KÜÇÜK SİMYA MERKEZİ : GÜNEŞ

Küçük Simya Merkezi: Güneş

Güneş'teki bu nükleer reaksiyon da, bizim yaşamımız için en az kırmızı devlerdeki reaksiyon kadar zorunludur. Dahası, Güneş'teki nükleer reaksiyon da, kırmızı devlerdeki kadar "ayarlanmış bir iş"tir.
 

Güneş gerçekte dev bir nükleer reaktördür. Sürekli olarak hidrojen atomlarını helyuma dönüştürür ve bu sayede ısı enerjisi üretir. Ancak önemli olan, Güneş’in içindeki bu reaksiyonların olağanüstü bir hassasiyetle ayarlanmış oluşudur. Reaksiyonları belirleyen kuvvetlerdeki en ufak bir farklılık, Güneş’in ya hiç yanmamasına, ya da birkaç saniye içinde havaya uçmasına neden olacaktır.

Güneş'teki nükleer reaksiyonun ilk elementi olan hidrojen, daha önce de belirttiğimiz gibi evrendeki en basit elementtir. Çekirdeğinde sadece tek bir proton yer alır. Helyumun çekirdeğinde ise iki proton ve iki nötron bulunur. Güneş'te gerçekleşen işlem ise, dört hidrojenin birleşip bir helyum yapmasıdır. Bu işlem sırasında çok büyük bir enerji açığa çıkar. Dünya'ya gelen ısı ve ışık enerjisinin neredeyse tamamı, Güneş'in içindeki bu nükleer reaksiyonla oluşmaktadır.

Ancak, aynı kırmızı devlerde olduğu gibi, bu nükleer reaksiyon da aslında pek beklenmedik bir işlemdir. Rastgele etrafta gezen dört atomun bir araya gelip bir anda helyum yapmaları mümkün değildir. Bunun için, yine aynı kırmızı devlerde olduğu gibi, iki aşamalı bir işlem gerçekleşir. Önce iki hidrojen birleşir ve bir proton ve bir nötrona sahip bir "ara formül" meydana getirirler. Bu ara formüle "dötron" adı verilir.
 
 

Tek protonlu hidrojen çekirdekleri İki proton ve iki nötronlu helyum çekirdekleri   1) Güneş'te dört ayrı hidrojen çekirdeği birleşip tek bir helyum oluşturur. (yandaki şekil) 2) Ama bu iki aşamalı bir işlemdir. Önce iki hidrojen birleşir ve "dötron" çekirdeği ortaya çıkar (sol alttaki şekil) 3) Ancak eğer güçlü nükleer kuvvet birazcık bile daha güçlü olsa, bu kez dötron yerine "di-proton" oluşacaktır (sağ alttaki şekil) Bu durumda ise, nükleer yapı aniden değişecek ve Güneş birkaç saniye içinde korkunç bir patlama ile havaya uçacaktır. Birkaç dakika sonra ise tüm Dünya korkunç alevlerle yanıp kömürleşecektir.  Tek protonlu hidrojen çekirdekleri Bir proton ve bir nötrona sahip "dötron" çekirdeği Tek protonlu hidrojen çekirdekleri  Bir proton ve bir nötrona sahip "dötron" çekirdeği

Ancak araştırmalar göstermiştir ki, güçlü nükleer kuvvet, bu işi yapmaya ancak yetebilmektedir. Eğer şu anda sahip olan değerinden biraz bile daha zayıf olsa, iki hidrojen çekirdeğini birleştiremeyecektir. Yan yana gelen iki proton, hemen birbirlerini itecekler ve böylece Güneş'teki nükleer reaksiyon başlamadan bitecektir. Yani Güneş hiç var olmayacaktır. George Greenstein, bu gerçeği "eğer güçlü nükleer kuvvet birazcık bile daha zayıf olsaydı, o zaman Dünya'nın ışığı hiçbir zaman yanmayacaktı" diye açıklar.

