Bildiğimiz anlamıyla yaşam karbon elementi olmadan ortaya çıkmış olamaz.Karbon,kendi türünden diğer atomlarla benzersiz bir birleşme yetisine sahiptir.Bu birleşmeyle birlikte hayret verici bir dizi karmaşık moleküller oluştururlar.Hidrojen,helyum ve oksijenden sonra Evrende en bol bulunan element karbondur.Aslında karbonun bolluğu bize oldukça ilginç bir şeyi anlatır.Karbonun oluşabilmesi için gerçekleşen son derece düşük olasılıklı rastlantılar serisini anlatır.
Hidrojen ve helyumun bir kısmı dışındaki diğer elementler yıldızların çekirdeklerindeki son derece sıcak nükleer fırınlarda oluşur.Hidrojen çekirdekleri birleşerek helyuma dönüşür,oradan da yine çekirdekler birleşerek daha ağır elementler oluştururlar.Ancak burada bir sorun görülüyor;atom numarası 2,kütle numarası 4 olan bir helyum çekirdeğine bir proton veya bir nötron çarpışıp ona tutunacaksa kütle numarası 5 olan bir çekirdek oluşturacaktır.Ancak doğada bu kütleye sahip kararlı bir çekirdek yoktur.Ayrıca iki helyum çekirdeği çarpışıp birbirlerine tutunacaklarsa kütle numarası 8 olan bir çekirdek oluşturacaklardır.Böyle bir kararlı çekirdek te yoktur.Helyumun ötesine geçmenin bir yolu yok gibi görünüyor.
Bu handikapı aşmanın bir yolu üçlü alfa süreci denen bir yöntemdir.İki değil üç helyum çekirdeği birbirine tutunup sonuçta bir karbon-12 çekirdeği oluşturur. Ne yazık ki üç adet helyum çekirdeğinin eş zamanlı olarak bir araya gelmesi neredeyse olanaksızdır.Ancak iki helyum çekirdeği birbirine tutunup bir berilyum-8 çekirdeği oluşturursa,böyle bir berilyum-8 çekirdeği kararlı olmamasına rağmen,tam anlamıyla kararsız da değildir.Bozunmadan önce bir saniyenin yarısı kadar bir süre beklemektedir,o yarım saniye boyunca üçüncü bir helyum çekirdeği için kolay bir av olur.İki helyum çekirdeği çarpışarak bir berilyum-8 oluşturacak,sonrasında berilyum-8 çekirdeği bozunma fırsatı bulmadan başka bir helyum çekirdeği ona çarpacak ve karbon-12 oluşturacaktır.Ancak bu da çok verimsiz bir süreçtir ve Evrendeki karbonun bolluğunu açıklayamamaktadır.Üçlü alfa sürecinin verimliliğini arttırmanın bir yolu olmalıdır ve böyle bir yol vardır.
Salıncakta sallanan bir çocuğu düşünün.Her beş saniyede bir çocuğun ileri ve geri sallandığını varsayalım.Salıncağı üç veya yedi saniyede bir iterseniz,salıncağın art arda çizdiği kavisleri arttıramazsınız.Salıncak kısa bir zaman sonra dengesiz bocalamalar yaşar.Ancak salıncağı her beş saniyede bir iterseniz, her seferinde daha yükseğe çıkacaktır.Fizikçiler salıncağın her beş saniyede bir sallanması gibi “doğal bir frekansı” olduğunu söylerler ve salıncak gibi her türlü salınım sisteminin karakteristik özelliği,itici kuvvetin onun doğal frekansına uyduğu zaman enerjinin en verimli şekilde aktarılmasıdır.Salınım sisteminin “ rezonans” halinde olduğu söylenir.
Bir karbon-12 çekirdeğini ele alalım.Bir düzine yapı taşına sahip böyle bir sistemde,yapı taşlarını sıkı bir şekilde bağlayan güçlü kuvvet onları küçük bir hacim içinde olmaya zorlar.Sistemin içindeki yapı taşları durmadan ileri ve geri hareketlerini sürdürerek itişirler.Bu itişme tamamen rastlantısal değildir, sistemin tamamı içerikleri doğal olarak salınım ya da titreşim halinde olan belli frekanslara sahiptir.
Frekans ile enerji doğru orantılıdır.Dolayısıyla bir karbon-12 çekirdeğinin her içsel titreşimi belli bir içsel enerjiye tekabül eder.Bir berilyum-8 çekirdeği ve bir helyum çekirdeği çarpışsa ve toplam enerjileri tamı tamına karbon-12 nin doğal titreşimleri ile aynı olsa o zaman bir rezonans ortaya çıkar.Tıpkı salıncağı doğal frekansında itmek gibidir.Ancak bu kez itilen şey karbon-12 oluşturmak için bileşenleri bir arada tutan nükleer reaksiyonun hızı olacaktır.
Bu reaksiyonlar ömürlerinin sonuna yaklaşmış merkezindeki sıcaklık derecesi 100 milyon derece olan kızıl devlerin merkezlerinde gerçekleşmektedir.Fizikçiler hesaplamalar sonucunda karbon-12 tam olarak 7,65 megaelektronvolt (MeV) enerji seviyesine sahipse bir berilyum-8 çekirdeği ve bir helyum çekirdeğinden,yani üç helyum çekirdeğinden karbon-12 çekirdeğinin oluşması için gerçekleşen nükleer reaksiyonun “rezonans” halinde olacağını bulmuşlardır.İşin ilginç tarafı yapılan deneylerde karbon-12 nin titreşim enerjisinin tam da 7,65 MeV olduğu görülmüştür.Anlaşılan bu kozmik tesadüf! olmasaydı yıldızlarda karbon elementi oluşmayacak ve karbon temelli yaşam da varolmayacaktı.
Ancak bir kızıl devin içinde oluşan bir karbon-12 çekirdeği,başka bir helyum çekirdeğinin gelip kendisine çarpmasını bekleyen kolay bir avdır.Bu çarpışma sonucunda oksijen-16 ortaya çıkar.Böylelikle karbon-12 nin oluştuktan sonra oksijen-16 ya dönüşerek kısa sürede tükeneceği beklenebilir.Böyle bir durum kızıl bir devin sıcaklığındaki bir karbon-12 çekirdeği ile bir helyum çekirdeğinin toplam enerjisinin oksijen-16 nın toplam enerjisine eşit olmasıyla gerçekleşebilir.Böyle bir durumda rezonans gerçekleşir ve tüm karbon-12 ler oksijen-16 ya dönüşür.Yapılan ölçümlerde oksijen-16 nın bu enerjiye yakın bir konumda olduğu fakat bu enerjide olmadığı,rezonans konumunun erişim sınırlarının dışında olduğu görülmüştür.Yıldızların içinde oksijen yapılabilir ama neyse ki karbon pahasına olmadan.Bu koşullar sağlanmadıkça Evren’in karbondan daha ağır elementleri içermesi olası değildir.Ya da ağır elementler olacak ama karbon olmayacaktı.Bunun yerine Evreni oluşturan her şey güzel bir dengededir.Her ikisi de yaşam için gerekli olan karbon ve oksijen neredeyse aynı miktarlarda bulunmaktadır.
“Evrene baktığımızda ve yararımıza işleyen pek çok fizik ve astronomi rastlantısı saptadığımızda,neredeyse Evrenin bizim geleceğimizi önceden biliyor gibi göründüğünü fark ederiz” Freeman Dyson
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder