Ernest Rutherford kimdir, Biografisi, Hayat hikayesi, Buluşları (1871 – 1937)

0
50

Ernest Rutherford (1871 – 1937)

Yüzyılımızın başında bilimde yer alan büyük devrim­sel atılımlar genellikle “Planck” ve “Eiııstein”in adlarıyla bilinir. Oysa onların kuramsal atılımlarının yanısıra, sonuçları bakımından son derece önemli deneysel çalışmalar da vardır. Bunların başında, Marie Curie ve Ernest Rutherford’un radyoaktivite üzerindeki çalışmaları gelir. Rutherford, dış görünümüyle bir bilimadamından çok bir “çiftlik kahyası”ya da bir “aşiret reisi”ni andırmaktaydı.
Esmer, irikıyım yapısı, gür sesi ve pos bıytğıyla yabanıl ve ürkütücü; her yönüyle heybetli bir kişiydi. Laboratuvarında bir şey tersine gitmesin; kükreyen sesi ortalığı sarsar, asistanlar suspus olurlardı. Oysa bu kızgınlık gelip geçiciydi; onun hiç bir yapmacığa kaçmayan anlık sert davranışlarının gerisinde sıcak, sevecen yaradılışı saklıydı.

ERNEST, Yeni Zelanda’da küçük bir çiftlikte dünyaya gelmiştir. İskoç göçmeni olan baba­sı, araba tamircisiydi. Ernest, yoksul ve kala­balık bir ailenin içinde büyüdü. Ne var ki, daha küçük yaşta sergilediği olağanüstü öğrenme merakı ona çevredeki en iyi okulların kapısını açtı. Özellikle üniversitedeki parlak başarısıyla dikkatleri çekti ve kazandığı burs bilim ateşiyle yanan delikanlının yaşamında yeni bir dönemin başlangıcı oldu. 1894’de, Cambridge Üniversitesi ünlü fizik bilgini J.J. Thomson’un ya­nında çalışmak üzere İngiltere’ye geldi.

Üniversiteye bağlı Cavendish Laboratuvarı’ndaki ilk yılını radyo dalgaları, ikinci yılını yeni keşfedilmiş olan X-ışınları üzerindeki çalışmalarla geçirdi. Sonra, yaşam boyu uğraş konusu olan radyoaktivite üzerindeki araştırmaları­na koyuldu. Adı kısa zamanda bilim çevrelerinde duyulan Rutherford’u 1898’de, Kanada’da McGill Üniversitesi, fi­zik profesörlüğüne çağırdı. Genç bilimadamı beklenme­dik bu çağrı karşısında bir ikilem içine düştü: Bir yanda erişilmesi güç, saygın bir ünvan, öte yanda araştırma orta­mı olarak bulunmaz nimet saydığı Cavendish Laboratuvarı. Rutherford 27 yaşındaydı. Kısıtlı bursu ile nişanlısını İngiltere’ye aldırtamaması bir yana; kendi yolculuğu ne­deniyle yaptığı borcu bile ödeyemiyordu. Aldığı öneri ona bu olanakları da sağlayacaktı. Rutherford, sonunda ister istemez çağrıyı kabul etti. Karar isabetliydi: McGill’de ge­çirdiği yaklaşık on yıl içinde hem radyoaktif atomların kendiliğinden değişik nitelikte atomlara dönüştüğünü is­patlayarak Nobel Ödülü’nü kazandı; hem de atomun ya­pısına ilişkin olarak aranan açıklığı getiren çekirdek bulu­şunu ortaya koydu.

Birbirini izleyen başarılarına değinen bir meslekdaşı, “Sen gerçekten çok şanslı birisin: hep dalganın tepesinde seyrediyorsun.” diye takıldığında, Rutlıerford’un yanıtı kısa ve çarpıcı olmuştur: “Unutma, o dalgayı ben kendim yarattım.” Alçakgönüllülük bir yana, Rutherford çoğu kez insanları küçümserdi. Ona göre, bilim ya fizikti, ya da pul koleksiyonculuğu. Ama Nobel Ödülü’nü fizikten değil, küçümsediği kimyadan almıştı. Hatırlatılınca, elementler gibi kendisinin de transmutasyona uğradığını söyleyerek, işi şakayla geçiştirirdi.

