SİMYACININ RÜYASI GERÇEK OLDU: CERN’DE KURŞUN ALTINA DÖNÜŞTÜRÜLDÜ

SİMYA NEDİR

Simya, insanlığın hakikati arama ve doğayı keşfetme çabasının ve dolayısıyla merakının ilk göstergelerinden biridir. Simya tarih boyunca Antik Mısır’dan Orta Çağ Avrupa’sına, Çin’den İslam dünyasına kadar birçok medeniyette kendini gösterdi. Simyacılar elementleri birbirine dönüştürmeye ve onlara ölümsüzlüğü sağlayacak olan felsefe taşını yapmaya çalışıyorlardı çünkü evrendeki her şeyin aslında bir bütünün parçası olduğuna ve her şeyin tek bir maddeden meydana geldiğine inanıyorlardı, onlara göre elementler kendi aralarında dönüştürülebilirdi ve her canlı tek bir özü paylaşırdı.

Simyanın en önemli amaçlarından biri sıradan metalleri değerli metallere –özellikle altına- dönüştürmekti. Bunun nedeni o dönemde altının en değerli görülen metal olmasıydı. Diğer amaçları ise “felsefe taşı” adı verilen ve ölümsüzlüğü sağlayan bir taşı üretmek, hastalıklara şifa bulmak ve insan ömrünü uzatmak olarak sayılabilir.

NEDİR BU CERN

İnsanlık var olduğundan beri gökyüzüne bakıp evrenin nasıl oluştuğunu, maddenin aslında ne olduğunu ve bizleri bir arada tutan gizemli güçlerin gizemlerini merak etti. Bu sorular önce filozofların, sonra simyacıların ve en sonunda bilim insanlarının çalışma alanına dönüştü. Yıllardır süregelen bu kadim merak bugün İsviçre ile Fransa sınırında, yerin yaklaşık 100 metre altında devasa bir araştırma merkezinde yanıtlarını arıyor: CERN.

CERN, yani Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi, 1954 yılında Avrupa'nın önde gelen 12 ülkesi öncülüğüyle kuruldu. Amaç, parçacık fiziği gibi ileri düzey bilimsel araştırmalarda güçleri birleştirmek ve bilim alanında siyasal nedenli ayrılıklara son vermekti. Zamanla büyüyerek 23 üyeli uluslararası bir kuruluşa dönüştü. Bugün CERN dünyanın her bir yanından gelen bilim insanlarının çalıştığı bir araştırma merkezi.

CERN’in kalbinde, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı yer alıyor. Bu çarpıştırıcı yaklşık 27 kilometre uzunluğunda halka şeklinde bir tünel. Bu tünelin içinde, protonlar veya ağır iyonlar ışık hızına çok yakın bir hızda hareket ettirilip çarpıştırılıyor. Amaç, evrenin doğum anına benzer koşulları laboratuvarda yeniden oluşturmak ve maddenin yapı taşlarını gözlemlemek. Bu deneylerden elde edilen veriler evrenin nasıl oluştuğuna, maddenin kütlesinin neden var olduğuna ve hatta görünmeyen karanlık maddenin doğasına dair ipuçları veriyor.

2012 yılında CERN’de yapılan bir deney bilim dünyasında büyük ses getirdi: Higgs bozonu. Bu parçacığın var olduğu teorik olarak Peter Higgs tarafından 1960’larda öne sürülmüş ama bir türlü gözlemlenememişti. Higgs bozonunun keşfi, maddenin neden kütleye sahip olduğunu açıklayan önemli bir adım oldu. Öncesinde dikkat çekecek bir isim olduğu ve keşfi önemli bir parçacık olması nedeniyle ‘Tanrının Belası Parçacık’ adı verilen bu parçacığa sonradan genel kültürde “Tanrı parçacığı” adı verildi.

CERN yalnızca Higgs bozonunu aramıyor elbette. Burada aynı anda çalışan farklı dedektörler ve deneyler sayesinde evrenin birçok gizemi daha araştırılıyor. ATLAS ve CMS parçacık çarpışmaları sonucunda ortaya çıkan binlerce farklı parçacığı saniyeler içinde tarayarak bilim insanlarının “Yeni fizik” adını verdikleri henüz keşfedilmemiş doğa yasalarını anlamalarına yardımcı oluyor. LHCb adlı deney ise evrende neden maddenin antimaddeden fazla olduğunu yani nasıl olup maddenin anti maddeyi yok ederek artanının bizi oluşturduğunu ve şuan nasıl var olabildiğimizi anlamaya çalışıyor. ALICE adındaki dedektör ise zaman yolculuğuna benzeyen bir görevi üstleniyor: Büyük Patlama’dan hemen sonra evrenin ilk anlarında oluşan aşırı sıcak ve yoğun maddenin -yani kuark-gluon plazmasının- izlerini araştırıyor. Bu sayede madde henüz atomlara bile dönüşmemişken nasıl davrandığını görebiliyoruz.

