Atom Bombasının Öyküsü

[*MeleK*]

Çekirdek Dönüşümünden Atom Bombasına
Atom bombası kullanılmak zorunda mıydı? Szilard, 1945′te Avrupa savaşı kazınılınca bombanın kullanılacağını anlamıştı. O,bombanın Japonların da katılacağı uluslararası bir seyirci kitlesi önünde denenmesini istiyordu;böylece Japonlar bombanın gücünü anlayacak,kimse ölmeden teslim olacaklardı. İlk atom bombası 6 Ağustos 1945 günü sabah saat 8.15′te Japonya’nın Hiroşima kentine atıldı. Bir gün biri Szilard’ın yanında,bilim adamlarının buluşlarının tahrip amacıyla kullanılmasının bir trajedi(ağlatı, facia) olduğundan söz etti. Szilard bu sözü şöyle yanıtladı: “Bu yalnızca bilim adamları için değil,bir insanlık trajedisidir”
Atom çekirdeği önce, Nazi Almanyasında bölündüğü halde Almanlar bombayı niçin ABD’den önce yapamadı? Einstein,atom bombasının yapılmasını neden istedi? Altın Tavuslar adı takılan bilimciler kimlerdi? Oppenheimer ne yaptı? Feynman, patlama anında neler yaptı?

1911 yılı,bilim tarihinin ilginç yıllarından biriydi. Bu tarih, Marie Sklodowska Curie (1867-1934). Fransız Bilimler Akademisi’ne üyelik başvurusunun reddedildiği yıldır. Bu yıl, Belçika’da toplanan uluslararası Solvay Fizikçiler Konferansı’nda radyoaktiflik birimine Curie’lerin adının verildiği yıldır. Yine bu yıl, yanda fotoğrafını gördüğünüz Ernest Rutherford’un(1871-1937) atom çekirdeğini keşfettiği yıldır. Rutherford,ayrıca 1919 yılında, simyacıların ünlü düşünü gerçeğe dönüştürdü: Havada molekül yüzdesi olarak en bol olan azotu alfa ışınlarıyla bombardıman ederek onun oksijene dönüştüğünü gördü. Simyacılar, her şeyi altına çevirecek filozof taşını hiç bulamadılar; ama bir elementin insan elinde başka bir elemente dönüştürülmesi bir düşün gerçek olmasıydı. Bir element, başka bir elemente dönüşebiliyordu. İnsanoğlunun eli artık atom çekirdeğine gidiyordu. İlk yapay nükleer tepkime, çekirdeğe ilk müdahale. Atom çekirdeği, pozitif yüklüydü; nötral bir atomda elektron sayısı ile proton sayısının, yani birim negatif yüklü parçacık sayısı ile birim pozitif yükteki parçacık sayısının eşit olacağı açıktı. Çekirdekte pozitif yükten başka ne var acaba? Bu sorunun yanıtını Rutherford’ un öğrencisi James Chadwick(1891-1974) verdi: 1932 yılıydı. Alfa ışınlarıyla berilyum çekirdeklerini bombardıman edince yüksüz bir radyasyonun oluştuğunu açıkladı ve buna nötron dedi. Böylece atomun üç temel parçacığı bulunumştu: elektron, proton ve nötron . Alfa, kendisi de bir çekirdek (helyum atomunun çekirdeği) olduğu halde, atom çekirdeğine giden yolu aydınlatıyordu.
Bilim tarihinin en büyük kadını Madam Curie, 4 Temmuz 1934’ te gözlerini yaşama kaparken, bir kaç ay önce damadının ve kızının- Joliot-Curie çiftinin- yapay radyoaktifliği keşfettiklerini biliyordu. Joiot-Curie çifti, alfa parçacıklarıyla alüminyum çekirdeğini bombardıman etmişler;sonuçta radyoaktif bir element (radyoaktif fosfor) oluştuğunu bulmuşlardı. Böylece, bir inanışa daha son verildi: Radyoaktiflik, yalnızca doğadaki elementlerin bir özelliği değildi; onu insanoğlu da “yaratabilir”di. İnsanoğlu, radyoaktif elementler de üretiyordu. Bombardımanda kullanılan parçacıklar/ışımalar, doğal radyoaktif maddelerden sağlanıyordu. Belli ki doğal kaynaklara bağlı kalmamak ve doğal olanlardan yayılan parçacıkları hızlandırarak kullanmak çekirdek (nükleer) tepkimelerini çeşitlendirecekti. Atlantiğin iki yakasında hemen hemen aynı anda parçacık hızlandırıcıları yapılmaya başlandı.
Amerika’ da Ennest Lawrence 1930’da, Robert J. van de Graff 1931 de; yine aynı yıl içinde İngiltere’ de John Cockroft ile E.T.S. Walton kendi adlarıyla anılan hızlandırıcılar yaptılar. Çok kısa sürede, 3 yıl içinde 1937′de keşfedilen radyoaktif izotop sayısı 200′ ü bulmuştu.
Atom Çekirdeği Nasıl Bölündü? Fisyonun Keşfi.
Fisyonun keşfi, 5 yıl süren bir maratononun sonunda oldu. Yarışı, hem de gürültülü bir şekilde Romalı bir grup genç fizikçi başlattı .
