Sabun Köpüğü Evreni

Meraklı biri olarak yaşadığımız gerçekliğin ayrıntıları hakkında düşünmeyi her zaman sevmişimdir. Merak edip araştırıp daha fazlasını öğrenmek bir bakıma bana amaç olmuştur. Ancak bir konu üzerine araştırma yapmaya başladığınızda hangi konu olursa olsun bir noktadan sonra daha ileriye gidemezsiniz, çünkü bir müddet sonra o temelleri atanların sizi getirebileceği en uzak mesafeye kadar gelmiş olursunuz. 

Bu merakımı meşgul eden alanlardan birisi de evrenin oluşumudur. Evrenin oluşumu üzerine sahip olduğumuz bilgiler bize evrenin büyük patlama olayı ile oluştuğunu gösteriyor. Biraz ayrıntısına girelim.

Evren nasıl oluştu?

Büyük patlama diye bilim çevreleri tarafından tanımlanan olayı kısaca özetleyecek olursak evrenin yaklaşık 14 milyar yıl önce büyük bir patlama sonucu oluştuğunu ve dağılan enerjiden önce parçacıkların, sonra maddenin ve en son da evrenin oluştuğunu ileri sürer. Bunun kanıtı olarak ta kozmik mikrodalga arkaplan ışıması ve evrenin genişlemesi gösterilir. 

Kozmik mikrodalga arkaplan ışıması evrenin her yanından yayıldığı görülen bir ışıma türüdür. Doppler etkisi sebebi ile uzaktan gelen ışık kırmızıya doğru kayar. İşte bu kırmızıya kayma oranı sebebiyle çok eski - belki evrenin kendisi kadar-  olduğu düşünülür. 

Evrenin genişlemesi olayı ise yine Doopler etkisi sayesinde gözlemlenmiştir. Bize uzak galaksilerin ışığına bakıldığında gene kırmızıya kayma olayı ile karşılaşıldı. Buradan yola çıkarak "Işığın dalga boyu inceldiğine göre galaksiler birbirinden uzaklaşıyor olmalı." sonucuna varıldı. 

Sırdan bir tanım yapmak gerekirse evrenin bir balon misali şiştiği ve galaksilerin bu yüzden birbirinden uzaklaştığı yorumu yapıldı.

Genişleyen evren ve balon betimlemesi

Ancak gene de yapılan tüm gözlemlere rağmen evrenin merkezi, büyük patlamanın olduğu yer gözlemlenemedi. Ayrıca uzay-zaman düzleminin bir balonun yüzeyi gibi eğri olmaması açıklama gerektirmesi sebebiyle birçok tezin ortaya atılmasına sebep oldu. 

Uzay-Zaman düzleminin şekli

Dairesel yörüngede bir uydu

Uzay-Zaman düzleminin eğriliği cisimlerin yörünge enerjileri gibidir. Daire şeklindeki bir yörüngenin negatif net toplam enerjisi vardır. Eğer evren de küresel bir yapıya sahip olsaydı negatif net toplam enerjisi olurdu. Yani uzay-zaman küresel değil.

Eğer evren Hiperbolik yörüngedeki bir cisim gibi olsaydı o zaman da pozitif net toplam enerjisi olması gerekirdi. Ama bu da söz konusu değil.

Hiperbolik rotada bir uydu

Ama eğer bu bir parabolik bir yörünge olsaydı toplam net enerjisi sıfır olurdu, evrenimiz gibi. Bir nesnenin izdüşümünün parabolik olması için ise nesnenin kendisinin düz olması gerekirdi.

Mesele hakkında daha fazla bilgi edinmek isteyenler Neil deGrasse Tyson'ın konu hakkındaki videosunu izleyebilirler.

Peki ama nasıl?

Peki bu durumda evren nasıl işliyor? Buna benim cevabım "sabun köpüğü gibi" olur.

Evrenin olası şekli. Şeklin merkezi
büyük patlamanın merkezidir.

Evrenin merkezini bulamıyor olmamızın sebebi evrenin merkezinin bizimle aynı boyutta olmayışıdır. Büyük patlama olayı bizim evrenimizin dışında gerçekleşmiştir, Bizim evrenimiz bu patlamanın dışarı doğru ittiği bir zarın üzerinde -aynı köpüğe  üflediğinizde oluşan yukarıda kendi içinde kaplı baloncuklar gibi- varlığını sürdürmektedir.

