Canlılar dünyası yeryüzünün çeşitli yerlerinde birbirinden farklı milyarlarca hikaye yazmıştır. Bu hikayelerin ilkleri beslenme, barınma, üreme gibi konular üzerineydi. Zaman ilerledikçe canlıların sahip oldukları ortak özelliklerin doğası gereği (Gelişim, adaptasyon gibi.) bu hikayeler konu, mekan, zaman ve daha birçok yönden inanılmaz boyutlarda değişime uğradı. Özellikle canlıların hem fiziksel özelliklerini çeşitlendirmesi hem de zeka ve algılama yönünde ileri düzeyde modifikasyona uğraması bu durumun oluşmasında büyük pay sahibidir.
Yeryüzünde canlılar aleminin her birinin yazdığı bu hikayeler zamanla değişirken belirli alemler bu konuda gelişme ve adaptasyon gibi özellikleri sayesinde yaşadıkları ve yaşayacakları üzerine önemli ölçüde bir değişim farkı yaratmışlardır. Ve bu konuda verilebilecek en tipik örnek de insanlığın tarih sahnesindeki senaryolarıdır. Başlarda insanlığın tek amacı diğer alemlerde olduğu gibi beslenme ve barınma gibi son derece temel yaşam gereksinimleri üzerineydi. Ancak insanlığın keşfetme yönündeki gelişimi ateşin, barutun, yazının, paranın, matbaanın, teleskopun ve daha birçok materyalin keşfini sağlamış ve bu da amaçlarda ciddi değişimler meydana getirmiştir. Zamanla beslenme ve barınma gibi amaçlar; sömürge, kitleleri manipüle etme, milliyetçilik adı altında ırkçılık, kaynaklardan daha fazla hak alma ve daha birçok kötü senaryo ve sonuçlara yerini bırakmıştır. Ve de tüm bunlar aslında insanoğlunun eşsiz zekasının gelişimi sonucu keşfettiği ve ortaya koyduğu materyaller üzerinden cereyan etmiştir.
İnsanoğlunun eşsiz zekasından bahsettik ve bunlara örnekler de verdik. Ve insanoğlunun son yüz yılda fizik üzerine, özellikle de kuantum ve nükleer fizik üzerine, yaptığı çalışmalar inanılmaz boyutta teknolojik gelişmeye ve icada yol açmıştır. Bir zamanlar dünyanın tepsi şeklinde olduğuna ve evrenin (her şeyin) dünyayı merkez aldığına sorgusuz sualsiz kemikleşmiş bir kafayla inanan insanoğlu yakın dönemde hem atom altı parçacıklar konusunda hem de gezegenler arası yolculuk ve yakın gezegenlerde koloni kurma gibi birçok alanda önemli gelişmeler yaparak kendi sınırlarını bir önceki neslinden ne denli aşabileceğini göstermiştir.
Nesiller arası gelişmeler ne yazık ki her zaman olumlu yönde seyretmemiştir. Şu son yüz yılda gerçekleşen savaşlar, yıkımlar ve üstünlük kurma mücadeleleri bunun en açık örneğidir. Bugün de sizlere son yüz yılın hatta dünya tarihinin en önemli yıkımlarına yol açan 2. Dünya Savaşı ve atom bombasından bahsedeceğiz.
2. Dünya Savaşı ve atom bombası
Atom bombası denilince aslında aklımıza ilk gelenler arasında 2. Dünya Savaşı yer alıyor. O milyarlarca hikaye içerisinde son yüz yılda gerçekleşmiş en önemli olaylardan birisi olan 2. Dünya Savaşı ve atom bombası gelecek tarihte de kolay kolay unutulmayacak cinstendir.
2. Dünya Savaşı, 1. Dünya Savaşı’nda istediğini alamayan ve savaş sonrası ekonomik ve siyasi toparlanma konusunda zorlanan Almanya’nın Adolf Hitler liderliğinde 1 Eylül 1939’da Polonya’yı istila etmesi ile başlamıştır. Hitler’in Avrupa’nın diğer ülkelerini de istila etmesi, Fransa ve Britanya’nın da savaşa dahil olması, The Blitz harekatı devam ederken Sovyetler’in Balkanlar’a inmesi, Hitler ve Stalin’in tarihin en geniş ve en büyük yıkımlarından biri olan Doğu Cephesi’nin oluşmasında rol oynaması, Japonya’nın Çin’e saldırması tüm unların üzerine ABD’nin de barışı sağlamak(!) ve savaşa son vermek amacıyla Japonya’ya tarihte eşi benzeri görülmemiş bir saldırı düzenlemesi…
Adolf Hitler Polonya’ya saldırdıktan sonra kısa süre içerisinde güçlü donanması ile diğer Avrupa ülkelerini de işgal etti. Ardından Fransa’yı da işgal ederek Britanya ile yapacağı deniz harbinde Fransa limanlarından etkili bir şekilde yararlanabilecekti. Fransa’nın işgalinden sonra Hitler Londra’yı düşürmek için yaklaşık sekiz ay boyunca aralıksız olarak Britanya’yı havadan bombaladı. Bu sekiz aylık döneme The Blitz denir. Bu dönem savaşın kırılma noktası oldu. Sebebi ise İngilizlerin savaşın seyrini değiştiren ilk direnişi ortaya koymalarıdır. Almanlar, İngilizleri masaya oturtabilmek için psikolojik baskı uygulama amacındaydı. Bunun için de hem havadan hem de denizden saldırılar düzenliyordu. Ancak İngilizler hava saldırıları için radarları, deniz saldırıları için de destroyerları kullanarak çok ciddi bir direniş gösterdi. Ve bunda başarılı da oldular. Almanlar, İngilizler için deniz harekatı planlarken bu esnada da Sovyetler Balkanlar’a iniyordu. Bu büyük tehdidi göz ardı edemeyen Almanlar Britanya’dan çekildi. Almanlar savaş boyunca direnmiş, saldırmış, tüm teknolojisini kullanmış, çok ciddi yıkımlara da sebep olmuştur. Hitler her ne kadar yetkin ve sayıca fazla askeri birlik ve üst düzey teknolojiye sahip olsa da başta hedeflediklerini elde edemedi.
Savaşın sonlarına yakın Alman lider Adolf Hitler intihar ederek yaşamına son verdi. Ardından 8 Mayıs 1945’te Almanya teslim oldu. Almanların teslim olmasının ardından 26 Temmuz 1945’te Potsdam Konferansı’nda Japonya’ya teklifler sunuldu ancak Japonya bu teklifleri reddetti. Bunun üzerine 6 Ağustos 1945’te ABD Hava Kuvvetleri sabah saatlerinde Japonya’nın Hiroşima kentine Little Boy kod adlı atom bombasını atarak tarihteki ilk nükleer saldırıyı gerçekleştirmiş oldu. 9 Ağustos’ta ise ikinci atom bombası olan Fat Man kod isimli atom bombasını Nagazaki'ye attı. 15 Ağustos 1945’te ise Japonya teslim oldu.
Nükleer fizik
Bilim tarihinde her bir bilim dalında belli başlı konularda uzun süren tartışmalar yaşanmıştır. Bunlardan biri de maddenin en küçük yapı taşıdır.
Not!: Buradaki atom maddenin kimliğini taşıyan en küçük yapı birimidir. Proton, nötron, elektron, kuark gibi atom altı parçacıklar atomdan küçük olmasına rağmen maddenin kimlik özelliğini göstermediğinden bu tartışmaya cevap olarak verilemez. Bir başka önemli husus ise her maddenin enerjinin paketlenmiş halinden oluşmasıdır ki bu olgu başka bir tartışmanın ilgi alanına gitmekte olup şu an bahsini ettiğimiz tartışma ile karıştırılmamaları gerekir.