Bu gençlerin içinde İtalyan fiziğinin harika çocuğu Enrico Fermi(1901-1954) de vardı. Kuramsal fizikteki üstün başarıları sonucu henüz 28 yaşındayken İtalyan Kraliyet Akademisi’ne üye seçildi. Akademi’nin en genç üyesiydi. 1934 yılının başlarında çevresine topladığı bir grup fizikçiyle deneysel fiziğe yöneldi. Çekirdek bombardımanında o zamana dek alfa parçacıkları kullanılıyordu. Alfa parçacıkları ağır kütlesi ve çifte elektrik yükü nedeniyle katı maddeye nüfuz etkisi küçük kalıyordu. Fermi , iki yıl önce keşfedilen nötronu bombardıman mermisi olarak seçti. Nötron, elektrikçe yüksüzdü ve ayrıca kütlesi alfa parçacıklarının dörtte biri kadardı. Herhangi bir itme ile karşılaşmadan maddenin içlerine girebilirdi. Roma’ dan zafer çığlıkları çok çabuk yükseldi. Fermi ve arkadaşları önüne gelen elementi nötronla bombardıman ederek bir dizi radyo izotop elde ettiler. Sıra uranyuma geldi. Görünürde değişen bir şey yoktu. Nötronla bombardıman edilen uranyum, beta yayan çekirdeklere dönüşüyordu. Beta olayının açıklamasını yapan Fermi’ nin kendisiydi. Beta yayan bir çekirdekte bir nötron bir protona dönüşüyor, yani atom numarası bir artıyordu. 1934′ te Fermi, Emilio Segre ve daha üç arkadaşının imzasıyla şu haberi yayınladılar:
Uranyumun nötronlarla bombardımanından en az 4 radyoaktif madde oluşmaktadır. Bunlardan ikisi uran yumdan daha ağır 93. ve 94. elementlerdir.
Haber, bilim dünyasında bomba gibi patladı. Roma basını da Uranyumötesi elementlerin bulunduğunu yazıyordu. Ama şu biçimlerde: “Faşist rejimin büyük bilimsel zaferi”, “Bu buluş faşist rejim altında İtalya’nın geleneksel (Roma İmparatorluğu denmek isteniyor) eğitici rolünü yeniden üstlendiğini ve her alandaki öncü konumunu kanıtladığını gösteriyor!”
Aslında yanılmışlardı. Beta yayıcılar uranyumötesi elementler değil, uranyumun yaklaşık ikiye bölünmesinin ürünleriydi. Fermi ve arkadaşları, fisyonla oynuyorlardı. O sırada bu olasılıktan sadece Alman kimyacı Ida Noddack söz etmişti. Renyum elementinin keşfedeni olan 38 yaşındaki Noddack hanımefendi şöyle diyordu:
“Bilinmeyen radyoaktiflerin periyodik tabloya dahil elementlerin hiçbirisine ait olmadıkları tek tek kanıtlanmadan onlara yeni element demek doğru olmaz .”
O zaman fizikçiler ve kimyacılar şöyle bir olguya koşullanmıştı: nükleer bombardımana tutulan bir element ancak yakın komşularına dönüşebilir.
Fermi, yıllar sonra şöyle diyecekti:
“Uranyumda diğer elementlerden farklı olarak bir olayın olabileceğini düşünecek kadar hayal gücüne sahip değildik. Ayrıca oluşan radyoaktiviteleri ayrıştırabilecek kadar kimya bilmiyorduk ”
Haberin büyüklüğü, devrin en ünlü radyokimyacısı olan Otto Hahn’ ın ilgisini çekti. 30 yıl sonra bir madalya töreninde ABD Atom Enerjisi Komisyonu Başkanı G. T. Seaborg(1912-1999), Otto Hahn’ a dönerek şöyle diyecekti:
” Genç bir radyokimyacı olarak beni Nobel kazanmaya götüren çalışmalarımda sizin Uygulamalı Radyokimya kitabınız elimden bırakmadığım sanki bir mukaddes kitaptı ” Öğretmenine unutulmaz bir ödül vermenin güzel bir örneği.
Dehalar da Saçmalar!
Macar Leo Szilard,Hitler’in iktidara geleceğini ve savaşın önlenemeyeceğini anladı ve iki bavulunu İngiltere’ye yolladı. İşte bu sıralarda,Eylül 1933’te,British Association’ın toplantısında Lord Rutherford atom enerjisinin asla gerçek olmadığından söz etti. Leo Szilard’a gelince,öyle bir bilgindi ki,ya da diyelim ki,öylesine gülmeceye düşkün,keyifli bir adamdı ki “asla” sözüne,hele seçkin bir meslektaşınca söylenirse hiç dayanamazdı. Bu yüzden “bu sorun üzerinde kafa yormaya başladı”.
Bayrak, Almanya’nın Elinde!
Almanya üzerinde biraz daha duralım. 1933 yılında Nasyonal Sosyalist Parti ve onun lideri Adolf Hitler Almanya’ da iktidarı- demokratik yolla, seçimle- ele geçirmişti. Faşizmin dişlerini göstermeye başladığı bu yıllarda Otto Hahn(1879-1968), Berlinde Keiser Wilhelm Enstitüsünün Radyokimya Bölümü başkanıydı. Aynı enstitünün Nükleer Fizik Bölümü Başkanı da bayan Lise Meitner(1878-1968) ‘ di. Otto Hahn ve Lise Meitner, 28 yıldır ortak çalışma yapan iki dosttular. Lise Meitner için Albert Einstein (1879-1955)”O Almanya’ nın Madam Curie’ sidir” derdi. Tarihin ilginç bir cilvesi olsa gerek bu iki bilim kadını, Birinci Dünya Savaşı sırasında birbiriyle çarpışan Fransa ve Avusturya ordularında, karşı cephelerde, röntgen uzmanı olarak çalışmışlardır.

