Füzyon sırasında neden kaynaşan elementlerdeki nötronlardan biri yeni oluşan elementin çekirdeğinde durmak yerine dışarı fırlar?

Atom çekirdeklerinin bir enerji kaynağı olarak kullanılması beklentisi yüzyılın başında radyoaktivitenin keşfi ile doğmuştur. Bazı atomların bünyelerinden kendi kendilerine, gazlan

iyonlaştırmak, fotoğraf plâkalarına tesir etmek gibi özelliklere sahip partiküller atmaları, bu

olaylarda enerji olduğunu belli etmiş ve bu keyfiyet 1902'de Curie'ler tarafından "rayoaktif

bir elementin her atomunun sabit bir enerji kaynağı olarak faaliyette bulunduğu" şeklinde

ifade edilmişti. Bu tarihlerden itibaren bu enerjinin menşe ve mahiyetine dair çeşitli teoriler

ortaya atılmaya başlanmıştır.

Radyoaktif maddelerde; maddeden enerji elde edilmesi keyfiyetinin ve umumiyetle çekirdek

enerjisinin izahını yapmakta büyük bir güç gösteren bağlantı, Einstein'ın kurduğu kitle ile

enerjinin eşdeğerliği bağıntısıdır. Elementlerin yapı taşlarından kurulması sırasında, ortaya

çıkabilecek enerji değerlerinin kimya reaksiyonlarında karşılaşılanlarla kıyas edilemeyecek

kadar büyük olduğunu gösteren ilk hesaplar, eşdeğerlik esasına göre 1915 sıralarında yapılmıştır. Bu hesapların neticeleri, bugünkülerden farklı düşünüşlere dayanılmış olduğu

için, bu çeşit hesapların bugün götüreceği neticelere tamamen uymazsa da çekirdek enerjileriyle kimyasal reaksiyon enerjileri arasındaki mertebe farkına işaret etmek bakımından

dikkate değer.

Atom enerjisi problemi etrafındaki çalışmalar, yüklü parçacıkların hızlandırılmasına ait çeşitli metotların gelişmeye ve büyük enerji miktarlarını meydana vuran çekirdek reaksiyorlannın kaşfedilmeye başladığı 1930 yılına gelinceye kadar az çok akademik olmaktan ileri geçmemiştir. Kitlenin enerjiye dönüştürülmesi konusundaki spekülatif

beklentiler ancak, 1939da çekirdek bölünmesi olayının keşfedilmesi ile, nihayet müspet bir

istikamete yönelmiştir.

Bölünme olayları bugün ilim ve teknikte bilhassa iki gaye bakımından çok önemlidir:

1) Başka hiç bir vasıtayla ulaşılamayan ölçüde enerjiler elde edilmesi,

2) Bölünme ürünlerinden suni radyoaktif elementlerin elde edilmiş olmasıdır.

Böylece, içerisinde bölünmelerinin kontrollü olarak gelişmesine imkan verecek şekilde düzenlenmiş bir sisteme ise; "Nükleer reaktör" veya "Çekirdek reaktörü" yahut da sadece "Reaktör" denilmektedir. 1938 yılında Otto Hahn ve Fritz Strassmann tarafından çekirdeğin fisyon yapma özelliğinin keşfi ve reaksiyonda açığa çıkan parçacıkların enerjilerinin tayininden

sonra, fisyon hadisesinin verdiği enerjinin faydalı bir şekilde kullanılması, insanoğlu için

çok ilgi çekici olmuştur.^[1]

Harika bir soru! Füzyon, iki hafif atomun birleşerek daha ağır bir atom oluşturduğu nükleer bir reaksiyondur. Füzyon reaksiyonları genellikle yıldızların içinde meydana gelir ve büyük miktarda enerji üretir. Füzyon reaksiyonlarında, nükleer kuvvetlerin etkisi altında, atom çekirdeklerinin yaklaşmasına ve birleşmesine izin veren koşullar gereklidir.

Füzyon reaksiyonlarında, iki atom çekirdeği birleşerek yeni bir çekirdek oluştururken, çeşitli nükleer parçacıklar da serbest kalabilir. Bunlar arasında nötronlar da bulunur. Füzyon reaksiyonlarında açığa çıkan enerji, genellikle çekirdeklerin çekirdek kuvvetlerini aşmasına neden olur. Bu enerji, füzyonun gerçekleştiği sıcak ve yoğun ortamlarda atom çekirdeklerinin birbirlerine yaklaşmasına ve etkileşime girmesine izin verir.

Nötronlar, nükleer reaksiyonlarda serbest kalabilir ve bu nötronlar reaksiyonun kontrolsüz bir şekilde yayılmasına neden olabilir. Füzyon reaksiyonlarının yönetilebilir bir şekilde gerçekleştirilebilmesi için reaksiyonun enerjisi ve koşulları dikkatlice kontrol edilmelidir. Nötronların yeni oluşan elementin çekirdeğinde durmak yerine dışarı fırlamasının nedeni, reaksiyonun karmaşıklığına ve nükleer etkileşimlerin dinamiklerine dayanır. Bu nedenle, füzyon reaksiyonlarını anlamak ve yönetmek fizikçilerin önemli araştırma konularından biridir