz.”
Bay Tompkins ilgi ile sordu. “Çekirdeği yaparken yapıştırıcı kullanıyor musunuz?”
Yaşlı adam cevap verdi. “Yapıştırıcıya hiç gerek yok. Görüyorsunuz ki, bu parçacıkları dokundurur dokundurmaz hemen birbirlerine yapışıyorlar, istiyorsan kendin deneyebilirsin.”
Bu tavsiyeye uyan Bay Tompkins, bir eline bir proton diğerine de bir nötron alarak onları dikkatle birbirine yaklaştırdı. Hemen kuvvetli bir çekme hissetti ve parçacıklara bakınca çok garip bir olay dikkatini çekti. Bu parçacıklar sürekli renklerini birbirleri ile değiştirip, bir kırmızı bîr beyaz oluyorlardı. Sanki kırmızı boya, sağ sudaki toptan sökelindeki topa ve sonra da tekrar ye-” bu gseişi o kadar hızlı idi
ki, ik! top sanki pemb
mis ve renk de bu bant üzerinde sa!’.fv;-x ysporak _ jldipjjejiyordu.
Jfaşjı usta Bay TompİdnTİıThöyre^iok^akîştameL gülmemeyeçaiışsırak^’Teorikçi arkadaşlarımın değiş-dokus olayı dedikleri olay budur. Her iki top fa kirime olmak istiyorlar ya da böyle değerlendirmek istersen, ikisi de elektrik yüküne sahip olmak istiyorlar. Aynı anda ikisi birden buna sahip olamıyacakları için de onu sıra ile ileri geri çekiyorlar. Hiçbirisi vazgeçmek istemiyor ve böylece biz onları, kuvvet uygulayarak ayırın-caya kadar birbirlerine yapışık olarak kalıyorlar.”
Çev: Doç. Dr. Tuncay İNCESU
Tahta oymacısı beyaz toplardan birini aldı ve masanın üzerine koydu
Şubat 198â
41
* Okuyucu renklerin karışımından boyaların değil ışık ışınlarının kasdedif-diğini akimdan çıkarmamalıdır. Eğer kırmızı ve yeşil boyalar karıştırılırsa kirli bir renk eide ederiz. Diğer taraftan oyuncak bir topactn yarısını kırmızıya, diğer yansını yeşile boyayıp hızla döndürürsek, beyaz göründüğünü fark ederiz.
astranot