 

[*MeleK*]

Cevap: Atom Bombasının Öyküsü

Roma’dan büyük haberlerin yayımlandığı günlerde Hahn ve Meitner, Rusya gezisinden dönüyorlardı. Onları karşılayan arkadaşları şöyle takıldılar:
Fermi’ nin bombası uykunuzu kaçırmadı mı?
Ancak Roma fizikçiler grubu 1935’te dağılmıştı. Fisyonun bayrağı artık Berlin (Alman) ekibinin elindeydi. Ekip, Otto Hahn, Lise Meitner ve genç kimyacı Fritz Strassmann(1902-1980) üçlüsünden kuruluydu. Ekip, nötronla bombardıman ettikleri uranyum tepkimesi sonucunda yarıömrü farklı 9 element bulunduğunu gördüler( Fisyon tepkimesi sırasında 200 kadar radyoizotop oluştuğunu bu gün artık biliyoruz). Berlin çalışmaları sonucunda sadece 93. ve 94. değil, 94. ve 95. elementlerin oluştuğu açıklandı.
1937 yılında Fermi , Nobel ödülüne aday gösterildi. İsveç Bilimler Akademisi, Fermi’ye atom çekirdeğini nötronla döverek izotoplar elde etmedeki başarıları nedeniyle 1938’de Fizik ödülünün verilmesini kararlaştırdı. Kürsüde faşist selamı vermediği ve faşist üniforması giymediği için İtalya’ya girişi yasaklandı.
Tartışılan nokta şu: Çekirdeğe hızla yollanan bir parçacık, herhangi bir zarara yol açmadan çekirdeği delip geçer mi,yoksa çekirdeğe saplanıp kalır mı? Yıl 1936. Heisenberg, Kopenhag’a Niels Bohr’un yanına gidiyor. Danimarka hükümeti Bohr’a bir konukevi vermiş,Heisenberg de orada kalıyor. Lord Rutherford’un tatilinin bir kısmını Bohr’la birlikte geçireceğini sevinçle öğreniyor. Heisenberg bu üç dehanın söyleşilerinden birini yazıya döküyor. Bakın Lord Rutherford,1936’da ne diyor:
“ Şimdiye kadar atom çekirdeğindeki işlemlerle enerji elde edilebileceğinden söz edilmedi. Çünkü bir protonun veya nötronun bir atom çekirdeğine tek bir işlemde bağlanması sırasında gerçek enerji açığa çıkacaktır. Ama böyle bir işlemin olması için pek çok enerji kullanmak gerekir. Örneğin çoğunun hiçbir şeye çarpmadıığı çok sayıdaki protonun hızlandırılmasında olduğu gibi. Bu enerjinin büyük bir bölümü ısı hareketi biçiminde yitip gider. O halde atom çekirdeklerinde deney yapmak boşunadır. Kim atom çekirdeği enerjisinden yararlanmaktan söz ederse saçmalıyor demektir.”
Hesineberg “Bu düşüncede hepimiz hemen birleştik ve içimizden hiçbiri o zamanlar birkaç yıl sonra Otto Hahn tarafından uranyumun parçalanmasıyla durumun kökten değişeceğini görememişti.” der. O yılların son derece dehşetli karışık olduğunu anımsatırım.
Otto Hahn’ın Enstitüsünde Lise Meitner’in asistanı olarak çalışan Carl Friedrich, Güneş’teki ve öteki yıldızlardaki enerjinin çekirdek tepkimeleri sonucunda oluştuğunu kuramsal olarak ispatlayabiliyordu. ABD’de de Bethe, benzer bir araştırma yapmıştı. Ve biz yıldızları çekirdek enerjisi elde etmenin teknik açıdan denetlenebildiği bir olay değil;ama bir doğa olgusu olarak sürekli gözlerimizin önünde cereyan eden dev atom fırınları olarak görmeye alışmıştık.
Fransa’daki Çalışmalar
Tam bu sırada Paris’ te Iren Joliot-Curie ve Pavel Savitch ikilisi de aynı konuya ilgi duydu. Onlar da nötronla uranyumu bombardıman etti. Bulunan elementler hakkında bir kararsızlıktan sonra “lantana çok benzeyen uranyum ötesi bir element” oluştuğunu açıkladılar.Atom numarası 92 olan elementle atom numarası 57 olan lantanın ne gibi bir ilişkisi olabilir? Koşullanmışlık bir kez daha ayakucunda duranı uzaklara savuruyor. Buldukları lantanın ta kendisiydi. Eğer bu tanıyı yapabilselerdi fisyonun keşfini Fransa yapmış olacaktı. Lantan (La), atom numarası 57 olan yaklaşık onun yarısı ağırlıkta bir elementtir ve uranyumun bölünme ürünleri arasında olduğu bilinmektedir. Roma’ dan sonra Paris de fisyonun keşfini müjdelemekten mahrum oldu.
