Füzyon Alanında Umut Vadeden Gelişme

 Güneşe de gücünü veren nükleer füzyon sınırsız bir güç kaynağı olabilir. Ancak bunu elde edebilmek için füzyon reaktörlerinin harcadığından daha fazla enerji üretmesi gerekir. Amerika'daki Ulusal Ateşleme Tesisi (NIF) araştırmacılarının bulguları bu amaca ulaşmak konusunda bir umut ışığı yaktı. Kaliforniya Livermore'daki NIF araştırmacıları dünyanın en güçlü lazerinin ürettiği 192 ışın demetini füzyon reaksiyonunu başlatacak olan hidrojeni ısıtıp sıkıştırmak için kullanıyor.

NIF Füzyonu   Hohlraum adlı kabın içine 192 lazer demeti odaklanıyor Kabın içinde çok soğuk ve katı hidrojen izotopu karışımı bulunuyor Kaba çarpan lazer kabın X-ray ışını saçmasına neden oluyor X-ray ışınları yakıtı yüksek sıcaklıklara çıkarıyor Eğer yakıtın sıcaklığı ve basıncı uygunsa füzyon gerçekleşiyor

 Eylül ayında yapılan bir deney sırasında dünyada ilk kez reaksiyonu başlatmak için kullanılan enerji miktarı yine reaksiyon sayesinde elde edilen enerjiden düşük çıktı. Bu sonuç araştırma merkezinin amacı olan "ateşleme" hedefine yani nükleer füzyonun lazerlerin sağladığı kadar enerji üretmesi amacına tam oturmuyor. Bunun sebebi sistemin "verimsiz" olması yani lazerler tarafından üretilen tüm enerjinin yakıta aktarılamaması. Ama bu gelişme yine de birkaç yıl içinde füzyon alanındaki en anlamlı gelişme olarak yorumlanıyor, bu da NIF araştırmacılarının ateşleme gerçekleştirip kendi kendine sürdürülebilen bir füzyon tepkimesi elde etmek amacına bir adım daha yaklaştığını gösteriyor. Araştırmacılar yaklaşık yarım yüzyıldır kontrollü bir füzyon tepkimesi için uğraşıp başarısız oluyor. NIF araştırmacılarının füzyon alanında beklenen kırılma noktasını sağlaması umuluyor.
 2009 yılında NIF sorumluları 30 Eylül 2012'de net enerji üreten bir füzyon tepkimesi gerçekleştirmeyi planlamışlardı ancak öngörülemeyen teknik problemler yüzünden planlanan tarih yakalanamadı, reaksiyon sonrası elde edilen güç matematiksel hesaplamaların öngördüğü değerden çok daha düşük çıktı. Daha sonra 3,5 milyar dolarlık tesis hedefini değiştirip füzyon araştırmalarından tesisin önceden de hedefleri arasında olan nükleer silah araştırmalarına yöneldi. Ancak son araştırmalar matematiksel hesaplamaların doğru olduğunu gösterdi ve bu da NIF araştırmalarına ve dolayısı ile füzyon araştırmalarına taze kan sağlayacağı öngörülüyor.
 Füzyon su anda kullanılan ve atomu parçalayan fisyonun aksine atomları birbirine kaynaştırarak enerji üretiyor. Lawrence Livermore Ulusal Araştırma Laboratuvarına bağlı NIF aralarında miyarlarca dolarlık ve Fransa'nın Caradahhe bölgesinde inşa edilen ITER projesi de dahil dünyadaki sayılı füzyon araştırma merkezlerinden biridir. Ancak ITER NIF'ten farklı olarak lazer yerine manyetik hapsetme yöntemi kullanıyor.

Çeviri: C. Caner Telimenli

(BBC)

NIF füzyon reaktörü ve 500 Terawatt Lazeri

Kara Delikleri Nasıl bilirsiniz?

(Nasa)

İçinde bulunduğumuz Samanyolu gök adasının merkezi de dahil pek çok yerinde bulunan kara delikler günlük hayatta birçok kez  karşımıza çıkan ancak hakkında pek fazla şey bilinmeyen bir olgudur. Aslında Einstein'ın genel görelik kuramından önce de var oldukları öne sürülmüştü. Ancak varlıkları gözlemlenemediği ve o zamana kadar makul bir açıklaması bulunamadığı için bir fikir olarak pek rağbet görmüyordu. Herkezin bildiği gibi kara delikler ışık ta dahil olmak üzere her şeyi yutarlar. Bunu yapabilmeleri içinse belli başlı fizik yasalarının devreye girmesi gerekir.