 Bizim evrenimiz dört boyuttan oluşmaktadır. Bunların üçü uzayın elemanı olan en, boy, yükseklik biri ise zamandır. Bize komşu olan evrenler bunları paylaşabileceği gibi paylaşmıyor da olabilirler. Bu durumda yandaki şekildeki gibi geometriler ortaya çıkabilir. Yani misal olarak bizim evrenimiz bu nesne üzerindeki bir kareden ibaret olabilir.

Yer çekimi bizim boyutumuzun temel bir birleşimi olmadığından etkisi azdır. Ayrıca büyük patlama sonrası oluşan tekillik evrenimizi etkileyerek maddelerin ışık hızına ulaşmasını engeller. Bu durum bir kara delik ile ona yaklaşan bir nesnenin durumuna benzerdir.

Bir kara deliğe yaklaştığınızda, dışarıdan bakan bir gözlemci için kara deliğe yaklaşan bir cismin ışığı tekilliğin uzat-zamanda oluşturduğu eğim yüzünden daha uzun aralıklarla gözlemciye ulaşır. Aynı şekilde bir cisim ışık hızına yaklaştığında görelik gelen ışığın daha uzun aralıklara gözlemciye ulaşmasına sebep olur. Işığın bu durumu bizim evrenimizin dışındaki başka bir tekilliğin var olabileceği anlamına gelir. (Bknz: İlgili soru)

Bu durum aynı zamanda karanlık madde ve enerjinin neden bu kadar bulunması zor olduğunu da açıklayabilir. Eğer karanlık enerji evrenin oluşumunun bize o büyük patlamanın oluştuğu ilk boyuttan yansıyan bir yan etkisi ise durum netlik kazanır.


Evrenin oluşumu ve uzay-zaman düzleminin şekli üzerine belirtilenler gerçeklere dayanır. Ancak son başlık altında belirttiklerim evrenin oluşumu hakkındaki kendi tezimdir, şu an için matematiksel hiçbir ispatı yapılmadığı gibi somut kanıtı da yoktur. Bu yüzden değerlendirmelerin bu çerçevede yapılması gerekir.


C. Caner Telimenli




Kaynakça;

 Konu ile ilgili Wikipedia sayfaları, metin içerisinde verilmiştir. 

 Neil deGrasse Tyson'ın online dersleri Youtube'tan alıntıdır.

Elbisenin rengi; Mavi-Siyah mı, Altın-Beyaz mı?

Renkleri ile ünlü o elbise.

 Sosyal medyada #thedress hastagi ile dolaşan elbise resmi insanların farkında olmadıkları bir sorunun ortaya çıkmasını sağladı. Hepimiz aynı renkleri mi görüyoruz?

İnsan gözü görme işlemini gözün içindeki ışığa duyarlı hücreler (fotoreseptör) sayesinde gerçekleştirir. Bu ışığa duyarlı hücrelerin içindeki kimyasallar ışığın farklı dalga boylarına tepki verir.

Tip	İsim	Aralık	Tepe noktası[7][8]
S	β	400–500 nm	420–440 nm
M	γ	450–630 nm	534–555 nm
L	ρ	500–700 nm	564–580 nm
Dalga boyu çizelgesi

Bu hücre gurupları kırmızı(L) yeşil(M) ve mavi(S) renge duyarlıdır. Hücrelerin yaklaşık %64 ü kırmızıya, %32 si yeşile ve %2 si maviye duyarlıdır. Mavi ağırlıklı hücreler en duyarlıları olup sarı beneğin etrafında bulunur. Evrimsel açıdan kırmızı-yeşil görüş yeteneğinin mavi-sarı görüşten önce oluştuğu varsayılır.

Hücre tepkisi-Dalga boyu grafiği

Elbisenin rengine baktığınızda ise eğer mavi fotoreseptörler yeterince iyi işlev gösteremiyorsa diğer hücreler devreye girip kırmızı ve yeşilin arası olan sarı rengi görmemize sebep oluyor. Renk değişmezliği denilen ve renklerin farklı dalga boylarında bile beyin tarafından aynı algılanmasını sağlayan bir özellik sayesinde ise siyahın yerini beyaz alıyor. Elbisenin renkleri üzerindeki tartışma da bundan kaynaklanıyor. Renk değişmezliği algıda değişmezlik konusunun alt başlıklarından biridir.

