ELEKTRONUN ÖLÜMÜ

ELEKTRONUN ÖLÜMÜ
MR. TOMPKINS’İN SERÜVENLERİ
George GAMOV
D ay Tompkins, Profesörün, atomun yapısı konulu konferansının birinci yarısından sonra verilen arada, yerinden kalkıp dışarı çıkarak biraz kendine gelmek istedi, ama bunu yapmadı. Gördüğü rüyanın geri kalan kısmını merak ediyordu. Sonra herkes anfideki yerini tekrar aldı ve Profesör konuşmaya başladı. O da gözlerini kapayarak, kısa zamanda yeniden uyuklamaya başladı.
Bay Tompkins, bir süre önce konuştuğu M – elektronunun gittiği yöne uzun uzun baktı. “M” elektronunun, nasıl olup da iç yörüngede bir yer bulabildiğini anlamaya -çalıştı. İç dairelerden bir elektron, beklenmedik bir şekilde dışarıdan büyük bir ¡hızla gelerek, onların sistemine giren yabancı bir elektron israfından atomdan uzaklaştırılmıştı. “K” kabuğundaki rahat bir yer de böylece açık kalmıştı. Daha içerideki bir daireye katılmak fırsatını kaçırdığı için kendisine kızan Bay Tompkins, az evvel konuştuğu elektronun gittiği tarafı büyük bir ilgi ile gözlüyordu. Elektron, kıvançla atomun içlerine doğru hızlandıkça, parlak ışık ışınları, onun bu muzaffer uçuşuna eşlik ediyordu. Bu ışıma, ancak elektron içerideki yörüngeye ulaştığı zaman son buldu.
Bay Tompkins, gözleri bu beklenmeyen olayı takip etmekten yorulmuş durumda “Ne idi bu?” diye, sordu. “Bu pırıltının sebebi nedir?” Bay Tompkins’in yörünge arkadaşı, onun utangaçlığını gülümseme ile karşıladı. “O mu? Bu geçişle meydana gelen X-ışınıdır. İçimizden birisi atomun daha içine doğru gitmeyi başardığı zaman, fazla enerji ışıma şeklinde yayınlanır. O şanslı arkadaş, oldukça büyük bir atlayış yaptı ve epey enerji kaybetti. Biz elektronlar, daha çok ufak atlayışlarla yetiniriz. O zaman bu ışımaya “görünür ışık” adı verilir, ya da en azından Peder Paulini böyle diyor.”
Bay Tompkins itiraz etti. “Ama bu X-ışını
dediğimiz şey de görünüyor. Kullandığınız kelimeler yanıltıcı değil mi?”
“Doğru, biz elektronlar her çeşit ışımaya karşı duyarlıyız. Ama Peder Paulini’nm söylediğine göre “insanlar” denilen dev yaratıklar, ışıma ancafc dar bir enerji ya da dalga boyu bölgesinde ise görebiliyorlarmış. Bize bir defasında, X-ışınlarını Roentgen isimli büyük bir bilim adamının keşfettiğini söylemişti. X-ışınları “tıp” denilen bir alanda geniş ölçüde kullanılıyormuş.” “Evet, evet. Bu konuda epey şey biliyorum’’ dedi Bay Tompkins. Şimdi ne kadar bilgili olduğunu gösterebileceği için gurur duyuyordu. “Anlatmamı ister misin?”
“Hayır, teşekkür ederim” dedi elektron. “Aslında umurumda değil. Konuşmazsan mutlu olamıyor musun? Beni yakalamaya çalış!”
Bay Tompkins, uzun süre uzayda diğer elektronlarla nefis bir trapez gösterisindeki gibi dalışlar yaparak hoş duygularla kendini eğlendirdi. Sonra, aniden saçlarının diken diken olduğunu hissetti. Böyle bir olayı, dağda, fırtınalı ve yağışlı bir gün yine yaşamıştı. Kuvvetli bir elektrik etkinin atomlarına yaklaştığı belle oluyordu. Bu etki, elektronların hareketindeki düzeni bozuyor ve normal yollarından dışarı çıkmaya zorluyordu. Bir insan fizikçinin görüşüne göre, bu sadece atomun bulunduğu noktadan geçen bir morötesi ışık dalgası idi. Ancak küçük elektronlar için müthiş bir “elektrik fırtınası olduğu aşikârdı.