1887’de J.J. Thomson’un elektronu keşfetmesiyle, bilim dünyası yeni bir problemle karşı karşıya kalmıştı. Negatif elektrik yüklü elektronlar, hidrojen atom kütlesi­nin ikibinde biri kadardı; oysa hidrojen, en basit madde türü olarak biliniyordu. Üstelik Thomson, hangi elemente ait olursa olsun, atomların özdeş parçacık­lar saldığı görüşündeydi. Bu da elektronların, sözü geçen parçacıkların bir bölümü olduğu anlamına gelmekteydi. Yanıtlanması gereken soru şuydu: Atomlar eskiden sanıldığı gibi basit, bölünmez birimler değilse, atomun ya­pısal özelliği ne olabilirdi? Thomson, ato­mun, içinde elektron taşıyan pozitif elektrik yüklü top biçiminde bir madde olduğunu ile­ri sürmüştü. Başka bir deyişle, atom basit de­ğildi; ama katı, yoğun bir madde olmanın ötesinde birşey de değildi.

Rutherford’un radyoaktiviteye ilişkin ilk önemli buluşu, “alfa” ve “beta” dediği iki değişik ışının varlığını belirlemeğiydi. Ayrıca, asistanı Soddy ile birlikte bir elementin bir başka elemente dönüşümünde radyoaktivite­nin rolünü, deneysel olarak kanıtlamıştı. 1907’de McGill’den Manchester Üniversitesi’ne geçtiği zaman ilk ele aldığı problem ato­mun yapısıydı. Araştırmasında, beta parçacık­larından sekizbin kat daha yoğun olan alfa parçacıklarının işe yarayacağını düşündü. Hans Geiger ve Emest Marsden adlı iki asis­tanını alfa parçacıklarının ince bir altın yap­rağına çarptığı zaman nasıl dağıldıklarını in­celemekle görevlendirdi. Alınan sonuç bek­lentiye hiç de uygun değildi. Parçacıkların büyük çoğunlukla altın yapraklarını doğrudan geçtiği gözlenmişti. Sanki altın yaprağın ya­pısında geçişi engelleyen hiç bir atom yoktu! Ama gözden kaçmaması gereken durum, yaprağa çarpan alfa parçacıklarının yaklaşık 20.000‘de birinin geri sapmasıydı. Bu ne de­mekti?

Uzun bir bocalamadan sonra Rutherford bu gözlemin, atomun yapısına ilişkin ipucu verdiğini gördü: Atomun kütlesi neredeyse tümüyle, kapsamında son derece küçük bir yer tutan pozitif elektrik yüklü bir çekirdek­te toplanmış olmalıydı. Çekirdeğin çevresin­de hızla dönen elektronlar ise pozitif yükü dengeleyen negatif yüklü daha küçük parça­cıklardı. Kısacası atom güneş sistemine ben­zer bir düzen sergilemekteydi. Alanı büyük ölçüde boş bir atom gözönüne alındığında, al­fa parçacıklarının neden büyük bir çoğunluk­la hiç bir engelle karşılaşmamış gibi altın yapraklarını geçtikleri açıklık kazanmaktaydı.

Mikroskopla görülebilen nesnelerden küçük olan atomdan daha da küçük olan çe­kirdek ve elektron gibi parçacıkları hayalde canlandırmak kolay değildir. Rutherford’un modelini çizdiği atomu bir futbol stadyumu büyüklüğünde dü­şünürsek , çevresinde birkaç sine­ğin döndü­ğü çekir­dek, bu alanda bir golf topu büyüklüğünde olacaktır.