Lise Meitner(1878-1968), 1907 yılından beri Berlin ‘ de yaşıyordu ve Avusturya pasaportu taşıyordu. 1937’de Adolf Hitler, Avusturya’yı işgal etti. 1938’de Avusturya’ da artık Musevilere yaşam hakkı yoktu. Lise Meitner, 1938 Temmuzunda apar topar Stockholm’ e kaçmak zorunda kaldı. 10 Kasım 1938 günü ve ertesinde Berlin’ de Musevilere ait ev ve işyerleri faşistlerce yakılıp yıkıldı; kırılan camlar, caddeleri kristal bir örtü gibi kaplamıştı. O gecenin adı ‘Kristal Gece’ ydi. Paris ekibinin çelişik bildirileri O. Hahn ve F. Strassmann ikilisine incelemeye değer geldi. Hahn ve Strassmann, 40 yıl önce Madam Curie’ nin ayrımsal kristallendirme yöntemini kullandılar. Önlerine baryum klorür çıktı. Fakat basiretleri bağlıydı. Baryum olamayacağını düşündüler. Sonra radyoizotop karışımını yeniden ayırmaya çalıştılar. Sonunda 17 ve 19 Aralık 1938 de gerçeği kabul eden denel sonuçlar aldılar: 22 Aralık 1938 de makaleyi Doğal Bilimler dergisine ulaştırdılar. Makale kısaltılarak 6 Ocak 1939’da yayımlandı. Uranyum nötronla bombardıman edilince yaklaşık eşit ağırlıkta ikiye bölünüyordu. Atomos, bölünemez demekti. Demokrit ‘ten 2300 yıl sonra atomu insanoğlu bölmüştü.
Yıllar sonra Otto Hahn şöyle diyecekti:
“Nükleer fizikçiler bizi koşullandırmışlardı. Ne zaman onların etkisini kafamızdan sildik ve bir kimyacı gibi düşündük, işte o zaman gerçeği görebildik.”
Otto Hahn,çekirdek bölünmesinin bulucusu olarak 1944 Nobel Kimya Ödülünü aldı.
Fermi ABD’de
Oppenheimer’ın Trajedisi
Oppenheimer, Komünist Parti üyesi miydi?
Çekirdek Parçalanmasının Keşfi
Gördüğünüz gibi, şu nükleer fizikçiler fisyon tepkimesinin bulunuşunu epeyce geciktirmişler!..”1938 yılının sonuna doğru bilimimizde beklenmedik bir şey oldu.
Carl Friedrich, Berlin’den bizim Leipzig’te yaptığımız Salı Seminerlerine gelerek, Otto Hahn’ın uranyum atomunun nötronlarla bombardıman edilmesi sırasında sonuç ürünleri arasında baryum (Ba) elementini bulduğu haberini verdi. Bu, uranyum çekirdeğinin benzer iki büyük parçaya bölünebileceği anlamına geliyordu. Biz de hemen böyle bir olayın atom çekirdeği hakkında bildiklerimiz doğrultusunda açıklanıp açıklanmayacağını tartışmaya başladık. Biz, uzun bin süre atom çekirdeğini,proton ve nötronlardan oluşmuş sıvı damlalarına benzetiyorduk.”
1939 yılında fisyon tepkimesinin bulunması uranyumu, çağımızın en önemli maddesi haline getirdi. Uranyum ,yalnız ticari yönden değil fakat askeri ve politik yönden de değerli bir madde oldu. Petrolden sonra bulunan ama stratejik önemi onu çok aşan bir maddeydi uranyum.
19 Aralık 1939 Pazartesi günü Otto Hahn, eski dostu Lise Meitner’ e uzun bir mektup yazmıştı. “Şu ana kadar atomun parçalanabileceğine hiç ihtimal vermedik. Öyleyse baryum nasıl doğuyor? Mevcut fizik kanunlarına göre bunu açıklayabilir misin?” diyordu. Lise Meitner de bunun olabileceği şekline bir yanıt verdi. Lise Meitner’e İsveç Bilimler Akademisi, Fizik enstitüsünde profesörlük verildi. Yeğeni Otto R. Frisch ise Kopenhag’ da Niels Bohr’ un yanındaydı. Meitner ve Frisch onun enerji yönünü sezinlediler. Hesapla ve deneyle fisyon sonunda büyük bir enerji açığa çıktığını gösterdiler. Canlı hücrenin bölünerek çoğalmasından esinlenerek olaya fisyon (bölünme) adını verdiler ve 16 Ocak 1939’ da olayın mükemmel bir açıklamasını İngiliz Doğa dergisine gönderdiler. Lise Meitner ve Otto Robert Frisch, olayı çekirdeğin sıvı damlası modeline ve maddenin enerjiye dönüşümüne dayanarak açıklıyorlardı. Yalnız olayın nötronla ilgili boyutunu anlayamamışlardı. Onun açıklaması da Mart 1939 da Paris’ ten geldi: Hans von Halban, Frederic Joiot ve Lew Kowarski üçlüsünün imzasını taşıyan ve Doğa dergisine postalanmış mektupta olayda fazla nötron açığa çıktığını ve ardışık bir zincir tepkimesi oluştuğu açıklanıyordu. Otto Hahn, engin bir alçak gönüllülükle şöyle demişti:
” Zaman, keşif için olgunlaşmıştı. Buna Berlin’ de ulaşılması bizim talihimizdi.”
Fisyon olayı, 1939 yılında Avrupa’ da çözülmüştü. Ama İkinci Dünya Savaşı’nın alevleri de Avrupa’yı yakmaya başlamıştı.
1940′larda bilimin önündeki soru şuydu: Fisyon yapan uranyum izotopu hangisidir? Uranyum-235 mi, uranyum-238 mi? Doğadaki bin uranyum atomundan yalnızca 7 si uranyum-235, 993 tanesi ise uranyum-238 di. Mart 1940 da Amerika’lı J. R.Dunning uranyum-238 in fisyona katılmadığını gösterdi. Bu, ciddi bir sorundu. Çünkü doğada çok olan değil de eser miktarda denebilecek olan uranyum-235 işe yarıyordu. Kısacası fisyon olayı için bin atomdan 993 tanesi safra durumundaydı; işe yaramıyordu. Uranyum-238 gerçi nötron yutuyordu ama fisyon yapmıyordu. Bir de nötronların hızına ve tasarrufuna bakmak gerekiyordu. Fisyonda hızlı nötronlar değil yavaş nötronlar daha etkin ateşleyiciyidi. Yani zincir tepkimesi için yalnız uranyum değil aynı zamanda nötron yavaşlatıcısı bir madde de gerekiyordu. Bu da grafit ya da “ağır su” idi.
