“Yıl 1897, Paris yakınlarında bir okulun bahçesinde, ahırla patates ambarı arasında bir baraka. İçindeki eşyalar; eskimiş birkaç ahşap tezgâh, kavanozlarda birtakım maddeler, bazı cam ve metal malzeme ile bir kara tahta. Camdan yapılmış çatısı, yağmurun içeri girmesini tam olarak engelleyemiyor. Yazın içerisi bunaltıcı derecede sıcak, kışları ise soba yalnız kendini ısıtıyor…”

İlme adanmış bir hayat hikâyesinin yaşandığı yerdi burası. Marie Curie’nin (1867–1934) “ikinci evim” diye adlandırdığı, radyoaktiviteyle ilgili çalışmalarının temelini attığı laboratuvardır tarif edilen yer. Burası bir nevi radyoaktivitenin doğumhanesiydi. Gelecekte radyoaktiviteyle ilgili dört Nobel Ödülü kazandıracak olan ilk deneylerin, ailece yapıldığı laboratuvar…

Nobel Ödülü kazanan ilk kadın, iki Nobel Ödülü alan ilk kişi ve eşi, kızı ve damadı da aynı ödülü almış olan bilim insanı unvanlarının sahibi Madam Curie; bu iptidaî laboratuvardaki çalışmaları ve başarısıyla asıl olanın gayret ve azim olduğunu ispatlamıştır. Curie’nin hayatı kan kanseriyle son bulmuştur. İlim aşığı bu kadın o kadar çok radyasyona maruz kalmıştır ki; bugün Paris’in Millî Kütüphanesinde saklanan çalışma defterlerinin hâlâ radyasyon yaymaya devam ettiği belirlenmiştir.

Radyoaktiflik

Bazı atomlar; çekirdeklerindeki proton–nötron sayılarının dengesizliğinden dolayı kararsız veya radyoaktif olarak adlandırılır. Kararlı yapıya gelebilmek için dışardan herhangi bir etki olmadan atom çekirdeği parçalanır, yani bozunarak bazı ışımalar yapar. Bu özelliğe radyoaktiflik, buna sebep olan maddelere de radyoaktif madde denir. Radyoaktif olmayan bir atom çekirdeğinin alfa ve nötron gibi taneciklerle bombardıman edilerek kararsız çekirdek haline dönüştürülmesi olayına da suni radyoaktiflik denir.

Bilim tarihinde, şimdiki ismiyle olmasa da radyoaktiviteden yani atomun parçalanabileceğinden ilk defa bahseden Cabir bin Hayyan’dır. Bundan yaklaşık 13 asır önce zamanın en büyük üniversitelerinden olan Harran Üniversitesi rektörü (medrese baş müderrisi) olarak herkesi hayrette bırakan ve gerçek mahiyeti ancak asırlar sonra anlaşılabilecek şu açıklamayı yapıyordu: “Maddenin en küçük parçasında (atom) öyle yoğun bir enerji vardır ki; parçalanınca çok büyük bir güç meydana gelir. Bu enerji Bağdat’ın altını üstüne getirebilir…” O zamana kadar bilinen, Yunan bilginlerinin atomun parçalanamayacağı yönündeki iddiasının aksine söylediği bu sözlerle çok dikkat çekmiştir.

Modern bilim tarihinde radyoaktiflik; 24 Şubat 1896 tarihinde Henry Becquerel’in uranyumdan yayılan ışınların fotoğraf plaklarına etki ettiklerini gözlemlemesiyle keşfedilmiştir. Marie Curie ise bu ışınları yayan elementlere radyoelement, ışınlara da radyasyon adını vermiştir. Radyoaktif elementlerle çalışmak hem tehlikeli hem de çok zordu. Mesela “pekblend” mineralinden yarım gram radyum elde edebilmek için bir ton bu mineralden, elli ton su ve yaklaşık altı ton da diğer kimyevi maddelerden gerekiyordu. Fransa’da çalışmalarını yapan ve ülkesine hasret olan Curie; keşfettiği radyoaktif iki elementten birine “Polonyum” adını vermiştir.

Radyoaktif Tepkimelerin Farkı!

Radyoaktif tepkimeler neticesinde açığa çıkan enerji normal kimyasal reaksiyonlardakilerle karşılaştırılamayacak kadar çoktur. Mesela 10 gram uranyumdan elde edilen enerji ancak 56 ton doğal gazın yakılmasıyla ortaya çıkmaktadır.

Ayrıca kimyasal reaksiyonlarda kütlenin korunumu kanunu geçerliyken radyoaktif tepkimelerde bir kısım kütle enerjiye dönüşür. Mesela Güneş’teki radyoaktif tepkimelerle hidrojen helyuma dönüşmektedir. Bu tepkime sırasında her saniyede 3,4 x 1038 helyum çekirdeği yaratılırken yaklaşık 5 milyon ton madde kaybı meydana gelmektedir.

Radyoaktif tepkimelerin en önemli özelliği, hadisenin çekirdekte gerçekleşmesi, yani birtakım ışınımlarla proton ve nötron sayılarının değişmesidir. Kimyasal tepkimelerde ise elektronlar aktif rol oynar. Atomlar veya moleküller arası bağların kopması ya da bağ oluşumu, elektron alışverişi veya ortak kullanımıyla gerçekleşir.

