Başlıktaki cümle 1968’de dünyayı sarsan gençlik olaylarından bir slogan.
O zamanın gençlerine “Akıllı olun, taleplerinizde gerçekçi olun” diyordu büyükleri, onlar da gerçekçi olup imkansızı istemeye karar verdiler. Ve elde ettiler.
Dünyanın fizikçileri de 1950’li yıllardan beri imkansızın peşindeler ve gayet de gerçekçiler.
Nedir imkansız olan şey? Bu hafta dünya bilim basınında manşetlerdeydi, Türkiye’de ise kenarından köşesinden haber oldu: Füzyon enerjisinde elde edilen yeni başarı.
Füzyon, güneşimizin ve bütün yıldızların enerji üretme yöntemi, hatta doğanın en temel mekanizmalarından biri.
Büyük Patlama sırasında ortaya çıkan parçacıklar, muazzam enerjileri sayesinde füzyon, yani birleşme yoluyla ilk atom çekirdeğini ve ilk atom olan hidrojeni meydana getirdi. Hidrojenler yıldızların çekirdeğinde birleşe birleşe, lise yıllarından hatırlayacağınız elementlerin periyodik tablosundaki demire kadar atomları oluşturdu. Demirden daha ağır atomlar ise yıldızların bünyesinde değil, o yıldızların patlamasıyla oluşan süpernovalarda veya birbiriyle çarpışan nötron yıldızlarında oluştu. Yani kısacası füzyon olmasa bugün bildiğimiz “madde” ve onca atom çeşitliliği de olmazdı.
Böyle kolayca anlattığıma bakmayın, daha hafif iki atomun birleşip daha ağır bir atomu ortaya çıkarması çok zor ve çok da vahşi bir işlem.
En basitine bakalım: İki hidrojen atomu bir araya geliyor ve helyumu ortaya çıkarıyor. Hesaba göre bizim güneşimizin çekirdeğinde her saniye 600 milyon ton hidrojen birleşip helyuma dönüşüyor; bu yapıldığında da 4 milyon ton kadar madde Einstein’in E=MC2 formülü uyarınca enerjiye dönüşüp bize geliyor.
Geliyor dediğime bakmayın, onu da anlatayım: Güneşin çekirdeğinde öyle muazzam bir ısı (15,7 milyon Kelvin) ve dolayısıyla öyle muazzam bir basınç var ki, hidrojenler ancak böyle bir ortamda füzyona giriyor, helyum oluyor.
Bu çekirdekteki kütle çekim kuvveti o kadar büyük ki, normalde ışık hızıyla hareket eden fotonların bu çekirdekten ayrılıp güneşin dış yüzeyine gelmesi bile 10 bin ila 170 bin yıl arasında bir zaman alıyor. Düşünün o fotonlar, adı üstünde “ışık hızı” ile yol aldıkları halde kütle çekimi onları o kadar yavaşlatıyor.
İşte zaten “imkansız” dediğim bu: Böylesine sıcak ve yüksek basınçlı bir ortamda doğal olarak meydana gelen bir reaksiyonu bilim insanları dünya üzerinde yapmaya çalışıyorlar. Önce bir laboratuvarda becerecekler, sonra da bir reaktör inşa edip onun içinde.
Peki yapılabilir mi?
Bilmiyoruz.
Ama bilmemek insanları korkutmuyor, tam tersine daha da kamçılıyor. Milyarlarca dolar para, onyılların emeği bugün bu bilmediğimiz şeye akmaya devam ediyor.
Güneşin içindeki şartları dünya yüzeyinde gerçekleştirmek için gereken en büyük kaynak enerji.
Çünkü temel zorluk şu: Yine lise fizik derslerinizi hatırlayın, atomun çekirdeği + elektrik yükü taşıyor ve yine o derslerden biliyoruz ki iki + kutup birbirini itiyor.
Yani, iki hidrojene siz “Yan yana durun” deyince onlar yan yana durmuyorlar. Çekirdeklerin birbirini itme gücünden daha büyük bir gücü o çekirdeklere uygulamanız ve çekirdekleri birleştirmeniz gerekiyor.
Bunun için harcanacak enerji muazzam.
Hadi diyelim iki çekirdeği birbirine ittiniz ve birleştirdiniz; sorun hala çözülmüyor. Bu birleşmeden ortaya muazzam bir enerji (E=MC2 formülünü hatırlayın) çıkıyor; biz o enerjiyi ısı olarak görüyoruz, yaklaşık 150 milyon derece Celcius.
Bu kadar büyük bir sıcaklığı nasıl yöneteceksiniz? Maddenin plazma halindeki bu sıcaklığı yönetmek için de bu kez dev mıknatıslar kullanıyorsunuz. O mıknatıslar da muazzam miktarlarda enerji harcıyorlar.
Aslında nötron ve nötrinolardan oluşan bu çok sıcak plazmayı biz basitçe su kaynatmakta kullanmak istiyoruz. Su kaynayacak, buhar çıkacak, o buharın basıncıyla türbin döndüreceğiz, dönen türbin de bir bakır sargının içindeki mıknatısı çevirecek ve elektrik ortaya çıkacak.
Yalnız bu su kaynatma bizim ev de çaydanlığı ateşe koyup çay suyunu kaynatmamıza benzemiyor.
Biz çaydanlıktaki suyu kaynatmak için, o kaynamış suyla elde edebileceğimiz enerjiden çok daha fazlasını harcıyoruz. Bunu doğal gaz veya elektrik faturanızda da görüyorsunuz zaten. Termodinamiğin temel bir kanunu bu. Hiçbir kapalı sistemden ona verdiğinizden daha fazla enerji elde edemezsiniz, enerjinin bir bölümü mutlaka “entropi” olarak kaybolur, daha doğrusu kullanılamaz hale gelir.
Ama bilimciler füzyon santralında verdikleri enerjiden daha fazlasını elde etmek istiyorlar. Çünkü E=MC2’deki C o kadar büyük bir rakam ki, ufacık maddeden bile muazzam enerji çıkıyor.
Amerikalılar geçen hafta verdikleri enerjiden fazlasını geri aldıklarını ilan ettiler, 2 birim enerji verip geriye 3 birim almışlar.
Bu açıklama bilimsel olarak doğru belki ama pratikte doğru değil. Ama çok önemi yok; elde edilen başarı çok büyük.
Peki füzyon başarılmış mı oldu? Hayır, henüz değil ve belki onlarca yıl daha da başarılamayacak.
Zorlukları anlattım.
Adidas’ın reklam sloganını hatırlayın: İmkansız hiçbir şeydir.