Nötronun Yavaşı İyi
Fermi,1939’da Columbia’daki fizikçilere, yavaş nötronların öteki atom parçacıklarını vurma olasılığının daha yüksek olduğunu göstermişti. Fizikçiler, nötronlar yeterince yavaşlatılabilirse zincir tepkimesinin başlatılabileceğini anlamıştı. Fermi de aynı kanıdaydı; ama çekinceleri vardı. Bu çekincelerini Washington Beşinci Kuramsal Fizik Konferansı’nda açıkladı.
Fermi’nin konuşması iki meslektaşını, Leo Szilard ve Isidor Isaac Rabi’nin ilgilerini yüreklendirdi. Fermi’den üç yaş büyük olan Szilard, Albert Einstein ile çalışmış, Nazizm göçmeni bir Macar Yahudisiydi. 1944 Nobel Ödülü’nü alacak olan Rabi ise Galiçya’da doğmuş ve NewYork’un Yahudice konuşan bir ev halkı içinde büyümüştü. Szilard ve Rabi, Avrupa İkinci Dünya Savaşı’nın uçurumunun kenarındayken,Fermi’nin zincir tepkimesini herkesin önünde tartışamayacağını düşünüyordu. Kimse, Nazilerin atomik araştırmalarda ne kadar ileride olabileceğini bilmiyordu,ama bir zincir tepkimesinde açığa çıkacak enerji,onu yapanları dünyaya egemen kılacak bir silah yapımında yararlı olabilirdi.
Szilard, Rabi’nin Fermi’ye gizlilik gereği konusunda baskı yapmasında ısrar etti. Fermi,yanıtsız bıraktığı zaman iki bilim adamı onu ikinci kez toplantıya çağırdılar. Rabi, Fermi’ye “ Ben size Szilard’ın düşüncesini anlattım,siz ‘Çılgın’!’ dediniz diye anımsattı. “Szilard,neden çılgın dediğinizi bilmek istiyor” Fermi, ‘bir zincir tepkimesine ulaşmak sadece çok zayıf bir olasılık’ yanıtını verdi. Rabi sordu: “Çok zayıf bir olasılık derken,ne demek istiyorsunuz?”
“Pekala,yüzde on” diye yanıtladı Fermi.
Rabi,”yüzde on,onu öldürebileceğimiz anlamına geliyorsa çok zayıf bir olasılık sayılmaz” diye görüş belirtti. “Zatürre olmuşsam ve doktor bana yüzde on gibi zayıf bir olasılıkla ölebileceğimi söylüyorsa bu beni heyicanlandırır.”
Szilard ile Rabi aynı düşüncedeydi. Fermi değildi. Daha sonra Szilard konumlarını şöyle özetledi: Bir zincir tepkime “olasılığını tutucu davranışın aşağıya çektiğini düşünüyordu Fermi. Ben tutucu davranışın olabileceğini varsaymak ve gerekli bütün önlemleri almak olduğunu düşünüyordum.”
Ama Fermi bir bilim adamıydı. Çok geçmeden kendi mantık zinciri onu,bir zincir tepkimesinin çok daha fazla olabilir olduğunru düşünmeye başladı. Olasılığı artık öyle “Çılgın!”la bir yana atamıyordu.
Çılgın,onun en sevdiği Amerikan argo sözcüğüydü,Fermi’nin İngilizceyle sorunları vardı,ailesinin de olduğu gibi.
Çekoslovakya’nın İşgali
14 Mart 1939’da Hitlerin orduları Çekoslovakya’yı işgal etti. Bu, daha beş ay önce Hitler ile Britanya Başbakanı Chamberlain arasında Münih’te varılan anlaşmanın açıkça çiğnenmesi demekti. Faşizmin dünyayı yakma projesi gelişiyordu.
1938 yılının sonunda,iki kimyacı Otto Hahn ve Fritz Strassman ve bir fizikçi Lise Meitner, anahtar bir deney gerçekleştirmişlerdi. Deneyin analizi, bombardıman edilen uranyum atomlarının hemen hemen eşit iki parçaya bölündüklerini gösteriyordu. Bu atomların daha küçük parçalara bölünüp protonlar verdiği önce de biliniyordu ama şimdi uranyum atomlarının eşit olarak bölündükleri zaman olağanüstü büyük bir nükleer enerji salıverdikleri görülmüştü. Bu sürece fisyon denildi ve deniliyor.
Bu, kimya biliminin fizik bilimine armağanı olan büyük bir atılımdı. O,aynı zamanda,bilim adamları,özellikle de Columbia’daki göçmen fizikçiler arasında büyük bir ilgi görüyordu. Nazi Almanyasının atomik silahlanma konusunda düşünülenden çok daha ileride olduğu söylentisi vardı.
Göçmen Bilimciler Harekete Geçiyor!
Leo Szilard, Almanya’dan gelen bu tür haberler üzerine hemen hareket geçti. İki gram radyumla,onun sözcükleriyle, “tıpkı her yanda sıkıştırılmış gibi olan atomik enerjinin büyük ölçüde kurtuluşu” diye anlatılan bir deneme gerçekleştirdi. Bu,onun hem beklentilerini hem de kaygılarını artırdı. Szilard “Zincir tepkime olasılığı artık yüzde elli dolayında” sonucuna vardı.
Çekoslovakya’nın işgalinden iki gün sonra, Szilard, Fermi ve Eugen Wigner “yirminci yüzyılın kuramsal fizik liderlerinden biri,” Columbia Fizik Bölümü Kürsüsünde Profesör George B. Pegram’a şöyle bir uğradılar. Profesör Pegram, Alman bilim adamlarının atomik bir zincir tepkimesine ulaşmaları tehlikesini hemen kavradı. Birleşik Devletlerin, atomik silahları Nazilerden önce geliştirmesi çok önemliydi. Profesör Pegram ve ötekiler, Nobel ödülü sahibi de olması nedeniyle Fermi’nin otoriteler üzerinde etkili olabileceğini düşünüyorlardı. Pegram, Donanma Operasyonları Başkanı Amiral S.C. Hooper’e Fermi’yi kabul etmesini dileyen bir mektup yazdı. Mektup bilerek pes perdeden bir dille yazılmıştı. Uranyumun bölünmesiyle ortaya çıkan enerjinin bilinen patlayıcıların herhangi birinin her pauntu başına milyon kez daha büyük olabileceğini; Fermi’nin Nobel Ödülü sahibi olduğunu ve de “ nükleer fizik alanında Profesör Fermi’den daha yetkili bir yok” deniyordu. Fermi, Amiralle randevusuna geldiği zaman yaveri onu durdurdu ve amirine “ Dışarıda bir makarnacı var” diye bilgi verdi. Amiral, bir çok subayı ve iki sivil bilim adamıyla birlikte Fermi’yi karşıladı. Ordu, hangi radyasyonun,silahların namlularını eritmeden,hangi topla,nasıl ateşleneceğini göremiyordu. Donanmanın böyle uçucu bir maddenin ne tür bir taşıyıcı ile taşınacağı konusunda kuşkuları vardı. Sivil bilim adamları,karmaşıklıkları tam olarak izleyemiyordu,zincir tepkime olasılığının çok küçük olduğunu düşünüyorlardı. Amiral Hooper politikti, Fermi’nin donanmayı aydınlatmasını istedi;ama atomsal silahlanma fikrini tamamıyla bilim kurgu saydığı apaçıktı.
Üstelik Avrupa’nın en zengin uranyum yatakları Çekoslovakya’daydı. O da Mart 1939’da Hitler’in eline geçmişti.
Fermi ve Columbia’daki diğer bilimciler kaygılıydı. Almanlar fisyonu başarmışlardı ve şimdi de uranyumun en bol olduğu ülkeyi işgal etmişlerdi. Temmuz 1939’da Leo Szilard ve Eugene Wigner,Albert Einstein’I görmeye gittiler. Hahn’ın keşfinden sonra Almanların katetmiş olabileceklerini düşündüler. Başkan Franklin D. Roosevelt’ten aşağı olmayan bir yönetim yetkilisine Einstein’ın bir mektup gönderilmesini kararlaştırdılar. Mektup başkanı da telaşlandıracak bir bilgi notuyla son buluyordu: “ Almanya’ın işgal ettiği Çekoslovakya’nın madenlerinden uranyumun satışını durdurduğunu iyice biliyorum.”
Eistein mektubu imzalarken “ insan, tarihte ilk kez Güneşten gelmeyen bir enerji kullanacak” tahmininde bulundu.
”Ağır Su”yun Peşinde
Mektubu alan Başkan Roosevelt, Uranyum Danışma Komitesi kurdu. Fermi nötron yavaşlatıcı maddeler istiyordu.Ağır hidrojeni 1932’de ABD’li kimyacı Harold C.Urey bulmuştu. Urey,yalnız döteryumu bulmakla kalmamış normal suyun içinde pek küçük oranda bulunan ağır suyun ayrılarak elde edilmesi yönetimini de geliştirmişti. Ağır su molekülü olağan su gibi bir oksijen ve iki hidrojen atomundan oluşur;ama buradaki hidrojenler normal hidrojenin yaklaşık iki katı ağır olan döteryumlardır. Ondan sonra en iyi madde grafitti,ama saf grafit de çok az bulunuyordu. Ağır su, nötronları filtre gibi yavaşlatır.Ağır su bu iş için en iyi madde idi;ama elde edilemiyordu.
Ağır su, doğal madde değildir,üretilmesi gerekir. Eylül 1939’da Almanya’nın Polonya’yı işgali ile İkinci Dünya Savaşı başladığı zaman,yeryüzünde ağır su üreten tek bir fabrika vardı ve o da kuzey Norveç’te Vemork’taydı.
1940 Nisan’ında Nazi orduları Norveç ve Danimarka’yı işgal etti. O zaman ellili yaşlarında olan Nobel Ödüllü Danimarkalı fizikçi Niles Bohr, hemen Nazi karşıtı Danimarka direniş hareketine katıldı. 1943’te “her an tutuklanma tehditi altındayken,bir balıkçı teknesiyle İsveç’e sonra da Birleşik Devletlere gidinceye “ kadar etkin biçimde onlarla çalıştı.
1940’ta Almanlar Vemork Ağır Su Fabrikasını ellerine geçirdikleri zaman, Bohr, bu fabrikanın önemini biliyordu. “Onun teklifi ile fabrika, Norveç yeraltı örgütü tarafından gözetim altına alınmıştı. Bohr, Almanların fabrikadaki üretimi arttırdığını öğrendi. Bu bilgiyi Fermi ve arkadaşlarına ulaştırdı. Fermi ve arkadaşlarının kaygısı çılgınlık düzeyine yükseldi. “ Nazilerin,demokrasilerden önce bir atom bombası yapabileceğinden korkuyorlardı.”.