Rutherford, kuramcı bir bilim adamı değildi: Ona göre, her problemin çözümü deney sonuçlarıy­la sınırlı tutulmalıydı. Öy­le ki, ortaya koyduğu atom modelinin kuramsal açık­lama gerektiren önemli bir sonucuna duyarsız kalmış­tı, üstelik atom modeline ilişkin deneysel kanıtları, yerleşik fizik yasalarıyla da tam bağdaşır gibi değildi, örneğin , negatif yüklü elektronlar belirtildiği gibi gerçekten çekirdek çevre­sinde hızla dönüyorlarsa, bunların da devinen diğer elektrik yükleri gibi, rad­yasyon oluşturmaları gere­kirdi. Bir elektrik yükü­nün antende yukarı ve aşağı hareket ettirildiğinde radyasyon üretmesi buna bir örnektir. Çekirdek çevresinde dönen elektron, gerçekten radyasyon çıkarsaydı, çok geçmeden yavaşla­yıp çekirdeğe kapanması ve atomun tümüyle çökmesi beklenirdi (Soruna kuramsal açıkla­mayı onaya koyan kişi, daha sonra Rutherford’un seçkin öğrencisi olan Niels Bohr’dur).

Rutherford 1908’de Nobel Ödülü’nü, 1914’de “Lord” Unvanını aldı. 1919’da Cavendish laboratuvarı’nın başına geçti. Cavendish onun yönetiminde çok geçmeden dünyanın başta gelen deneysel fizik merkezi oldu. Burada giriştiği ilk çalışmalardan biri, yine alfa parçacıklarını kullanarak bir ele­mentin başka bir elemente yapay dönüşümü­nü gerçekleştirmek oldu. Deneyde, alfa par­çacıklarının nitrojen atomları gibi daha hafif atom çekirdeklerine çarptırıldıklarında, geri­ye sapmaksızın çekirdekle kaynaştıklarını ve nitrojen atomunun oksijen atomuna dönüştü­ğünü gördü. Bu süreçte başka bir parçacığın or­taya çıktığını saptayan Rutherford, çekirdeğin temel taşı savdığı pozitif yüklü bir parça­ya “proton” adını verdi.

Kütlesi bakımından diğerlerine benze­yen, ama elektrik yükü olmayan üçüncü bir parçacık daha söz konusuydu (“Nötron” de­nen bu parçacığı Rutherford’un asistanı Ja­mes Chadwick 1932’de budu). Bu, bilimsel araştırmaya bol paranın henüz akmadığı bir dönemdi. Cavendish’te bile deneyler, “der­me çatma” denebilecek basit araçlarla sür­dürülüyordu. Rutherford’u ziyarete giden tanınmış bilim yazarı Ritchie Calder, gördük­lerini şöyle anlatmıştı: “Konuşmamız sürer­ken bir ara, ‘İşlerin nasıl yürüdüğünü görmek ister misiniz?’ diyerek kolumdan tuttu, beni laboraruvarın yüksek voltaj bölümüne götür­dü. Karanlık denilebilecek bir odaya girmiş­tik; yapay bir şimşek çakıp duruyordu. Sonra parçalanan atomları kaybeden bir sayacın tıkırtı seslerini duyduk. ‘Atom parçalayıcı’ dedikleri bir makinenin önündeydik; günümüzdeki yüksek voltaj akseleratörleriyle karşılaştırıldığında son derece ilkel kalan bir makine! Rutherford ve ekibi işte bu araç­larla çalışıyorlardı. ‘Paramız olmadığı için kafamızı kullanmak zorundayız.’ diyordu Rutherford. O, yalnız araçlarının basitliğiyle değil, bilime yaklaşımındaki basit tutumuyla da övünç duymaktaydı. ‘Kendim çok basit ol­duğum için.’ diyordu, ‘doğanın da temelde basit olduğuna inanıyorum”.

Rutherford, bir dizi seçkin fizikçi yetiş­tirmekle kalmadı, onlara büyük bir esin kay­nağı da oldu. Nükleer fizik onun dünyasıydı. Bu alandaki öngörüşlerinden pek azı yanlış çıkmıştır. Yanılgılarından biri, çekirdekteki saklı enerjinin sürekli olarak kilitli kalacağı inancıydı. Neyse ki, şansı bir kez daha yüzüne gülmüştü: Hiroşima’daki korkunç patlamayı duymayacaktı.

avatar
  Subscribe  
Bildir