CERN’de kullanılan teknoloji başlı başına hayranlık uyandırıcı. Büyük Hadron Çarpıştırıcısının içindeki mıknatıslar -271°C’ye kadar soğutuluyor. Bu, evrendeki doğal ortamların bile altındaki bir sıcaklık demek. Böylece protonlar süper iletken koşullarda neredeyse 0 enerji kaybı ile yönlendirilebiliyor. Çarpışma anında oluşan verilerse saniyede milyonlarca kez kaydediliyor ve dünyanın dört bir yanındaki süper bilgisayarlarda analiz ediliyor.

SİMYACININ RÜYASI GERÇEK OLDU

Tarih boyunca kurşunu altına dönüştürmek simyacıların en büyük hayaliydi. Bugün artık bu dönüşümün teknik olarak mümkün olduğunu biliyoruz, peki nasıl? İşte bu noktada bilimin kapısını çalmak zorundayız. Bugün bu hayal CERN’de en azından atom düzeyinde gerçekleştirildi.

Kurşun 82 proton, altın ise 79 protona sahiptir. Bu da demek oluyor ki kurşunu altına dönüştürmek için, kurşun atomunun çekirdeğinden üç protonu çıkarmanız gerekir. Fakat bu işlem sıradan kimyasal tepkimelerle yapılamaz çünkü kimyasal tepkimeler çekirdeğe etki edemez. Çekirdeğe etki etmek yalnızca nükleer tepkimelerle mümkündür, işte bu noktada yardımımıza yüksek enerjili parçacık hızlandırıcılar koşuyor.

CERN’de kurşun iyonları Büyük Hadron Çarpıştırıcısının içinde ışık hızına yakın hızlara kadar çıkarılıyor ve birbirleriyle çarpıştırılıyor. Bu yüksek enerjili çarpışmalar sırasında kurşun atomunun çekirdeği parçalanıyor ve çekirdekten 3 adet proton kopuyor. Böylece kurşunun atom numarası değişiyor ve altına dönüşebiliyor.

ALICE de bu konuda öldukça önemli bir role sahip. ALİCE ağır iyon çarpışmalarını inceleyen büyük bir dedektördür. çarpışma sonrasında açığa çıkan parçacıkların türünü, enerjisini ve hareketlerini atolmaltı düzeyde ,oldukça hassas bir şekilde ölçerek çekirdeklerinin nasıl parçalandığını anlamamıza olanak sağlıyor.

Peki neden elimizdeki bütün kurşunu altına çevirmiyoruz. Bu şekilde hangi elemente ihtiyacımız varsa onu üretebiliriz sonuçta değil mi, yoksa bu işin ardında bizi bekleyen bir şeyler daha mı var? Aslında cevap oldukça net: çünkü bu işlem aşırı derecede pahalı, verimsiz ve tehlikeli.

Kurşun çekirdeğinden üç protonu çıkarma işlemi, sıradan bir kimyasal tepkimeyle değil, parçacık hızlandırıcılarla yani milyarlarca dolarlık dev tesislerde ancak mümkündür. Üstelik dönüşüm sırasında ortaya çıkan altın miktarı kayda değer mir miktarda değildir. Bir gram altın elde etmek, teorik olarak milyonlarca dolar ve aylarca süren deney gerektirir.

Bunun da ötesinde dönüştürme işlemi sırasında ortaya çıkan radyoaktif yan ürünler ve çekirdek dengesizlikleri, süreci yalnızca pahalı değil aynı zamanda riskli hâle getiriyor.

Peki bu işlem tehlikeli ve pahalı ise neden yine de yapılıyor? Çünkü bilim insanlaru için asıl mesele altın üretmek ya da günümüz dünyasının yeni feodal beyleri olmak değil, evrenin temel yapı taşlarını anlamaktır. Yani bu deneyler bilginin peşindedir, zenginliğin değil.

Sonuç mu? Kurşunu altına çevirmek artık bir masal değil, bilimsel bir gerçek. Ama bu gerçeğin ekonomik bir karşılığı yok. Ama evren bize altını zaten çok daha ucuz bir yolla sunuyor: zaman, basınç ve yıldızların ölümü.