Bu tür algısal farklılıkların sebepleri çok değişik olabilir. Arka plan rengi, cismin açısı, ışık parlaklığı ve hatta duygusal mod bile görülen rengi etkileyebilir.

Şahsen resmin iki türlü renk kalıbına da gözümün önünde geçtiğini gördükten sonra bu durumun reseptörler ile olan alakasının sorgulanır olduğunu düşünmeye başladım. Çünkü resimde sarıya dönüşen yerlerin mavi kısımlar değil de siyah kısımlar olduğunu gördüm. Buna göre resimdeki renk değişikliğinin ağırlıklı sebebinin renk değişmezliği olduğu daha sağlam bir açıklama olur. Eğer fotoreseptörlerin bir etkisi varsa bile sarının yerine siyah ve mavinin yerine beyaz görebilmek için bir şekilde renklerin beyinde çaprazlamaya uğramaları gerekmektedir.

Renk değişmezliği yapay olarak ışıklandırılmış bir ortamdan gün ışığına çıkarken oluşabilir. İki ortam arasındaki renklerde biz fark etmesek te dalga boyundan dolayı bir fark vardır. Ancak beynimiz bu farkı anında düzelterek renkleri alıştığımız şekilde görmemizi sağlar. Elbise üzerine vuran ışığın gün ışığı olduğunu düşünen beynimiz onun altın sarısı-beyaz olarak algılamamıza sebep olur. Ama eğer ışık kaynağının yapay olduğunu düşünüyorsak renkler mavi-siyah görünmektedir. Yani bu durumda ışığın hanjgi kaynaktan geldiğine inanıyorsak elbise o rengi almaktadır.

Bu olay açık bir şekilde renklerin oluşumunun tamamen beynimizde oluştuğunun kanıtıdır. Algı bu oluşumda temel bir rol oynamaktadır.

Ancak resimdeki elbisenin rengi üreten firmanın* açıkladığı üzere mavi-siyahtır.

Bu konu üzerine BBC yapımı olan "Gördüğümü görüyor musun?" belgeselinin izlenmesi tavsiye edilebilir. İngilizce orijinal yapım aşağıdadır. Belgesel Türkiye'de e2 kanalı tarafından yayınlanmaktadır.


Horizon Do You See What I See Part 1-4 paylaşan: plamenj


C. Caner Telimenli





İlgilisine konu üzerine linkler:

Mashable
http://mashable.com/2015/02/26/what-color-dress-blue-black-white-gold/

Wired
http://www.wired.com/2015/02/science-one-agrees-color-dress/

CNNTürk*
http://www.cnnturk.com/haber/yasam/elbise-hakkinda-o-firmadan-cevap-geldi

NTV
http://www.ntv.com.tr/yasam/sosyal-medyada-paylasilan-elbise-dunyayi-ikiye-boldu,s-OMjRwqu0ynnAVw3aUFaQ

Farklı Dalgaboyları Aralığında Evren

Evreni farklı frekanslarda görmenize olanak sağlayan küçük bir uygulama. Tek yapmanız gereken yandaki kaydırma aracı ile dalgaboyunu değiştirmek. Ayrıca bir miktar yaklaşmak ta mümkün.

Chromoscope

(Yönlendirme için resme tıklayınız)

Kablosuz elektirik nedir, nasıl çalışır?

Elektrik artık kaçınılmaz bir şekilde insan hayatının bir parçası oldu, en basit işlemlerde bile bağımlı olduğumuz bir kaynak haline geldi. Ancak elektrik çoğu kaynak gibi şimdilik sınırlı ve dağıtımı ise maliyetli ve özellikle kabloların yarattığı karmaşa da ayrı bir sorun kaynağı. Bu yazıda bu duruma çözüm getirebilecek ve genelde kablosuz elektrik başlığı altında toplanan teknolojileri ele alacağız.