Arkadaşlarından birisi “Sıkı tutun! Yoksa foto-etki kuvvetleri seni dışarı atar!” diye seslendi. Fakat artık çok geç kalmıştı. Bay Tompkins, sanki kuvvetli parmaklar tarafından yakalanmış gibi, arkadaşlarından uzaklaştırılıyor ve müthiş bir hızla uzaya sürükleniyordu. Nefes bile alamadan uzayda sürüklendi durdu. Her çeşitten farklı atomları öyle bir hızla yutarak geçti ki, ayrı elektronları çok zor fark edebiliyordu. Aniden tam önünde büyük bir atom belirdi. Bir çarpışmanın kaçınılmaz olduğunu biliyordu.
Bay Tompkins kibarca söze başladı. “Kusura bakmayın, ama ben foto-etkisi altındayım ve …”. Dış elektronlardan birisi ile çarpıştığı için cümlenin geri kalan kısmı kulakları yırtan gürültünün arasında kayboldu, ikisi uzayda dönmeye başladılar. Bununla beraber Bay Tompkins, çarpışma esnasında hızını büyük ölçüde kaybetmişti. Şimdi etrafını daha yakından inceliyebili-
Ekim 1984
39
yordu. Etrafındaki yığınla atom, daha önce gördüklerinden çok daha büyüktüler. Her birinde yirmi dokuz elektron bulunduğunu sayabiliyordu. Eğer fizik bilgisi daha iyi olsa idi, bunların bakır atomları olduğunu tanıyabilecekti. Ama böyle yakından bakınca, bütün grup hiç de bakıra benzemiyordu. Bunlar birbirine oldukça yakın olarak, düzgün bir şekilde sıralanmışlardı ve bu sıra görebildiği kadar ileriye doğru uzanıyordu. Bay Tompkins’in en garibine gideni ise bu atomların kendilerine ait elektronları, özellikle dışta olanları, yakınlarında tutmak için çok istekli görünmemeleri idi. Gerçekten, dış yörüngeler çoğunlukla boştu. Kalabalık bir bağlanmamış elektron grubu uzayda tembel tembel sürükleniyor, zaman zaman, kısa sürelerle, bir atomun ya da diğerinin kenarında duraklıyorlardı. Uzaydaki o müthiş uçuşundan oldukça yorgun düşmüş olan Bay Tompkins, önce bakır atomlarının birisinin devamlı yörüngesinde biraz dinlenmek istedi. Ama kısa zamanda, kalabalığın üstün gelen maceracı hayat tarzı O’na da bulaştı ve geri kalan elektronların hiçbir özel hedefi olmayan hareketlerine o da katıldı.
Kendi kendisine “Burada organizasyon denilen hiçbir şey yok. İşini yapmayan bir sürü elektron var. Peder Paullnî’nin buna bir çare bulması gerekir” dedi.
Birdenbire Rahip yine ortaya çıkmıştı. “Neden bunu yapacakmışım?” diye sordu. “Bu elektronlar benim emirlerimi dinlemezlik yapmıyorlar ki. Ayrıca çok yararlı bir iş yapıyorlar. Bütün atomların, diğer bazıları gibi elektronlarını sıkıca tutmaları halinde, elektrik iletiminin hiç mümkün olamıyacağını duymak belki sana ilginç gelebilir. Evinizde elektrikli bir zilin sesini duyamaz, aydınlanamaz, telefon kullanamazdınız.”
Bay Tompkins, konuşmanın az ya da çok bildiği bir konuya kayması ümidi ile sordu. “Yani elektrik akımını bu elektronların taşıdığını mı söylemek istyiorsunuz? Ama ben onların belirli bir yönde ilerlediklerin görmedim ki”.