Radyoaktif Elementler

Periyodik tablodaki 118 elementin 37’si radyoaktiftir. Bu elementlerin 11 tanesi tabiatta bulunurken diğerleri sentetiktir. Laboratuvarda yapılmış olan 26 radyoaktif element gözlemlenememiş sadece teorik olarak ispat edilmiş ve ilmî olarak varlığı kabul edilmiştir. Radyoaktif olmayan bazı elementlerin radyoaktif izotop atomları1 da vardır. Bu atomlar çok az miktarlarda da olsa tabiatta bulunmaktadır.  Mesela hidrojen (H) elementi radyoaktif değildir, fakat onun bir izotopu olan trityum atomu (31T) radyoaktiftir. Oksijeni (168O) düşünecek olursak, altı radyoaktif izotopu (148O, 158O, 198O,208O,218O,228O) vardır. Su, hidrojen ve oksijenden yaratıldığı için suda, çok az miktarlarda da olsa, bu atomlardan vardır.

Güçlü Çekirdek Kuvveti

Güçlü çekirdek kuvveti; kâinattaki dört temel kuvvetten en büyük olanıdır. İlmi olarak bu kuvvetin kaynağı açıklanamamış, sadece bazı teoriler ortaya atılmıştır. Fakat böyle bir kuvvetin varlığı bilim dünyasının ortak kanaatidir. Normalde, atom çekirdeğindeki pozitif yüklü protonların bir arada tutulabilmesi imkânsızdır. Çünkü Coulomb yasasına göre; elektrik yüklü iki parçacık arasındaki kuvvetin büyüklüğü yüklerin çarpımı ile doğru, yüklerin arasındaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. Atomların çapı 10-12’lerle ifade edildiğine göre; bu çok küçük alanda protonların bir arada duramaması gereklidir. Durduğuna göre bunu tutan bir kuvvet vardır, ona da “Güçlü Çekirdek Kuvveti” denmiş ve yapıştırıcı manasına gelen “gluon” adı verilen, teorik bazı parçacıkların, proton ve nötronları bir arada tuttuğu düşünülmüştür. Başka bir ifadeyle bu kuvvet, atom çekirdeklerini oluşturan parçacıklar olan protonları ve nötronları birbirine bağlayan, bir arada tutan kuvvettir.

Rabbimizin atomların çekirdeğine koyduğu başka bir prensip olan “nötron sayısının proton sayısına oranının 1,5’ten büyük olamaması prensibi” ise pek bilinmeyen, fakat bütün varlık âlemini ilgilendiren bir durumdur. Çünkü canlı-cansız gördüğümüz veya hava gibi hissettiğimiz her şey, atomlardan meydana gelmektedir. Ayrıca tabiatta ancak 92 elementin bulunabilmesi de bu prensiple ilgilidir. Cenab-ı Hak, tabiatta bulunan element sayısını bu düsturuyla sınırlandırmıştır.

Gizemli Sayılar

Radyoaktif kararlılık bakımından, yani proton-nötron sayıları oranına göre, en kararlı yapıya sahip element, 26 protonu olan demirdir (26Fe). Bazı tefsircilere göre; ayet-i kerimede2geçen “demirin mahiyetindeki büyük kuvvet” ifadesi, demirin çekirdek yapısı olarak en kararlı yapıya sahip olmasına işaret etmektedir. Bütün atomlar, demir atomu kararlılığına ulaşmaya çalışır.

Periyodik tabloda bizmuttan (Bi) sonra gelen, proton sayısı 83’ten büyük olan elementler oldukça kararsız, yani radyoaktiftir. Burada sadece iki element istisnadır. Bunların proton sayısı 83’ten küçük olmasına rağmen tabiatta bulunmaz ve radyoaktiftirler. Bu elementler 43 ve 61 protona sahip olan teknesyum (43Te) ve prometyum’dur (61Pm). Bu elementlerin radyoaktiflik bakımından, diğerlerinden neden farklı oldukları halen araştırılmaktadır.

Radyoaktivitede başka gizemli sayılar da vardır. Sebebi henüz bilinmese de proton sayıları 2, 8, 20, 28, 50, 82 ve 114 ile nötron sayıları 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, 184 ve 196 olan çekirdekler yani atomlar kararlıdır. Bu rakamlar birçok kaynakta sihirli sayılar olarak da adlandırılır. Bugün için başka bir esrarengiz hadise ise hem proton hem de nötron sayıları çift olan çekirdeklerin son derece kararlı olmasıdır. 168O ve 20882Pb elementleri buna örnektir.

Bilim ve teknoloji geliştikçe kâinatın sırları çözülmeye ve harikulade yaratılış daha iyi anlaşılmaya devam edecektir. İlmi gelişmeleri doğru yorumlayanlar, Rabbimizin ilim, kudret, hikmet gibi sıfatlarını ve Alîm, Kadîr, Hakîm gibi isimlerini daha iyi anlayacak, eşya ve hadiselere müdahaleleri daha yerinde ve insanlığın yararına olacaktır.

Dipnotlar

  1. İzotop atom: Atom numarası (proton sayısı) aynı, kütle numarası farklı olan atomlara izotop atom denir.
  2. “… Mahiyetinde büyük bir kuvvet ve insanlara birçok fayda bulunan demiri de kullanmaları ve Allah’ı görmedikleri halde O’nun dinini ve peygamberlerini, kimlerin bu kuvvet ile destekleyeceğini bilip ortaya çıkarmak için, büyük bir nimet olarak indirdik. Unutmayın ki Allah çok kuvvetlidir, mutlak galiptiri” (Hadid, 57:25).

Kaynaklar

Apillioğlu, Orhan, “Polonyum ve Vatan Sevgisi,” Kimya O’nu Anlatıyor, İstanbul: Muştu Yayınları, 2013.

Pasachoff, Naomi, Marie Curie: Radyoaktivitenin Keşfi, TÜBİTAK Yayınları, 2002.

Evrendeki Temel Kuvvetler, Bilim ve Teknik Dergisi, TÜBİTAK,  Haziran, 2008.

en.wikipedia.org/wiki/Marie_Curie

www.webelements.com