Kablosuz olarak iletişim kuran bazı cihazlar bunu radyo frekansları üzerinden yapmaktadır. Bu dalgalar normalde bilgi taşımak için kullanılsa da bu bilgi enerjiye çevrilip taşındığı için bunu elektrik taşımak için kullanılmasında bir engel yoktur. Ne yazık ki radyo dalgaları her yöne yayıldığından bu yolla elektrik taşımak hem verimli değildir hem de insanlarda bazı sağlık sorunlarına sebep olabilir.

Transformatör

 Elektriği transfer etmenin başka bir yolu transformatörlerdeki manyetik indükleme yöntemi gibi manyetik alanlardan yararlanarak elektriği iletmektir. Transformatörler bilindiği gibi demir bir çubuğun üzerine sarılı kablolardan oluşan iki bobin ile voltajı değiştirmek gibi amaçlarla kullanılmaktadır. Bu sistemde farklı olan şey ise bu bobinler tek başına bir cihazın içinde değil de ayrı ayrı kullanılması. Birinci bobinin içinde olduğu cihaz güç kaynağına bağlandıktan sonra ikinci bobin pile bağlanıp iki alet oluşan manyetik alanın içinde olacak şekilde yaklaştırıldığında ikinci bobinde akım oluşup pilin dolmasını sağlıyor. Bu yöntemin dezavantajı ise oluşan manyetik alana göre fark eden 25-50 santimetre içinde çalışabiliyor olması. Ayrıca ülkeden ülkeye değişen sağlık açısından elektromanyetik alanlara maruz kalma limitleri de sınırlamalardan birini oluşturuyor.

Alıcı ve verici iki kaynak ve yanan ışıkla kurulmuş bir devre

Bu teknolojiye ek olarak rezonans yöntemi ile menzilini arttırmak ta mümkündür. Bilindiği gibi rezonansı aynı olan iki cisim birini titreştiren frekansta bir ses (ya da elektromanyetik tayfın herhangi bir frekansındaki dalga) ile etkileşime girdiği zaman titremeye başlar. İşte bu özellikten yararlanarak alıcı ve verici bobinler aynı frekansta ayarlanınca enerji kaybı azaltılarak bir iki metreye kadar menzilini arttırmak mümkün oluyor.

Enerjiyi iletmek için yalnızca manyetizma kullanmak şart değil. Ayrıca elektromanyetik tayfın değişik frekanslarından yararlanmak ta mümkün. 1980 lerde Kanada'daki İletişim Araştırma Merkezi tarafından geliştirilen bir projede sabit yüksek irtifa nakil platformu (SHARP) insansız hava aracı bir iletişim platformu aracıydı. Bu araç bir noktadan bir noktaya uçmak yerine 21 kilometre yukarıda 2 kilometre çapında bir alanda aylarca uçarak görevini yerine getirebiliyor. Bu aracın sırrı yerdeki büyük ve sabit mikrodalga ışınımı kaynağından araca yönlendiren enerji sayesinde havada kalması. Bunun gibi bir teknoloji ile yörüngedeki bir kaynağa ya da kaynaktan enerji aktarımı yapılabilir.

SHARP insansız hava aracı

Jopon bilim insanlarının önerdiği bir teknoloji çalışırken aynı mikrodalga iletim prensibini kullanıyor, ama bir farkla. Bu sefer ileten istasyon uzayda, tam olarak "geosynchronous" yörüngede -yüzeyden yaklaşık 35 km yukarıda- bulunmaktadır. Bu yörüngenin özelliği yerle aracın aynı hizada kalmasını sağlamasıdır, bu sayede iletim için gerekli yerdeki ve araçtaki mikrodalga kaynaklarının aynı hizada kalmasını sağlayarak iletimi kolaylaştırmaktadır. Burada araçta bulunan dev güneş panellerinde üretilen enerji iletilmektedir. 

Bir GW elektrik üretecek yaklaşık on ton ağırlığında ve birkaç kilometre genişliğinde bir aracın  üstesinden gelmesi gereken bir çok sorun bulunmaktadır. Aracın uzayda monte edilmesinden arcın nakliyesine, enerji üretimi ve transferinden aracın dünya ile eş güdümlü hareket etmesine kadar karşılaşılabilecek durumlar için yaratıcı mühendislik çözümleri gerekmektedir. Japon uzay kesif ajansının (JAXA) önerdiği bu proje bilim kurguda çok işlenmiş bir konu olmakla beraber ilk kez gerçekleştirilebilir görünmektedir. 