Peki acaba güçlü nükleer kuvvet birazcık daha güçlü olsa ne olur? Bu soruya cevap vermeden önce, iki hidrojenin bir dötrona dönüşmesi işlemine bir daha bakalım. Dikkat edilirse, bu işlemin iki ayrı yönü vardır: Önce bir proton, yükünü kaybederek nötrona dönüşmektedir. Sonra da bu nötron bir başka protonla birleşip dötron atomunu oluşturmaktadır. Birleşmeyi sağlayan güç, belirttiğimiz gibi güçlü nükleer kuvvettir. Protonu nötrona dönüştüren güç ise bundan farklıdır; bu "zayıf nükleer kuvvet"tir. Zayıf nükleer kuvvetin bir protonu nötron haline getirmesi yaklaşık 10 dakika sürer. Bu, atom düzeyinde çok uzun bir süredir ve Güneş'teki nükleer reaksiyonun "yavaş yavaş" sürmesini sağlar.

Şimdi bu bilgi üzerine tekrar aynı soruyu soralım: Eğer güçlü nükleer kuvvet birazcık daha güçlü olsa ne olur? Eğer böyle olsa, Güneş'teki reaksiyon tamamen değişecektir. Çünkü bu durumda, zayıf nükleer kuvvet tamamen devre dışı kalacaktır. Güçlü nükleer kuvvet, bir protonun 10 dakika içinde nötrona değişmesini beklemeden, anında iki protonu birbirine yapıştıracaktır. Bunun sonucunda da dötron yerine iki protonlu tek bir atom çekirdeği oluşacaktır.

Ortaya çıkacak olan bu yapıya bilim adamları "di-proton" adını verirler. Gerçekte böyle bir şey yoktur, bu hayali bir elementtir. Ama eğer güçlü nükleer kuvvet biraz daha güçlü olsa, o zaman Güneş'in içinde di-proton ortaya çıkacaktır. Bu ise "yavaş yavaş" yanmakta olan Güneş'in yapısını tamamen değiştirecektir. George Greenstein, "güçlü kuvvetin biraz daha güçlü olması durumunda" olacakları şöyle açıklar: Güneş böyle bir durumda tamamen değişecektir, çünkü artık Güneş'teki reaksiyonun ilk aşaması dötron üretimi değil, di-proton üretimi olacaktır. Zayıf nükleer kuvvetin rolü ortadan kalkacak ve sadece güçlü nükleer kuvvet devreye girmiş olacaktır... Ve bu durumda Güneş'in yakıtı aniden çok çok etkili bir yakıt haline gelecektir. O kadar iyi bir yakıttır ki bu, Güneş ve ona benzer diğer tüm yıldızlar, birkaç saniye içinde havaya uçacaktır.Güneş'in havaya uçması ise, birkaç dakika sonra tüm Dünya'yı ve üzerindeki tüm canlıları alevlere boğacak, mavi gezegen birkaç saniye içinde kömür haline gelecektir. Ama güçlü nükleer kuvvetin gücü, tam olması gerektiği düzeyde olduğu için, Güneşimiz dengeli bir nükleer reaksiyon gerçekleştirir ve "yavaş yavaş" yanar.

Tüm bunlar, güçlü nükleer kuvvetin gücünün, tam insan yaşamına imkan verecek biçimde ayarlanmış olduğunu göstermektedir. Eğer bu ayarlamada bir hata olsaydı, Güneş gibi yıldızlar ya hiç var olmazlar, ya da oluştukları andan çok kısa bir süre sonra korkunç birer patlamayla yok olurlardı.

Bir başka deyişle, Güneş'in yapısı da rastlantısal, amaçsız bir yapı değildir. Aksine, Allah, "güneş ve ay, belli bir hesap iledir" ifadesiyle (Rahman Suresi, 5) Kuran'da bizlere bildirmiş olduğu gibi, bu yıldızı insanın yaşamı için özel bir şekilde yaratmıştır.
 

Protonlar ve Elektronlar

Elektronların, çekirdeğin etrafında sürekli olarak döndüklerini biliyoruz. Bunun nedeni, elektrik yüküdür. Bütün elektronlar eksi (-) elektrik yükü ile yüklüdürler, bütün protonlar ise artı (+) yüküyle. Ve fiziksel olarak zıt kutuplar birbirini çeker, aynı kutuplar birbirini iter. Dolayısıyla atomun çekirdeğindeki artı yükü, elektronları kendine doğru çeker. Bu nedenle elektronlar, hızlarının kendilerine verdiği merkez-kaç gücüne rağmen, çekirdeğin etrafından ayrılmazlar.

Atomların bu elektriksel yükle ilgili olarak çok önemli bir de dengeleri vardır. Merkezde ne kadar proton varsa, atomun dışında da o kadar elektron olur. Örneğin oksijen atomunun merkezinde 8 protonu vardır ve dolayısıyla 8 tane de elektronu bulunur. Bu sayede atomların elektriksel yükü dengelenir.

Bunlar çok temel kimya bilgileridir. Ancak bu bilgiler içinde çoğu kimsenin dikkat etmediği bir nokta vardır: Proton, elektrondan çok daha büyüktür. Protonun hacmi de, kütlesi de, elektrondan çok daha fazladır. Eğer bir büyüklük karşılaştırması yapmak gerekirse, aralarındaki fark, bir insanla bir fındık arasındaki fark gibidir. Yani elektronla protonun pek "dengeli" bir fiziksel yapıları yoktur.
 

Ama elektrik yükleri birbirinin aynıdır!

Peki acaba durum böyle olsaydı, yani proton ve elektronun elektriksel yükleri eşit olmasaydı ne olurdu?

Bu durumda evrendeki tüm atomlar, protondaki fazla artı elektrik nedeniyle, artı elektrik yüküne sahip olacaklardı. Bunun sonucunda da evrendeki her atom birbirini itecekti.

Acaba bu durum şu an gerçekleşse ne olur? Evrendeki atomların her biri birbirini itse neler yaşanır?

Yaşanacak olan şeyler çok olağandışıdır. Öncelikle sizin bedeninizde yaşanacak olan değişikliklerle başlayalım. Atomlardaki bu değişiklik oluştuğu anda, şu anda bu kitabı tutan elleriniz ve kollarınız bir anda paramparça olurlar. Sadece elleriniz ve kollarınız değil, gövdeniz, bacaklarınız, başınız, gözleriniz, dişleriniz, kısaca vücudunuzun her parçası bir anda havaya uçar. İçinde oturduğunuz oda, pencereden gözüken dış dünya da bir anda havaya uçar. Yeryüzündeki tüm denizler, dağlar, Güneş Sistemi'ndeki tüm gezegenler ve evrendeki bütün gök cisimleri aynı anda sonsuz parçaya ayrılıp yok olurlar. Ve bir daha da evrende hiçbir gözle görülür cisim var olmaz. Evren dediğimiz şey, sürekli olarak birbirlerini iten atomların karmaşasından ibaret olur.

Peki acaba bu mutlak felaketin yaşanması için, elektron ve protonun elektrik yüklerinde ne kadarlık bir dengesizlik oluşması gerekir? Yüzde bir farklılık olsa yine de bu felaket yaşanır mı? Yoksa kritik sınır binde bir midir? George Greenstein, The Symbiotic Universe (Simbiyotik Evren) adlı kitabında bu konuda şunları söyler:

Eğer iki elektrik yükü 100 milyarda bir oranında bile farklılaşsaydı, bu, insanlar, taşlar gibi küçük cisimlerin parçalanmasına yetecekti. Dünya ve Güneş gibi daha büyük cisimler içinse, bu denge daha hassastır. Gök cisimlerinin ihtiyaç duyacakları denge, milyar kere milyarda birlik bir dengedir.

Bu denge de bize bir kez daha ispatlamaktadır ki, evren, rastgele ortaya çıkmamış, belirli bir amaca yönelik olarak düzenlenmiştir. Astrofizikçi W. Press'in Nature dergisindeki bir makalesinde yazdığı gibi, "evrende, akıllı yaşamın gelişmesini destekleyen büyük bir tasarım bulunmaktadır".

Evrendeki cisimlerin üstte incelediğimiz olağanüstü dengeler sayesinde kararlı bir şekilde durmaları ise, Allah'ın yaratışındaki kusursuzluğu gösteren bir delildir. Kuran'da bildirilmiş olduğu gibi,

"Göğün ve yerin O'nun emriyle durması da, O'nun ayetlerindendir".
(Rum Suresi, 25)
Gökdeki Düzen
=> Yıldızların Arasındaki Mesafeler
=> Uzaydaki Boşluklar
=> Entropi Ve Düzenlilik
=> Güneş Sistemi
=> Dünyanın Yeri
=> Rezonans ve Çifte Rezonans
=> Kücük Simya Merkezi Güneş