Maddenin en küçük yapı taşı atomdur. 1803 yılında John Dalton’un kimyasal deneyleri atomun varlığını ortaya koymuştur. 1869’da ise Mendeleyev periyodik tabloyu keşfetti. Sonralarında ise atomdan da küçük atom altı parçacıkların olduğu keşfedildi. Bununla beraber atom ve atom çekirdeklerinin tepkimeleri de gündeme gelmeye başladı ve yeni bir bilim dalı oluştu. İşte atom çekirdeklerinin etkileşimlerini ve çekirdeğin parçalarını inceleyen bu bilim dalına nükleer fizik veya çekirdek fiziği diyoruz.
Nükleer fizik; tıpta hastalıkların teşhis ve tedavisinde, malzeme mühendisliğinde hassas ölçüm ve saflık tayini yapmada, arkeolojide karbon tarihi belirmek gibi diğer birçok bilim ve meslek dalında aktif olarak yer almaktadır. İçerdiği alt başlıklardan bazıları olan fisyon ve füzyon reaksiyonları, bozunmalar, çekirdek reaksiyonları gibi konular bugün bizim bahsedeceğimiz konular arasındadır.
Manhattan Projesi
1942-1946 yılları arasında etkin olan, Kanada ve Birleşik Krallık’tan destek alan, ABD ordusuna bağlı bir nükleer silah üretme ve geliştirme projesidir. Yönetimi ABD tarafından sağlanıyor, Kanada ve Birleşik Krallık’ın desteği de eksik olmuyordu. Etkin olduğu dönemde yönetimi Tümgeneral Leslie Groves’teydi. Bu proje kapsamındaki nükleer fizik üretimleri ise Los Alamos Laboratuvarı'nda gerçekleştirilmekteydi. Ve bu laboratuvarın yöneticisi ise kısa süre önce hayatı filme alınan Robert Oppenheimer'dır. 1939’da başlayan bu proje kısa süre içerisinde gelişti ve hatta İngilizler’in tasarladığı bir benzer proje olan Tube Alloys’u bile kendi bünyesine kattı.
Manhattan Projesi’nin kurulduğu yılda Hitler Polonya ve diğer Avrupa ülkelerini işgal etmişti. Bu proje sayesinde iki çeşit atom bombası geliştirildi. Bunlardan birisi tabanca tipi fisyon silahı, diğeri de çökertme tipi nükleer silahtı. Nükleer silahlar esasında fiziksel ve kimyasal geliştirmenin yanında teorik düzenlemenin de sağlanarak patlamaların daha etkin bir şekilde gerçekleşmesini sağlamaktadır.
Thin Man
Thin Man nükleer bombası, tabanca tipi nükleer silahın pek de pratik olmadığını gösterdi. Yakıtı plütonyumdu. Burada önemli olan nokta namlu uzunluğuydu. Thin Man’in 97 cm’lik kuyruğu olan 5,2 metre uzunluğunda cılız adamı andıran (Thin Man) bir görünümü vardı. E8 grubu, matematik hesaplamaları yapmakla görevliydi. Plütonyumun istenmeyen reaksiyonları önlemesi için saniyede 914,4 metreye ulaşması gerekiyordu. Ancak plütonyumun bozunma hızı ile uyumlu bir namlu tasarlamak çok zor olduğundan bu silahın gelişimi durduruldu.
Little Boy
Little boy, Türkçesiyle küçük çocuk, 6 Ağustos 1945 pazartesi günü saat 08.45’te ABD tarafından Japonya’nın Hiroşima kentine atılan ve aynı zamanda da dünya tarihinde saldırı amaçlı kullanılan ilk atom bombasıdır.
Thin Man’in geliştirilmesi aşamasında uygun silah tasarımı istenildiği gibi olmamış ve geliştirilmesi durdurulmuştu. Bu nedenlerden ötürü de uranyum-235 izotopunun kullanıldığı basit bir silah tasarlandı. Bu silah çökertme tipi nükleer silah türündeydi. Ağırlığı 4.400 kilogram, uzunluğu ve genişliği ise üçer metreydi. Dolum ağırlığı yani yakıtı 64 kilogram. Patlama sonucu açığa çıkan enerji neredeyse 15 ton TNT’nin patlaması sonucu açığa çıkan enerjiye eşdeğerdi.
Yakıt: Uranyum-235
Doğadaki elementler izotopları halinde vardır. Little Boy’da kullanılan uranyum-235 yakıtı bir izotop olduğu gibi bir de onunla oldukça benzer kimyasal özelliklere sahip uranyum-238 izotopu vardır. Ve bu izotop doğada daha yaygındır. Uranyum-238 doğada %99 oranında, uranyum-235 ise %1 oranında bulunuyor. Uranyum-235, uranyum-238’e göre hem hareket kabiliyeti hem hafiflik hem de kütle numarası ve nötron sayısının tek sayı olmasından dolayı daha zengindir. Uranyum-235’in uranyum-238’den daha az bulunması yakıtta sorun yaratıyordu. Bu durumdan dolayı Manhattan Projesi’nde Little Boy için uranyum-235 ihtiyacı doğmuştu. Bu ihtiyaç ise uranyum-238’in uranyum-235’e dönüşümü yani uranyum zenginleştirilmesi ile çözülmüştür. Uranyum zenginleştirmenin üç yolu var: Kalutron, gaz difüzyonu ve termoforez.
Little Boy’un dolumu yüksek zenginleştirilmiş uranyumdur. Teknik olarak nükleer silahlar zincirleme reaksiyon temeline dayalıdır. Daha önceki yazılarda bu durumu daha ayrıntılı olarak açıkladık. Bir nötron, uranyum çekirdeğine fırlatılarak çekirdeğin bölünmesini sağlar. Nötron uranyum-235 çekirdeğine fırlatıldığı anda uranyum-236 elde edilir. Bu durum kararsızlığa sebep olur ve atom kendi kendine parçalanarak baryum-142 ve kripton-91 elementleri açığa çıkar. Bu iki elementin yanı sıra üç adet de nötron da açığa çıkar ve başı boş haldedirler. Eğer bu nötronlar ortamdan alınmaz ise diğer uranyum-235’lerin çekirdeğine nüfuz edip yine aynı olayların yaşanmasına sebep olacak. Ve biz bu reaksiyonlara nükleer fisyon reaksiyonları deriz.
Burada nükleer fisyon reaksiyonunda kullanılan uranyum-235 atomunun konsantrasyonu çok önemli. Teoride %20’nin üzerinde olmalı ancak silahlarda %85 ve üzeri bir konsantrasyon tercih edilir. Uranyum-235 yetersizliğinde çare olarak uranyum-238’i saydığımız üç yöntemden biriyle uranyum-235’e çevrilmesi gerekir. Manhattan projesinde de bu durum için klautron yöntemi kullanılmıştır. Şimdi bu yönteme bakalım.
Klautron
Klautron yöntemi bir kütle spektroskopidir. Burada amaç uranyum izotoplarını ayırmaktır. Manhattan Projesi’nin etkin olduğu zaman zarfında Ernest Orlando Lawrence geliştirmiştir. Dayanağı ise siklotrondur. Siklotron eski bir yöntemdir, bir parçacık hızlandırıcıdır. Dikine bir manyetik alan içerisinde yüksek alternatif akım oluşturarak parçacıkların çembersel hareket yapmalarını sağlar.
Adını E. O. Lawrence’nin buluşu yaptığı yer olan California University Cyclotron’dan almıştır. İşte Manhattan Projesi kapsamında Lawrence tarafından keşfedilen bu klautron yöntemi sayesinde uranyum-235 yakıtları üretilmiş ve Hiroşima’ya yapılacak atom bombası saldırısında kullanılmıştır.
Little Boy’un fırlatılmasından sonra yaklaşık 600 metrede patlayan bomba yaklaşık 140 bin kişinin ölümüne yol açmıştır.
Not: Bombaların patlaması esnasında etkinliğini arttırmak için başvurulacak yollardan birisi bombayı havada patlatmaktır.
Bir sonraki yazıda Fat Man ve Oppenheimer anlatılacaktır.