 Güç iletimi bir sorun teşkil ediyor ve bu sorunun birden çok çözümü bulunmaktadır. Ancak bu yöntemlerden sadece en verimli olanları kullanıma geçebilecek. Ve bu teknolojiler geleceği ve hayatlarımızı şekillendirecek. Bu yöntemleri uygulayanlar da bu sayede hayatlarımız üzerinde söz sahibi olacaktır. Teknoloji geliştirmek önemli ve bunun gibi araştırma alanları en çok fırsat yaratacak yatırım alanlarından biridir. Bu yüzden ne olduklarını ve nasıl çalıştıklarını bilmek gereklidir.

C. Caner Telimenli

Ek okuma/Kaynakça:

http://www.popsci.com/tags/wireless-power

http://electronics.howstuffworks.com/everyday-tech/wireless-power.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power

http://www.academia.edu/1917337/History_of_Wireless_Electromagnetic_Powered_Flight

http://spectrum.ieee.org/green-tech/solar/how-japan-plans-to-build-an-orbital-solar-farm

http://www.e-fermat.org/files/articles/1546116408479a.pdf

Güneş Sistemi Dışına Çıkan İlk Uydu

Güneş Sistemi dışına çıkan ilk uydu 35 yıl önce uzaya fırlatılan Voyager 1 uydusu oldu. Voyager 1, gelen son veriler verilere göre Güneş'in ve Güneş sisteminin sınırlarını belirleyen heliyosferin etkisinden çıkıp yıldızlararası ortama girmiş bulunuyor.
Heliyosfer, Güneş merkezli ve Güneş rüzgarının oluşturduğu yüksek enerjili parçacıkların etkin olduğu bir büyük balon olarak görülebilir. Bu sanal balonun dışına çıkılınca Samanyolu gökadasında  yıldızlararası gaz ve toz parçacıklarının oluşturduğu ortamın bulunduğu varsayılıyor.
Voyager 1 uydusundan gelen veriler 25 Ağustos 2012'de ani bir değişiklik göstermişti. Uydu o zaman Güneşten 18 milyar km uzaklıktaydı. Heliyosfer sınırında sıkışmış olarak bulunduğuna  inanılan kaynağı belirsiz (anamolous) kozmik ışınların şiddeti birdenbire %99 azalarak neredeyse sıfıra yaklaşmıştı. Bunun hemen arkasından galaktik kozmik ışınların, yani Güneş sistemine dışardan gelen kozmik ışınların şiddeti fırlatılıştan beri görülmeyen en yüksek düzeylere ulaştı. Bu düzeyler daha önce ölçülenlerin iki katıydı.

Buluşlar Geophysical Reserach Letters bilimsel dergisinde yayımlanmak üzere kabul edildi. Konu uzmanlarından New Mexico Eyalet Üniversitesinde astronomi profesörü Bill Webber'in sözleriyle, "Belirsiz kaynaklı sıkışmış kozmik ışınların birden azalması ve galaktik kozmik ışınların birden artması, beklendiği gibi heliyosfer sınırına gelindiğini gösterir." demektedir.
Makalenin yazarları ayrıca, hidrojen ve helyum spektral çizgilerindeki değişimin heliyosferin bittiğini belirleyen diğer bir kanıt olduğunu yazmaktalar. Ancak Webber ve bazı gökbilimciler heliyosferin dışına çıkıldığını kabul etmekle birlikte, acaba tam yıldızlararası ortama girildiği kabul edilebilir mi diye sormaktalar. Belki arada bulunan henüz bilinmeyen yeni bir geçiş ortamı da olabilir demekteler.

Ancak her durumda insanlık tarihinde ilk kez bir insan yapısı aracın Güneş Sistemi dışına çıktığı kayıtlara geçmiş bulunuyor.

(bilimania)

Nükleer Füzyon; Ne zaman?