Rahip ciddi “Evladım her şeyden önce “onlar” kelimesini kullanma; “biz” kelimesini kullan. Kendinin de bir elektron olduğunu unutmuş gibisin. Bu bakir telin bağlandığı düğmeye birisi bastığı an, diğer iletkenlik elektronları ile beraber sen de elektrik geriliminin etkisi ile hizmetçiyi çağırmak ya da hangi iş gerekiyorsa onu yapmak için koşmak mecburiyetindesin.”
Bay Tompkins, sesinde kızgın ve kesin bir ifade ile “Ama ben bunu yapmak istemiyorum” dedi. “Aslında elektron olmaktan bıktım. Bunun bir eğlence olduğuna da inanmıyorum artık Son-
suza kadar hep bu elektron görevlerini yapmak, ne hayat!”
“Sonsuza kadar sürmesi gerekmez” dedi Peder Paulini. Sade bir elektronun böyle cevaplar vermesi hoşuna gitmemişti. “Yok olup, varlığının sona ermesi ihtimali her zaman vardır.”
“Yok olmak mı?” diye tekrarladı Bay Tompkins. Soğuk terler dökmeye başlamıştı. “Ben ı elektronları ölmez sanırdım.”
Peder Paulini sözlerinin yaptığı etkiden hoş-lanmıştı. “Fizikçiler, yakın zamanlara kadar öyle olduğunu sanıyorlardı. Ama bu tam doğru değil. Elektronlar da insanlar gibi doğar ve ölürler. Kuşkusuz, yaşlanıp ölmek diye birşey yok; ölüm, çarpışmalar sonucu olur ancak.”
“Peki, kısa bir süre önce çok kötü bir çarpışma yaptım” dedi. Yeniden güven kazanıyordu. “O çarpışma beni yok etmedi ise. hangisi edebilir ki!”
Peder Paulini O’nu düzeltti. “Bu ne kadar kuvvetli çarptığına bağlı değil, kiminle çarpıştığına bağlı. Son çarpışmada, belki başka bir negatif elektronla karşılaştın. Seninle tamamen aynı olduğu için böyle bir karşılaşmada hiçbir tehlike yoktur. Aslında bir çift koç gibi senelerce birbirinizle toslaşabilirsiniz ve size hiçbir şey olmaz. Ama başka tür elektronlar da vardır. Bunlar pozitif elektronlardır. Fizikçiler tarafından varlıkları, 1932 senesinde keşfedilmiştir. Pozitif elektronlara pozitron denir. Bunlar aynen senin gibidirler, tek fark; elektrik yükleri negatif değil, pozitiftir. Böyle birisinin yaklaştığını görürsen, senin kabilenin masum bir üyesi olduğunu düşünüp onu selamlamaya hazırlanırsın. Ama normal elektronun çarpışmayı önlemek için hafifçe itmesi yerine seni kendine çektiğini far-
40
BILİM ve TEKNİK
ketmekte gecikmezsin. Ne yazık ki, artık yapacak birşey kalmamıştır.”
Bay Tompkins “Ne korkunç!” diyerek, hayretini gösterdi. “Bir pozitron kaç tane zavallı elektronu yiyip yok edebilir?”
Bereket versin, sadece bir elektronu yiyebilir. Çünkü negatif elektronu tahrip ederken, kendisi de tahrip olur. Bunları, intihar komandoları olarak tanımlıyabiliriz. Karşılıklı yok olmak için eş ararlar. Birbirlerine zarar vermez-\er. Pvma önerme bvr Tvegattf e\eV.troo ç\V.ar ç\k-
“^w\^\N\wı V\, Vmı Yfo’jVs xö\\ Tas\.\aTt\a&\m” de.A\ ‘¿aj om^YArvs. Zam-
mından çok etkilenmişti. “Sayılarının çok olmadığını umarım. Yoksa çok mu?”
“Hayır, çok değiller. Her zaman belâ aradıklarından dolayı da doğduktan kısa bir süre sonra yok olurlar. Bir dakika beklersen, sana bir tanesini gösterebilirim.”
