Yaratıcılık, tutku, şans ve gerçeklik

Pauli, bir bilinmezi öngörmüştü; Reines ve Cowan, o bilinmezi bilinir kılmışlardı. Koshiba ise, bilinenin aksine onların yükü ve kütlesi olduğunu gösterdi.

01 Ağustos 2024 - 09:41

Bu, evrenin en gizemli parçacığı "nötrinoların" hikâyesi. En yaratıcı, en tutkulu ve en şanslıların bir araya getirdiği bir yap-boz parçalarından oluşan bir resim

Bilim insanlarının çoğu doğası gereği eleştireldir, ancak hiçbiri bu alanda Wolfrang Pauli kadar olamaz. Bununla birlikte Pauli, bilime yaptığı katkıların büyüklüğü ile bilim insanları arasında en çok saygı duyulan ama keskin dilinden ötürü de en çok korkulandı.

Fizikçilerin birçoğuna göre o, fiziğin vicdanını temsil ediyordu. Yeni teorileri denetleme görevi onun doğal göreviydi; öngörülerin ve yeni fikirlerin tutarlı olması ondan sorulur ve bu genel kabul gören sorumluluğu nedeniyle eleştirileri de keskindir. Standartlara uymadığını düşündüğü bir konuda artık klasik olmuş bir jargonu vardır:

"Bu doğru değil. Bu yanlış bile değil."

Dahası Pauli'nin çevresindeki herkes için özel yakıştırmaları vardır. Ona göre Oppenheimer tanrının yeryüzünde yürüyen karikatürü gibidir. Richard Feynman bir gangster gibi konuşmakta ve bazıları da Papa'nın korosunda üyedirler; burada Papa, elbette Niels Bohr olmaktadır.

Yaratıcılık

Wolfgang Pauli, 25 Nisan 1900'de Viyana'da doğar. Münih Üniversitesi'nde Arnold Sommerfeld'in en gözde öğrencisidir; 1921'de doktora derecesini alır ve bir yılını Göttingen Üniversitesi'nde Max Born'un asistanı olarak, bir yılını da Kopenhag'da Niels Bohr'un yanında geçirir.

Ama hayat 1930'lu yılların başında, onun için dışarıdan görüldüğü kadar kolay ve eğlenceli değildir.

Wolfrang Pauli tatilde (1931)

Annesinin intihar etmesi onun Katolik Kilisesi ile bağının kopmasına neden olur ve bu sırada sorunlu bir evlilik yaşamıştır.

Bu zor döneminde Pauli'nin sıkıntılarını dağıtmasına yardımcı olan tek şey fiziktir ve o da tüm ilgisini fiziğe yönlendirir.

O sıralarda bir fizik problemi özellikle dikkatini çeker.

Bu, radyoaktif bir çekirdeğin beta ışını salması sırasında ortaya çıkan bir sorundur ve birçok bilim insanı ilintili iki soruya yanıt bulma yarışı içindedirler.

Nasıl olur da pozitif yüklü bir çekirdek, negatif yüklü bir elektron atar?

Ve nasıl olur da fırlatılan elektronlar farklı enerjilere sahiptir?

Bilim insanları ilk soruya açıklama getirirler; derler ki: Bir radyoaktif çekirdeğin içinde bir nötron bir protona dönüşür ve bunun sonucunda bir elektron üretilir. Çekirdek fazla enerjisini bu elektron olarak atar.

Ancak tuhaf olan şey, fırlatılan elektronların her zaman aynı enerjiye sahip olmamasıdır. Bu bir eneji korunumu ihlali demektir.

Pauli aylarca bu beta bozunumu sorunuyla boğuşur. Bulduğu çözüm oldukça gariptir: "Belki beta bozunmasında elektron yalnız değildir ve beraberinde başka bir parçacık daha vardır. Ancak bu parçacık kütlesizdir, dahası elektrik yükü de yoktur ve dolayısıyla maddenin içinden durdurulmadan geçebilme yeteneğine sahiptir."

Pauli, öngörüsüne kendi bile şaşırır: "Korkunç bir şey yaptım" der; "asla tespit edilemeyecek bir parçacık varsaydım".

Ama sorun çözülmüştür. Pauli, bu varsayımsal parçacığa "nötron" adını verir. Ancak 1932'de protonun yüksüz karşılığının (nötron) keşfiyle İtalyan fizikçi Enrico Fermi onu minik nötron anlamına gelen "nötrino" olarak yeniden adlandırır ve bu varsayımsal parçacığın adı nötrino olarak kalır.

Aradan 20 yıl geçer.

Tutku

Frederick Reines, New Jersey'deki bir konferansa gitmektedir ancak uçakta bir motor sorunu ortaya çıkar ve uçak Kansas City'de mola vermek zorunda kalır. Uçakta, Reines'in tanıdığı ancak yakın ilişkisi olmayan Clyde Cowan da vardır. Mola sırasında iki bilim insanı sohbet etme olanağı bulurlar.

Bilim insanlarının sohbetlerini tahmin etmek zor değil. Aslında her ikisi de nükleer bombalarla ilgili alanlarda çalışmaktadırlar ve konuşacak çok konuları vardır ama onlar bu durumdan pek memnun görünmezler. Reines, 1950'li yılların çoğunu Pasifik Okyanusu'nda nükleer bomba patlatarak geçirmiştir. Hiroşima bombasının 700-800 katı yıkıcı güce sahip olan bir bomba 150 kilometre çapında bir alanı kaplamış ve tüm adayı neredeyse yok etmiştir; dahası okyanus tabanında çok geniş ve çok derin bir delik açılmıştır.

İkili bu tatsız konuşmalardan temel fiziğe geçerler. Temel fizik ikisinin de ortak tutkusudur.

O günlerin popüler konusu" tespit edilemez" olarak kabul gören nötrinoların nasıl tespit edilebileceğidir ve onların bu konuda orijinal fikirleri vardır.

Ve bu tutkulu iki bilim insanı mevcut işlerini geride bırakarak birlikte çalışmaya karar verirler.

İlk olarak, bir nötrino kaynağı olduğunu düşündükleri bir nükleer patlama üzerinde çalışırlar. Patlama noktasından 50 metre uzağa bir nötrino dedektörü yerleştirmeyi tasarlarlar. Ancak uygulamada sorunlar çıkar ve bomba yerine deneyler için bir nükleer reaktör kullanmaya karar verirler.

Nükleer reaktör, nükleer bombadan çok daha zayıf bir nötrino kaynağıdır amcak nötrinoların bir detektör tarafından uzun süreli izlenebilmesi avantajına sahiptir. Sonunda, nükleer bombalar için trityum ve plütonyum üretiminde kullanılan Savannah Nehri kıyısında ideal bir reaktör bulurlar.

Reines ve Cowan, 14 Haziran 1956'da nötrinoları saptamayı başarırlar ve hemen Wolfgang Pauli'ye bir telgraf gönderirler: "Protonların ters beta bozunmasını gözlemleyerek fisyon parçalarından nötrinoları kesinlikle tespit ettiğimizi size bildirmekten mutluluk duyuyoruz. Frederick Reines, Clyde Cowan."

Pauli o sırada hastanededir ve yanıtı kısadır: Mesaj için teşekkürler. Beklemesini bilenin her şey ayağına gelir. Pauli.”

Bu haberin ardından Pauli, 1958 yılında hayata veda edecektir.

Fermi'nin beta bozunumu öngörüleriyle tutarlı olan sonuçlar, Temmuz 1956'da Science dergisinde yayımlanır. Reines, bu deneyi nedeniyle 1995'te Nobel Fizik Ödülü'ne layık görülür ancak Cowan o sırada artık hayatta değildir.

Aradan bir 20 yıl daha geçer.

Şans

1980'lerde, bilim insanları radyoaktif atomlar gibi protonların da bozunabileceği üzerinde tartışıyorlardı.

Protonun gerçekten bozunup bozunmadığını anlamak için Japon bilim insanı Masatoshi Koshiba bir deney tasarladı. Bunun için kenarları dedektörlerle çevrili büyük bir su tankı inşa edildi.

Tankın içinde yaklaşık 3000 ton su bulunuyordu. Ekip 1987'de bir yıl süren çalışmalarından bir sonuç alamadı.

Ama bu sırada asla beklenmeyen, akla bile getirilemeyecek kadar olağanüstü başka bir şey oldu.

Detektörler devrede iken Büyük Macellan Bulutsu'sunda bir süpernova patlaması meydana geldi. Bilim tarihi boyunca hiç kayıtlara geçmemiş, bu denli yıkıcı ve bu kadar yakın bir olay ilk kez gerçekleşiyordu ve mucize eseri o sırada deney yapılmaktaydı.

Süpernova patladığında dedektörler çalışıyor olduğundan Koshiba ve ekibi, Güneş dışında bir kaynaktan gelen nötrinoları tespit edebildiler ve bulgular nötrinolarla ilgili analizlere mükemmel bir şekilde uyuyordu. Şaşırtıcı sonuçlar, doğrudan nötrino salınımları ve nötrinoların kütleye sahip olduğu gerçeği ile uyumluydu.

Koshiba'nın nötrinolarla ilgili şanslı keşfi ve bu alandaki çalışmaları ona 2002 yılında Nobel Ödülü'nü getirdi.

Pauli, bir bilinmezi öngörmüştü; Reines ve Cowan, o bilinmezi bilinir kılmışlardı. Koshiba ise, bilinenin aksine onların yükü ve kütlesi olduğunu gösterdi.

Bu, evrenin en gizemli parçacığı "nötrinoların" hikâyesi. En yaratıcı, en tutkulu ve en şanslıların bir araya getirdiği bir yap-boz parçalarından oluşan bir resim.

Onlar yıldızlarda üretiliyor ve Pauli'nin öngördüğü gibi hiçbir şey onları durduramıyor. Her gün içimizden milyarlarcası akıp geçiyor.

Onlar olmasaydı yıldızların ışığı olmazdı, deniyor. Onlar olmasaydı belki de evren bu denli hızlı genişlemezdi?

Öngörüldüğü gibi belki karanlık enerjinin sırrı onlarda saklıdır ve belki de kaderimiz onların elindedir, kim bilir?

T24 Haftalık Yazarı