 Küresel iklim değişiminin ağırlığının hissedildiği  ve insanlığın enerji gereksiniminin çoğunun fosil yakıtlardan sağlandığı bu çağda pek çok kişi çözümün nükleer enerji de dahil olmak üzere alternatif enerji kaynaklarında olduğunu düşünüyor. Şu an için bütün nükleer reaktörler fisyon temellidir : Ağır atomları kontrollü bir şekilde daha hafif atomlara bölüp işlem sırasında enerji üretmektedir. Her şey iyi giderken fisyon güvenli bir enerji kaynağı olmasına rağmen radyoaktif yakıt, sorunlu atıklar ve en son örnek yüksek maliyetli Fukushima kazası gibi problemler de mevcuttur.

 Nükleer füzyon prensipte daha temiz ve daha ucuz bir yakıt kaynağı olan hidrojenin izotopu olan ve sudan elde edilebilen döteryum kullanmaktadır ve atık olarak sadece helyum üretmektedir. Matrix filminde, SimCity 2000 gibi oyunlarda ve birçok politik hayalci tarafından kaçınılmaz bir şekilde geleceğin enerji kaynağı olarak görülen füzyon ne yazık ki hala gerçekleşmekten çok uzakta ve bir şakada olduğu gibi "füzyon geleceğin enerji kaynağı - ve her zaman da öyle kalacak"

 Bunun sebebi devamlı bir füzyon reaksiyonunun - başlatılması ve devam ettirilebilmesi için ürettiğinden daha az bir enerjiye gereksinim duyan - imkansız ya da çok zor olması  söz konusu değildir. Bilindiği gibi füzyon reaksiyonunun en başarılı örneklerinden biri ölüm ve şiddet uğruna güvenlik kontrolü feda eden hidrojen bombasıdır. Füzyon reaktörlerinin ise açık bir şekilde sınırlandırılmış olması gerekmektedir.

Kozmik Çarpıştırıcı

  Kararlı bir reaksiyon elde edebilmek için ne gerektiğini anlayabilmek için en iyi bilinen reaktör olan yıldızlara bir göz atalım. Güneş gibi bir yıldızın içindeki güçlü kütle çekimi hidrojeni sıkıştırıp plazma - eşit miktarda proton ve elektronlardan oluşan bir karışım - haline getirir. 15 milyon derece gibi sıcaklıklar ve yüksek basınç protonların yüklerinden kaynaklana itim kuvvetinin üstesinden gelip birbirlerine temas etmelerine ve nötrona dönüşmelerine ve büyük miktarda enerji salmalarına sebep olur.

 Açıkça söylemek gerekirse biz bu koşulları istesek bile sağlayamayız. Yıldızların hidrojeni kontrol etmeye yetecek kadar bir kütleleri var ancak bizim o lüksümüz yok ve bu yüzden fizikçilerin elektromanyetizmayı kullanması gerekiyor. Ayrıca bilim insanları reaksiyona hidrojen yerine döteryum ya da trityumla başlayarak gereken enerji miktarını düşürebilirler. (trityum bir proton ve 2 nötrondan oluşan bir hidrojen izotopu olduğu için hidrojenin kendisinden ya da döteryumdan daha kararlı bir seçim) Yine de sıcaklık ve basınç yüksek olması gerekiyor ve bu sebeple reaksiyonu başlatmak için gereken enerji miktarı da yüksek olmalı, bu da enerji üretme amacını baltalıyor.

 Zorluğun bir sebebi plazmanın doğasında yatıyor. Oksijen gibi sıradan bir gazı bir kabın içine koyduğunuzda kabın hacmini küçülterek ısı ve basıncı arttırabilirsiniz. Ancak plazma bulunduğu kabı eritebilecek sıcaklıkta yüklü parçacıklardan oluşur. Ayrıca şartlar çok dikkatli bir şekilde kontrol edilmezse elektronlar protonlar ile tekrar bir araya gelip füzyon açısından işe yaramaz doğal bir hidrojen oluşturur. Benzer sebeplerle kabın gaz içermemesi gerekir.

 Hidrojen dışındaki elementlerle füzyon reaksiyonu başlatmak için bir umut var ve bunlar daha fazla protona sahip oldukları için daha uygun elementler. Bu durum aynı zamanda atomların birbirini itmesini arttırarak füzyonu başlatmak için gerekli enerji miktarını arttırmaktadır. Araştırmalara konu olan bu elementler helyum lityum ve bor olmakla birlikte bu elementler dünya üzerinde hidrojene kıyasla çok daha az miktarda bulunmaktadır.