Ama onların korkuları, Amerikan halkının tarafsızlık duygularına ters düşüyordu. Mihver Güçleri ve taraftarları bütün batı Avrupayı işgal ettiği,İngiltere tek başına ve saldırıya açık durumda bulunduğu sıralarda bile birçok Amerikalı Birinci Dünya Savaşını anımsayarak karışmak istemiyordu. Franklin Roosevelt 1940’da yeniden Başkan seçilirken İngiltere’ye desteğini hafifletmişti. Kongre ile askeri fonları yavaş yavaş oylama yöntemini seçti,bir fildişi kule,süper bomba yapma hayaline dokunmadı.
Fermi, Danışma Komitesi önünde,boş yere daha az çok para arayışı için birkaç kez ifade verdi. Onu, karısı Laura’ya göre “hala olgun bir aksanla ve bir sesli harfler sağanağı halinde konuştuğu” için hafifçe komik buluyorlardı. Daha fazla para sağlamadılar ve başlangıçtaki 6.000 dolar ödünç alınmış bir miktar uranyum ve acınacak derecede saf olmayan grafit sağlamaya harcandı.
Fermi ve meslektaşları durumun önemini hala unutmalarını önlemek için yönetimde gayretle çalışmayı sürdürüyorlardı. Bu çaba neredeyse iki yıl sonra-Almanlar uranyum fisyonuna ulaştıktan üç yıl sonra-sonuç getirdi. Bilimsel Araştırma ve Geliştirme Bürosu direktörü Vannevar Bush, onlara bir atomik enerji araştırma programına para ayrılabildiğini bildirdi.
Columbia grubu sevindirilmişti. Haberi 6 Aralık 1941’de aldılar. Ertesi gün Japon Hava Kuvvetleri, Pearl Harbor’u bombaladı ve ABD yönetimi, Enrico Fermi’yi düşman yabancı ilan etti”.
Zincir Tepkimesi
Enrico Fermi “yabancı düşman” sayılmaya başladığı zaman yaklaşık altı aydır ilk atom pilini yapmakla uğraşıyordu. Pil, atom enerjisini ortaya çıkarmak için gereken zincir tepkimesinin yaratılmasında ilk adımdı. Grafit tabakalarının,içine küçük uranyum topakları yerleştirilmiş grafit tabakalarıyla birbiri ardına üst üste yerleştirilmesiyle yapılmıştı. Günden güne büyüyordu.
Pil tamamlandığı zaman ne büyüklükte olacaktı? Hiç kimse Fermi bile bilmiyordu. Bir zincir tepkimesinin yaratabildiği boyuta ulaştığı zaman bitecekti. Bu boyuta kritik kütle deniyordu.
Aslında pil,kuram üzerine kuruldu. Fermi, yabancı ve ülkesinin savaş halinde olduğu bir ülkeye girmiş bir bilim adamıydı. Amacı bir zincir tepkimesine ulaşmaktı;ama zincir tepkimesinin verebileceği sonuçları ne o ne de bir başkası biliyordu.
Nobel ödüllü fizikçi,gözü,vurursa topun gidebileceği tribünlerden çok,topta olan şık giyimli bir vurucuydu. Eldeki sorunla ilgileniyordu,eldeki sınırlı miktardaki parayla pil için gereken materyalleri sağlamak geliyordu. Allahtan bunlarla uğraşmaya uygun Leo Szilard vardı.
Pilin biçimini Szilard saptamıştı. “Kafes” kalıp adı verilenin “zincir tepkimesi bakımından başlangıçta düşünülmüş olan düzlem uranyum levhalar sisteminden daha bile elverişli olacağını” o kavramıştı. Ne var ki dik kafalı Szilard,laboratuvarda Fermi ile pek iyi geçinemiyordu. Aralarındaki gerginlik Szilard proje için materyalleri bedava elde etme görevini üstlendiği zaman hafifledi. Yüksek kaliteli grafit gerekiyordu,ama Amerikan şirketlerinin hiçbiri böyle saf bir ürün çıkarmıyordu. Szilard Pennsylvania’daki bir şirken başının etini yiyerek grafiti elde etti. Başlangıç için “en üst saflık derecesinde iki yüz elli ton grafit gerekebileceği tahmin edilmişti ve projenin “ daha sonra çok daha fazla”sına ihtiyaç duyulacağı kabul ediliyordu. Birleşik Devletlerde bir kaç gram elverişli metalik uranyumun izini de Szilard buldu. Fermi,artık onunla çalışmaya karar verdi. Szilard, Belçika Kongosu’nda muhtemel bir uranyum kaynağı daha ayarladı ama Alman denizaltıları onun alımı için çok önemli bir engel oluşturuyordu.
Fermi ve yardımcıları grafit blokları istiflemeye başladılar. Görev, Nobel Ödülü sahibini, kömür ocağı işçisiyle duvarcı arası bir şeye dönüştürmüştü. O ve yardımcıları her gece evlerine grafit blokların isine bulanmış halde gidiyorlardı. Fermi’nin 1941 yazında, Uranyum Komitesi Kuramsal Konular Altbölümü Başkanlığına atandığı zamanki durumu buydu. Pil, fizik binasının yedinci katında geniş bir laboratuvar odasında yapılıyordu. Proje ile ilgili herkes gizlilik yemini etmişti.