Kısa bir sessizlikten sonra Peder Paulini “Evet, işte bir tane. Oradaki ağır çekirdeğe dikkatle bakarsan, bir pozitronun doğduğunu göreceksin.” Rahibin gösterdiği atom, dışarıdan üzerine düşen etkin bir ış’ıma sebebi ile kuvvetli bir elektromanyetik sıkıntı geçiriyordu. Bu, Bay Tompkins’i klor atomunun dışına atan etkiden çok daha şiddetli idi. Atomun çekirdek etrafındaki elektron altesi, fırtınada etrafa uçuş on kuru yapraklar gibi sağa sola dağılmışlardı.
Peder Paulini “Çekirdeğe daha yakından bak” dedi. Dikkatini toplayan Bay Tompkins, tahrip olmuş atomun derinliklerinde yer alan çok olağanüstü bir olaya tanık oldu. Çekirdeğin çok yakınında, iç elektron kabuğunun içinde, belli belirsiz iki gölge şekilleniyordu. Bir saniye sonra Bay Tompkins, doğum yerlerinden büyük bir hızla uzaklaşan İki yepyeni elektronun fırıltıla-rını gördü.
Bay Tompkins gördüğü manzaraya hayran olmuştu. “Ama iki tane görüyorum.”
Peder Paulini O’nu onayladı. ‘‘Doğru, Elektronlar hep çiftler halinde doğarlar. Aksi halde elektrik yükünün korunumu kanununa uyulmamış olur. Kuvvetli gamma ışınının çekirdek üzerindeki etkisi ile doğan bu iki parçacıktan birisi bildiğimiz negatif elektrondur, diğeri ise -katil-pozitrondur. Kendisine bir kurban bulmak için hemen uzaklaşıyor.”
“Eğer mutlaka bir elektronu tahrip etmek için doğan her pozitronla beraber bir de elektron doğuyorsa, işler o kadar kötü değil demektir” diye fikir yürüttü Bay Tompkins. “En azından elektron kabilesi sona ermez ve ben…”
Yeni doğmuş pozitron, birkaç santimetre yakınlarından hızla geçerken Rahip O’nu uyardı. Aman, dikkat et! Bu katil ruhlu parçacıklar çevrende iken çok dikkatli olmalısın. Sanıyorum ki, senin konuşarak çok zaman harcıyorum. Yapacak başka işlerim de var. “Nötrino”ma da vakit ayırmam gerek, Rahip, nötrinonun ne olduğunu, ondan da korkup korkmayacağını Bay Tompkins’e anlatmadan, gözden kayboldu. Terk edilince Bay Tbmpkiinsı, kendisini daha yalnız
Vnssettu Uzaydato yo\cu\uğutwia b\r başka etekr-wc\ O’tva. Tavlam, ‘ocy^Ve ‘masuica bVc
qYi\\ <jyz\\ üm\X öft\.
O’na asırlar gibi gelen uzun bir süre, korkuları ve ümitleri doğru çıkmadı. O da isteksizce, iletkensiz elektronlarının sıkıcı görevini sürdürdü.
Sonunda aniden olan oldu. Hem de hiç beklemediği bir anda. Aptal bir iletkenlik elektronu olsa bile, birisi ile konuşmak için kuvvetli bir istek duyarak, yavaşça hareket eden ve bakır telin bu kısmına yeni geldiği belli olan bir parçacığa yaklaştı. Uzaktan bile kötü bir seçimi yaptığını anlamakta gecikmedi. Kaçmasına fırsat tanımayan, dayanılmaz bir çekim kuvveti O’nu çekiyordu. Bir saniye mücadele edip, kendisini kurtarmayı denedi. Ama aralarındaki uzaklık hızla küçülüyordu. Bay Tompkins, kendisini esir alan parçacığın yüzünde şeytani bir tebessüm görür gibi oldu.
Bay Tompkins, avazı çıktığı kadar “Bırakın beni! Bırakın beni!” diye bağırıyor, kollarını kal dırıp indiriyor, ayakları İle tekmeler savuruyor du. “Yok edilmek istemiyorum. Sonsuza kada elektrik akımım ileteceğim.” Ama hepsi boştu Etrafını çeviren uzay aniden şiddetli bir ışı manın kör eden parıltısı ile aydınlandı.
“Oh, artık kurtuldum” diye düşündü Bay Tompkins. “Ama nasıl oluyor da hâlâ düşünebiliyorum? Acaba sadece vücudum yok oldu da, ruhum kuantum cennetine mi gitti?” Sonra yeni bir kuvvet hissetti. Bu defaki daha nazikçe idi. Onu sıkıca ve ısrarla sarsıyordu. Gözlerini açınca üniversitenin odacısını tanıdı.
Odacı “Üzgünüm efendim, ama konferans biteli epey oldu. Anfiyi kilitlemem gerekiyor artık.” Bay Tompkins esnemeyi durdurdu ve safça etrafına bakındı.
Odacı, sempatik bir gülümseme ile “İyi geceler efendim!” dedi.
Çev: Doç. Dr. Tuncay İNCESU
CAĞLAR BOYU BİLİM VE TEKNİK ADAMLARI
Yazan ve Resimleyen Erdoğan SAKMAN COPERNİCUS, Nicolas
1473 — 1543
PolonyalI Gökbilimci
Babası varlıklı bir tüccardı. Daha on yaşına gelmeden onu kaybediyor, eğitimini baş papaz olan amcası üsleniyor ve bu sayede zamanın en iyi öğretmenlerinden dersler alıyordu. Matematiğe duyduğu ilgi ile yeteneklerini birleştiriyor ve verilen hemen her şeyi öğreniyordu. Matematiğin resim sanatındaki uygulamalarını gördükçe bu iki konuyu birden ele alıyor ve başarılı oluyordu. Bundan sonra ileri eğitimi için on yıl kadar İtalya’da kalıyor, bu kez tıp ve din hukukunu inceliyordu. Fakat bulabildiği boş zamanlarında da her konuyla ilgileniyor özellikle Regiomontanus’un gökbilimini anlayarak ve severek okuyordu.
O sıralarda Roma’da takvimin değiştirilmesi için düzenlenen bir toplantıdaki konuşmaları matematiği sayesinde çok iyi izleyip anladıktan sonra gökbilime ilgisi perçinleniyordu. Roger Bacon’dan beri sözü edilen bu değişiklik yine gerçekleşmiyor, daha 70 yıl bekliyordu.
O zamanlar Hipparhcu* ve Batlamyüs’ün kurdukları evren düzeni Dünya’nın merkez olduğu ve bütün diğer gezegenlerin Dünya dolayında döndükleri biçimindeydi. Yıldız hareketlerini ve yerlerini gösteren ve denizciler için son derece gerekli Alfonsin Çizelgeleri kullanılıyordu. Bu çizelgelerde Regiomontanus kimi düzeltmeler yapmış fakat bunlar da kısa sürede değerlerini yitirmişlerdi. Daha iyilen olan Uluğ Bey’in çizelgelerinden Avrupa’nın henüz haberi yoktu.
Dünya’yı merkez kabul eden düşünce hem gezegenleri birden çok yörüngeye oturtuyor hem yerlerinin saptanması hesaplarını güçleştiriyordu. Dünya’nın mı Güneş dolayında, Güneş’in mi Dünya çevresinde döndüğünün henüz kesin kanıtı yoktu. O halder “Dünya merkez” düşüncesi doğrula-namamiş bir varsayımdı. Matematiksel olarak düşünmeye alışmış ve problem çözüm yöntemlerini uygulayan bir kişi olarak Copernicus böyle bir problemin çözümü için “Karşıtlık Yöntemi” kullanıyordu. “Güneş evrenin merkezi değildir,” inancının karşıtı “Güneş evrenin merkezidir,” idi. Böyle bir varsayımı kullanmak haklı görülebilirdi yeter ki “Dünya merkez” varsayımından daha çok kolaylıklar sağlasın. “Dünya merkez” inancında gezegenlerin hareketlerini açıklamak için karışık yörüngeler ve hesaplamalar kullanılıyordu. Copernicus, “Güneş merkez olsa ne olur?” sorusunu soruyor ve gezegen hareketlerinin daha kolay ve gerçeğe daha yakın biçimde açıklanabileceğini görüyordu.