Tokamak Türü Reaktör Modeli

Sıcak Simitler

 Durum tamamen umutsuz da sayılmaz. Araştırmacılar füzyon problemi için çoğu döteryumu akıllıca yöntemlerle sıkıştırmak üzerine birkaç değişik çözüm peşinde koşuyorlar. Bunlardan en eskisi güçlü manyetik alanların duvar gibi davrandığı manyetik hapsetme yöntemidir. Bunun en bilinen örneği  1950 lerde Sovyetlerde yapılan tokamak reaktörüdür. Bu reaktörde döteryum ve trityum elektronlar atomlardan bağlarını koparana dek ısınacakları simit şeklindeki bir yapının içine enjekte edilir. Merkezdeki manyetik alanlar plazmayı sıkıştırırken plazmanın yüksek ısısı tepkimeyi devam ettirir. Ancak ne yazık ki İngiltere'deki Torus (JET) ve ABD'deki Tokamak Füzyon Test Reaktörü (TFTR) reaktörleri sisteme girenden daha fazla enerji üretemedi. Şimdiyse  ITER (Uluslararası Termonükleer Deneysel Reaktörü) yeni bir umut oldu. 15 miyar Euro'luk bu proje Fransanın güneyinde simdiye kadar yapılan en büyük tokamak reaktörünü kurmayı amaçlıyor. 2020 civarında operasyonel olması beklenen reaktörün ilk testlerine 2028'de başlaması planlanıyor. Ancak Amerikan senatosunun Iter'e olan finansal desteğini çekme kararı gibi lojistik problemler projeyi baltalıyor.

 Birçok çevre ise Ataletsel hapsetme (inertial confinement) yönteminin daha iyi bir seçenek olduğunu düşünüyor. Bu yöntem yüksek enerjili fotonlarla - X ışınları - hidrojen ve izotoplarını bombalayarak kontrol altına almayı ve sıkıştırmayı amaçlıyor. Sistemi tamamen çevreleyen lazerler tarafından ateşlenen X ışını darbeleri hidrojeni ısıtıp sıkıştırıp iyonize ederek reaksiyonun başlamasını sağlıyor. Bu modelin en büyük problemi çok fazla enerji tüketen X ışını lazerleri konusu ve bu konu üzerinde araştırmacılar  Amerika'da SLAC laboratuvarı ve Avrupa'da X-ray'siz Elektron Lazeri çalışmasında problem üzerinde çalışıyorlar.

 ABD'deki Sandia Ulusal Araştırma Laboratuvarında  Z-makinesi isimli cihaz manyetik ve ataletsel hapsetme yöntemlerinin bir karışımını sunuyor. Z-makinesi tam olarak bir füzyon reaktörü olmasa da (nükleer silah modelleri üretiyor) kullandığı manyetik alan ve X ışını lazerleri misket şeklinde bir hidrojen kütlesini sıkıştırmak için bombardıman amacı ile kullanılıyor.

 Sıkıştırma ve hapsetmenin başka yolları da var ve kuşkusuz bir şekilde daha fazlası da olacaktır. Bu yollardan biri Muonları kullanarak döteryum füzyonu için gereken enerji bariyerini aşağılara çekmek. Muonlar elektronların daha ağır ve kararsız versiyonu olduğu için basınçla sıkıştırıp reaksiyon başlatmayı kolaylaştırıyor. Ancak muonları yapmak ve onlardan oluşan atomları hazırlamak için gereken enerji hesaba katıldığı zaman bu yolla çalışan bir reaktörün istenen verimi verip veremeyeceği şüpheli bir hale geliyor.

 Peki bu sorunların bir çözümü yok mu? Birçok konuda olduğu gibi insan dehası ve pratik engeller bu konuda belirleyici oluyor. Füzyon reaktörleri pahalı ve bu yola yatırılan para bir umut ışığına tutunuyor. Daha açık belirtmek gerekirse ola ki bir gün füzyon reaktörleri verimli bir şekilde üretim yapmaya başlarsa yapılan yatırımın kat ve kat fazlasını sağlayarak emeklerin karşılığını vermesi umuluyor.

Çeviri:  C. Caner Telimenli

(BBC)

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