O sıralar, Fermi’nin Roma Üniversitesindeki asistanlarından biri olan Emilio Segre (Fermi ona şahmaran adını takmıştı) Berkeley’deki California Üniversitesi’nde araştırma yapıyordu. O da Fermi gibi faşizmden kaçmış Birleşik Devletlerde özgürlüğünü tadını çıkarıyordu. Ve o da atomlar ve fisyon üzerinde çalışıyordu. Segre grubu,nötronlarla berilyumun bombardımanında plutonyum-239’un ortaya çıktığını buldu. Plutonyum 239 uranyumun yerine geçebilirdi ve üstelik oldukça saftı.
Grafitin içi sünger gibi hava bulunan küçük deliklerle doludur. Fermi,önceki denemelerinden havanın bombardıman nötronlarını hedefe varmadan yakaladığını biliyordu. Bu durum onu öfkelendirmişti. Hava grafitten nasıl çıkarılabilirdi? Ya da bu olabilir miydi? Bunu yapmak için vakum ortamı yaratmalıydı. Peki nasıl? Yanıt konserve kutularındaydı. “Pil neden kutulanmasın”dı.
Fermi doğal bir önderdi ve onun yarattığı geleneklerin bir çoğu onunla ilgili pek çok öyküyle birlikte Şikago Üniversitesinde hala yaşamaktadır. Her şeyi kolay anlaşılabilir kılan parlak dersler veren Fermi, doktora öğrencilerine çok zor mezuniyet sınavları vermekle de ünlüydü. Kuarklar kitabının yazarı Y.Nambu,” Fermi’ yi ilk kez bir konferans verirken gördükten sonra bir arkadaşıma mektubunda şunu yazmıştı:
” Fermi sahnede bir Kabuki oyuncusu gibiydi ”
Şikago Üniveristesi’nde bronz bir bir plaka, zincirleme çekirdek tepkimesini keşfeden Enrico Fermi’nin anımsanması için konmuştur. 1938 yılında, kendisine Nobel Ödülü verildiği zaman, faşist usülü selam vermediğinden İtalya’da eleştirilere uğradı; bir daha yurduna dönmedi ve 1944 yılında-bu ülkeye gelişlerinden 5.5 yıl kadar sonra- Amerikan vatandaşı oldu. Zamanın yasaları, beş yıl oturduktan sonra vatandaşlığa alınmasını gerektiriyordu. Fermi’nin Amerikadaki çektiği sıkıntıyı anlamak için vatandaşlık dışında başka bir tehlike daha vardı. 8 Aralık 1943’te,Japonların Pearl Harbor saldırısının ertesi günü Başkan Franklin D.Roosevelt,İtalya ve Almanya’nın Japonya ile Mihver Paktı içinde müttefik olduklarını ve bu “Birleşik Devletler toprakları üzerine saldırı ya da baskın tehditi”nin Japonya kadar İtalya ve Almanya’yı da içine aldığını bildirdi. Dahası Amerika’da yaşayan bütün Alman ve İtalyan uyrukluların “düşman yabancılar” sayılacaklarını ilan etti.
Avrupalı fizikçiler, 1939 yılında, çekirdek parçalandığı zaman uranyumun nötronlar yaydığını ilk kez keşfedince, bir başka soru zihinleri kurcaladı: acaba bunlarla başka çekirdekleri de parçalayarak zincirleme bir tepkime başlatılabilir mi? Bu da 1942′de Şikago’da denetimli koşullar altında başarıldı. Ancak, kontrolsüz bir zincirleme tepkimeden yararlanarak bomba yapılabilir miydi? Bu soruya yanıt bulmak için Amerika, yoğun bir bilimsel ve endüstriyel hamleye girişti. 1945 yılında Yeni Meksiko çölündeki tahripkar patlama bu hamlenin sonucu idi ve bu patlama, tarihte ilk atomik patlama oldu.
1957 yılında “priscilla”isimli askeri deneyde, Nevada Çölü’nde askeri bir deney mantar biçiminde bir alevle görüldü. Nükleer patlama sonucu oluşan alevden taçlı bulut çölden 13 kilometre havaya yükseliyordu.
“Barış için atom” savaş sonrası dünyasında yaygın bir slogandır. Amerika hükümetinin “Plowshare programı” bunu gerçekleştirmek amacını gütmektedir. 1961 yılının Aralık ayında Plowshare’in “cin projesi” ile Yeni Meksiko çölünde 360 metre derinliğinde bir asansör kuyusu kazıldı. Bu kuyunun ucuna dik bir şekilde ve 335 m boyunda bir de tünel açılarak tünelin sonuna 3.1 kilotonluk küçük bir atom bombası yerleştirildi. Tünelin,kuyu tarafının kapatan bilginler atom bombasını infilak ettirdiler. Bu infilak sonunda,insanoğlu tarafından yapılan ik atom mağarası oluştu.
Bilginler 5 ay sonra küçük bir delikten sürünerek mağaraya girdikleri zaman periler diyarını andıran güzellikte bir mağara ile karşılaşmışlardı. Mağara boşluğunun 51 metre genişliği ve 24 metre yüksekliği vardı. Sıcaklık hala 60 derece idi. Radyoaktivite ya tümüyle kaybolmuş veya molozların altında kalmıştı.
Cin projesi,bu gibi patlamalarla maden cevheri ve petrol çıkarılması,su depoları kurulması,imkanları yönünden ümit vericiydi. Bu arada, tasarlanan,konulardan birinin de imkansız olduğu ortaya çıkmıştı. İnfilaktan sonra mağaraya su dolduruldu. Bu suretle yeryüzüne yüksek basınçlı buhar fışkıracağı ve bundan elektrik üretilebileceği umut ediliyordu. Fakat delikler ve çatlaklardan çok miktarda buhar kaçtı ve fazla oranda paslandırıcı mineraller içerdiği için fışkıran buhardan yararlanılamadı.