Elementler Nereden Gelir?
“DNA’mızdaki karbon, dişlerimizdeki kalsiyum, kanımızdaki demir, içtiğimiz sudaki oksijen kendi içine çökmüş bir yıldızda yapılmıştır. Bu da bizi yıldız tozu yapar.” Bu sözler ünlü bilim insanı ve anlatıcısı Carl Sagan’a ait. Aslında bizi biz yapan elementlerin bir yıldızın ölüm çığlığı sırasında hayata gelmiştir. Bizler gerçekten de yıldızların çocuklarıyız! Hadi filmi başa saralım ve elementlerin nereden geldiğini öğrenelim!
Ön İzleme: Proton, Nötron ve Elektron
Periyodik tabloda gördüğümüz hidrojen dışındaki elementlerin tamamı proton, nötron ve elektron adı verilen üç temel parçacıktan oluşur. En küçük element olan hidrojende ise yalnızca proton ve elektron bulunur. Protonlar ve nötronlar, atomun orta kısmında yani çekirdeğinde bulunur. Elektronları ise bu çekirdeğin etrafında dönen daha küçük parçacıklar olarak düşünebiliriz. Bu parçacıkların tamamı atomu oluşturur. Elementler ise atomlardaki proton sayılarına bağlı olarak farklı isimler alır. Yalnızca bir protondan oluşuyorsa hidrojen, iki proton varsa helyum gibi isimlere sahip olurlar.
Yani yeni bir element oluşturmak için proton sayısını değiştirmemiz gerekir. Fakat, normal koşullarda protonların sayılarını değiştirmek neredeyse imkansızdır.
Filmin Başlangıcı: Büyük Patlama
Bundan 13.8 milyar yıl kadar önce, büyük bir patlama sonucunda evrenimiz oluşmuştur. Bu patlama sırasında hayal bile edemeyeceğimiz kadar çok ısı açığa çıkmıştır. Hala çok sıcak olan, fakat yavaş yavaş soğumaya başlayan evrenimiz, yüz binlerce yıl sonra ilk element olan hidrojeni oluşturmuştur. O anki ortam koşulları bir protonun ve bir elektronun bir arada bulunması için uygun hale gelmiştir. Evren soğumaya devam ettikçe bizim güneşimiz yavaş yavaş doğacaktır. Güneşimizin besin kaynağı ise evrenin neredeyse tamamında bulunan hidrojendir. Güneşin çekim gücüne yakalanan hidrojenler bir anda çok yüksek sıcaklığa maruz kalırlar. Bu yüksek sıcaklık o kadar fazladır ki, iki hidrojen atomunun çekirdeği birbiriyle kaynaşır. Bu sayede iki proton ve iki nötrondan oluşan yeni bir element hayata gelir: Helyum.
Bu çekirdeklerin kaynaşma işlemine füzyon adı verilir. Bu füzyon adındaki birleşme işlemi helyum için de benzer şekilde gerçekleşir ve lityum, berilyum gibi daha büyük elementler sırayla oluşmaya başlar. Ta ki 26.elemente kadar.
Güneşe İnen Demir Yumruk
Güneşteki olağanüstü koşullar bile 26.elementten sonraki elementleri oluşturmak için yeterli değildir. Demirin yumruğunu yedikten sonra afallayan güneşimiz, sonraki elementleri oluşturacak enerjiyi kendinde bulamaz. Peki o zaman diğer elementler nasıl oluşuyor?
Demirdeki 26 protona yenisini ekleyerek 27. element olan kobaltı oluşturmak için acı bir hikâyeye ihtiyacımız vardır. Evrenimizde, bizim güneşimizden çok daha büyük, sayısız dev yıldızlar vardır. Bu dev yıldızların da tıpkı biz canlılar gibi bir ömürleri vardır. Öldükleri sırada ise aniden içeri doğru çökerler ve inanılması güç bir sıcaklığa ulaşırlar. Süpernova olarak da adlandırabileceğimiz bu patlamalar demirin protonlarını ve nötronlarını, yenileriyle kaynaştırır ve daha da büyütür. Bu patlamalar sayesinde 26’dan 92’ye kadar, yani kobalttan uranyuma kadar, olan elementler oluşur.
Süpernovanın Gücünü Avucumuzda Tutmak
Yıldız tozlarından oluşan insan, son yüzyılda yıldızların gücünü eline almayı başarmıştır. Aşırı yüksek sıcaklıklar ve olağanüstü güçteki çarpıştırıcılar sayesinde 92’den sonraki elementleri de yapay olarak elde edebilmiştir. Fakat bundan sonraki elementlerin en büyük sorunu yaşamlarının çok kısa olmasıdır. Özellikle en son keşfedilen 100’den sonraki elementlere baktığımızda aşırı kısa ömürleri olduğunu gözlemleriz. Bu yüzden bu elementlerin kullanım alanları ve hatta kullanılabilir olup olamayacakları hala belirsizdir. Ama, insanoğlunun çabası, merakı ve güce olan tutkusu bitecek gibi gözükmemekte. İlerleyen yıllarda bizleri neler bekleyecek hep birlikte göreceğiz.
Elementlerin Bir Sonu Var Mı?
92’den sonraki elementlerin de çarpıştırıcıların bulunduğu laboratuvar ortamlarında üretilebildiğini öğrendik. 1997 yılında sadece 107 elementin varlığından haberdardık. 2021 yılı itibariyle periyodik tabloda 118 tane element bulunmakta. Bu kadar kısa bir sürede 11 yeni elementin keşfedilmiş olması akıllara şu soruyu getirmiş olabilir: Elementlerin bir sonu var mı?
Her seferinden yeni bir protonla birleştirerek sonsuz sayıda element oluşturmak teoride çok mantıklı gözükse de bunun da bir sınırı vardır. Yeni oluşacak elementlerin aşırı radyoaktif ve kısa ömürlü olması sorunlarını bir kenara bırakalım. Varsayalım ki her şey yolunda gitti ve yeni elementleri keşfetmeye devam ediyoruz. Bu sefer bizi sınırlayacak oldukça karmaşık bir sabit devreye girer: Hassas Yapı Sabiti veya İnce Yapı Sabiti.
Henüz tam olarak anlaşılamamış bu sabit bize bir atomun içinde bulunabilecek en fazla sayıda protonun 137 olabileceğini söyler. 137 protonun ötesinde, içteki elektronlar ışık hızından daha hızlı gidiyormuş gibi görünür, bu da Einstein’ın izafiyet kuramına göre mümkün değildir. Yani periyodik tablodaki teorik olarak elde edebileceğimiz son elementin 137 numaralı element olacağı düşünülmekte. Richard Feynman’ın “evrendeki en lanet gizem” dediği bu sabiti başka bir yazımızda ele alacağız.
Kaynakça ve İleri Okuma
Futurism. (2016, January 30). Where Do All the Elements Come From? Futurism. https://futurism.com/where-do-all-the-elements-come-from.
Kean, S. (2011). The disappearing spoon and other true tales of madness, love, and the history of the world from the periodic table of the elements. London: Black Swan.
NASA. (n.d.). Where Your Elements Came From. NASA.
https://science.nasa.gov/where-your-elements-came.
Kaynak gösterilmeyen görseller, Canva Pro aracılığıyla telif hakkı ödenerek kullanılmaktadır.
Bize Destek Olmak İster Misiniz?
- Dilerseniz Patreon hesabımız üzerinden bize aylık veya tek seferlik bağış yaparak destekte bulunabilirsiniz.
- Daha detaylı bilgi almak için “Bize Destek Olabilirsiniz!” sayfamızı inceleyebilirsiniz!