Simülasyon olarak karadelik tarafından gerçekleştirilen yerçekimsel bükülmenin arka plandaki galaksiyi eğmesi.

 Bir kütleye sahip her cisim uzay-zaman düzlemi üzerinde bir bükülmeye sebep olur. Cismin kütle çekim alanının büyüklüğü cismin kütlesiyle doğru orantılıdır. Bu sebeple bükülme oranı da ona göre şekillenir. Bu alan içine giren cisimler birbirlerini çeker. Kara deliklerde bunun bir üst noktası olan olay ufku denen ve yukarıdaki resimde tamamen siyah gözüken bölge diye tanımlayabileceğimiz bu olgu kara deliğin her şeyi yuttuğu geri dönüşü olmayan noktadır. Peki uzay-zaman düzlemi nedir? Bir metaforla açıklayabiliriz. Düz ve gergin bir çarşaf hayal edin. Bu çarşafın üzerine bir metal bilye attığınızda çarşafın üstünde ağırlığından dolayı bir çökme olacaktır. Kara deliğin uzay-zamanla olan ilişkisini de bu şekilde açıklayabiliriz. Şimdi bu çarşafın üzerine çok ağır bir cisim bırakalım. Cisim yeterince ağırsa çarşafı delip geçecektir. İşte kara delikte tam olarak bunu yapmaktadır.

 Kara delikler her ne kadar yenilmez görünseler de onların da bir zaafı var. Stephen Hawking tarafından keşfedilen ve Hawking radyasyonu denen bir radyasyon türünün kara delikler tarafından sızdırıldığı söylenmekte. Boyut azaldıkça sızdırmanın boyutu da artıyor ve böylece küçük kara delikler çok daha hızlı bir şekilde yok oluyor. Galaksimizin merkezindeki gibi çok çok büyük kara delikler ise kalıcı oluyor. Yani Cern'deki çalışmalar sırasında bazı çevreler tarafından oluşabileceği düşünülen bir kara deliğin hayatta kalma şansı yok denecek kadar azdır.

 Ayrıca kara delikler yukarıda da bahsettiğimiz uzay-zaman içinde bir delik oluşturması özelliği ile ilgi çekicidir. Bu oluşan deliklerin başka uzay-zaman düzlemleri ile kesişebileceği söylenmektedir. Bu kesişmeler sonucunda bir kurt deliği oluşturulması ihtimalinin doğduğu ve yine bu yolla anlık uzay seyahatinin sağlanabileceği düşünülmektedir.

 Peki ya biz bir kara delik oluşturabilir miyiz? Bir kara deliğin oluşabilmesi için tahmin edebileceğiniz gibi çok büyük miktarda enerji gerekiyor. Astronomik boyutlarda olmasa bile çok küçük kara deliklerden, özellikle de bir yıldızın yok olması ile oluşmayanlarından bahsedebiliriz. Büyük hadron çarpıştırıcısı (LHC) yüksek enerjili çarpışmaların yeni parçacıklar oluşturabileceği görüşünü zayıf nükleer kuvvet, güçlü nükleer kuvvet ve elektromanyetik kuvvet ve -işin içindeki enerji boyutları çok fazla ise- kütle çekimi bazında temel alır. Örnek olarak Higgs bozonu çok hızlı bir şekilde parçalandığı için kolay gözlenemez. Ama bilim insanları çok büyük miktarda enerji ve zayıf kuvvet yardımı ile Higgs bozununun varlığını kanıtlaya bilmiştir. Çok küçük bir kara deliği bir temel parçacık gibi düşünecek olursak oluşturulması için gereken enerji miktarı en az planck sabiti kadar olması gerektiği görülür. Bu miktarda bir enerji en azından şimdilik LHC de üretilemeyecek bir miktardır.

 Kara delikler evrendeki ışığı bile tutabilme özellikleri ile çok gizemli oluşumlardır ve şimdilik onlar hakkındaki elimizdeki her şey teoriden ibarettir. Gerçeklere ulaşabilmemiz için yoğun bir çalışma ve bilim alanında gerçek atılımlara ihtiyacımız olduğu ise değişmez bir gerçektir.

 C. Caner Telimenli