Aslında böyle bir varsayım yeni değildi. Aristarchus ilk kez “Güneş merkezli düzenden” söz etmiş, Copernicus -tan ünce de aynı şeyi Nicholas ileri sürmüştü. Fakat Copernicus sözden daha ileri gitmeliydi. 1512 yılından başlayarak “Güneş merkezli düzenin” matematik temellerini kuruyor ve gezegen yerlerinin nasıl hesaplanacağını gösteriyordu. Bunun için kendi hemen hiç gözlem yapmıyor, başkalarının verilerini kullanıyordu. Bunları hesaplara kattığında yıl uzunluğunu bugün bilinenden 20 saniye eksiği ile elde ediyordu.
Kurduğu düzenle o zamana kadar cevaplanamamış kimi sorunları da çözebiliyordu. Örneğin, Merkür ve Venüs yörüngelerinin daha dar olduğunu hesaplıyor ve Dünya’dan bakıldığında bu gezegenlerin Güneş’e daha yakın olmaları gerektiğini buluyordu. Diğer yönden Dünya yörüngesi, Mars, Jüpiter ve Satürn’ün yörüngelerinden daha dar olduğundan bu gezegenler sanki geri gidiyorlarmış duyusu uyandırıyorlardı. Merkür’ ve Venüs’ün sınırlı hareketleri ve Mars, Jüpiter ve Satürn’ün gerilediklerinin gözlenmesi ta Batlamyüs zamanından beri gökbilimcilerin çözemedikleri için başlarını ağrıtan sorunlardı.
Ayrıca Hipparchus’un bulduğu Ilımların (Ekinoks) açıklanması için gökkubbenin eğilip bükülmesi gerekmiyor, Güneş dolayındaki yörüngesinde ilerleyen Dünya’nın kendi çevresinde dönerken yol aldığını kabul etmek yetiyordu. Copernicus yıldızların bulunduğu varsayılan gökkubbenin de Güneş-Dünya uzaklığının en az bin katı olduğunu ve bu nedenle Dünya’nın hareketini ylıdızların durumlarının belirteni eyeceğmi iıeri surüyardu. Bu sözleri kendine karşı kullanılıyor ve durumu ancak 300 yıl sonra Bessel açıklığa kavuşturuyordu.
Bu kuram ile pek çok sorunu cevaplamakla birlikte Copernicus, dairesel yurunge düşüncesini sürdürüyor, durumun aydınlanması 50 yıl sonraki Kepıer’i bekliyordu. Copernicus bu düzenini kitap olarak yazıyor fakat çeşitli çevreleri kızdıracağı korkusuyla yayıniayamıyordu. Ancak makale biçiminde hazırladığı yazılarım Avrupa’nın çeşitli kentlerindeki bilginlere gönderiyor ve heyecanla karşılanıyordu. Bunu gören yakın arkadaşı matematikçi Rheticus sonuçta kitabın basılması için Copemicus’u inandırıyor fakat Rhe-ticus’un daha iyi bir iş bulup Leibzig’e ayrılmasıyla baskı işi kalıyordu. Çeşitli nedenlerle kitabın aslına uygun olarak basılması gecikiyor ancak ölümünden bir ay kadar önce Copernicus hasta yatağında yeni bir devir açan kitabının ilk baskısını eline alabiliyordu.
Toplanmış birçok veriyi en iyi açıklayacak varsayımlarla bir kuram oluşturmak yaklaşımı böylece bilim dünyasına giriyor ve araştırmaların uygarlık için daha yararlı olmaları sağlanıyordu. Gözlem ve toplanan verileri biraraya getirerek insanlığa daha yararlı biçimde açıklayan yeni bakış açıları getirenler, Copernicus’un düşünce biçimine benzetme yapılarak matematiğin, kimyanın, fiziğin, vb. Copernicus’u di/e adlandırılıyorlardı.
Varoluşundan beri altında yaşadığı gök kubbeye ilgi duyan insan, merakını gidermek ve bu gizemli alem hakkında bilgiler edinmek için sürekli çaba sarfetmiş, bu sayede gökbilim (astronomi) doğmuştur.
Bir dönüm noktası olan Copernicus’un bu bilim dalma yaptığı katkıları aktarırken, gökbilimin bu noktaya kadar geçirdiği tarihsel gelişimi okuyucularımıza sergilemekte yarar umuyoruz.