Yüksek basınç altında yapılan deneyler ile, evrenin çoğunda bulunmayan maddesel değişimler araştırılıyor

Yüksek basınç altında yapılan deneyler ile, evrenin çoğunda bulunmayan maddesel değişimler araştırılıyor. Carnegie Bilim Enstitüsü’nde, iki elmas arasında sıkıştırılan maddelerin simyayı hatırlatan bir süreçten geçtiği görüldü. Gerçi demir, altına dönüşmüyor. Ancak bildik atomlar ve moleküller farklı davranıyor. Oksijen önce maviye, sonra kırmızıya, en sonunda da parlak bir metale dönüyor. Fıstık ezmesi, General Motors’un 1950’lerde öncü bir çalışmayla da gösterdiği gibi, elmas oluyor. Çatı zifti ve ahşap da öyle. Fakat Russell J. Hemley ve meslektaşları bunu sihirbazlıkla yapmıyor.

Carnegie Enstitüsü’ndeki Jeofizik Laboratuvarı’nda yüksek basınç bilimine duyulan ilgi, Dünya’nın derinliklerini incelemek için laboratuvarın yüklendiği misyondan doğdu. Şu an bilim insanları yüksek basınç altında yaşanan dönüşümlere bakarak, evrenin çoğunda bulunmayan maddesel değişimleri araştırıyor; Dünya’nın veya Jüpiter’in derinliklerinde olanları aydınlatmaya çalışıyor. Ve bu deneylerin, elektrik üreten güneş pillerinde güneş ışığını daha verimli alacak veya hidrojenle çalışan arabalarda yakıt tankları olarak iş görebilecek yeni malzemeler ortaya çıkaracağını umuyorlar. Hemley, “Bu yeni bir kimya türü” diyor. “Yüksek basınç” teriminin bu şartlarda yeni bir anlam kazandığı kesin. Deniz seviyesinde hava basıncı santimetre kareye bir kilo kadardır. Carnegie Enstitüsü’ndeki elmas örslerdeyse santimetrekareye 3,5 milyon kilonun üstünde bir basınç uygulanıyor.

Üstelik Almanya’da araştırmacılar bunu iki katına çıkaran yöntemler geliştirdi. Ona rağmen evrenin bazı yerlerinde çok daha ezici kuvvetler var. Jüpiter’in merkezindeki basınç, santimetrekaye 70 milyon kilodan fazla. Bir de yakıtı bitmiş güneşlerin artıkları olan nötron yıldızları var ki, çekim gücüyle birbirine çok yaklaşan atomlar, Jüpiter’in çekirdeğindekinden milyar kere trilyon kat daha büyük bir basınç meydana getiriyor. Carnegie ve diğer laboratuvarlarda kullanılan örsler basit görünüyor. Tasarımları değişse de onlar, 5 santime 2,5 santim boyutlarındaki silindirik metal kılıflar içinde yer alıyor. Bilim insanları basınç uygulamak için üstteki vidaları sıkıştırarak alt ve üst levhaları birbirine yaklaştırıyor. Lehvalar büküldükçe iki küçük elmasın uçları birbirine yaklaşıyor. Uçların birinde, sıkıştırılacak olan malzemeyi tutan bir yuva oluyor ve öbür uç, bir böceği ezen ince bir topuk gibi, tam oraya baskı yapıyor. Vidalar yalnızca birkaç kiloluk bir kuvvet uygulasa bile, elmas uçlar küçücük olduğu için bunlar muazzam bir basınca dönüşüyor. Bunu bir kalemin ucuna yüz filin binmesiyle kıyaslayabiliriz; tabii o kadar filin binebileceği bir kalem olsa. Dolayısıyla elmaslarda küçücük bir çatlak veya kusurun bile olmaması gerekiyor. Makul basınçlarda atomlar, gülleler gibi düzgünce sıralanır. O yüzden bilim insanları deneylerde onların yine bu şekilde dizilmesini bekliyorlardı. Fakat sonra görüldü ki , aralarındaki mesafe azalmamakla beraber, atomlar düzgün bir sıra halinde durmuyor. Örneğin sodyum, karmakarmaşık bir düzene geçiyor.

Normalde dambıllara benzer biçimde çiftler halinde dolaşan azot bükülmüş bir kafes şekline bürünüyor. Atomlar birbirine yaklaştıkça elektronlar farklı yönlere sıçrıyor ve içlerinde bulundukları moleküllere farklı biçimler veriyor. Dr. Hemley’in sözleriyle, “Bir bakıma yeni bir periyodik cetvel ortaya çıkıyor”. Başka atomlarla nadiren etkileşen ksenon gibi soy gazlar bile hidrojenle iç içe geçerek yeni yapılar oluşturuyor. İskoçya’daki Edinburgh Üniversitesi’nden Malcolm McMahon kırmızı oksijenle ilgileniyor. Ekibi, bir örs içinde yakut renkli tek bir oksijen kristali elde etmişler. Genelde çiftler halinde birbirine bağlanan oksijen atomları sekizerli öbekler oluşturmuş. Bu yapı, ışığın daha kısa olan mavi dalga boylarını emiyormuş. Kalan dalga boyları (kırmızı) içinden geçip gidiyormuş. Daha da yoğun basınç altındaysa oksiyen metale dönüyormuş. Fakat belki de en büyük muamma, en basit olan ve en çok bulunan hidrojen atomu.

Jüpiter’in merkezindeki çok yüksek basınçlar altında hidrojenin akışkan bir madene dönüştüğü; gezegendeki manyetik alanın buradaki hareketlilikten kaynaklandığı sanılıyor. Ancak laboratuvardaki bulgular buna şüphe düşürüyor. Jüpiter’e giden NASA’nın Juno uzay aracı, yaptığı ölçümlerle bu gezegenin derinliklerini belki aydınlığa kavuşturabilir. Onun elde edeceği veriler ve laboratuvar deneyleri birbirlerini açıklamaya yardımcı olabilir. Hemley, “Uzun vadede hidrojenin tüm şartlardaki davranışlarını anlamak istiyoruz” diyor.

 

Kaynak : sabah

İlk yorum yapan olun

Yorumunuz: