Karbon Rezonansı : Varoluşun Kozmik Piyangosu

Varoluşun kozmik piyangosu olarak adlandırdığımız Karbon Rezonansı ne ifade etmektedir? Aslında karbonun bolluğu bize oldukça ilginç bir şeyi anlatır. Karbonun oluşabilmesi için gerçekleşen son derece düşük olasılıklı rastlantılar serisidir bu.

Bildiğimiz anlamıyla yaşam, karbon elementi olmadan ortaya çıkmış olamaz. Karbon, kendi türünden diğer atomlarla benzersiz bir bileşik kurma yetisine sahiptir. Bu birleşmeyle birlikte hayret verici bir dizi karmaşık molekülleri oluştururlar. Hidrojen, Helyum ve Oksijenden sonra Evrende en bol bulunan element karbondur.

Hidrojen ve helyumun bir kısım izotopları 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 da 4 olan bir Helyum çekirdeğine, bir proton veya bir nötron çarpışır ve ona tutunursa, ortaya kütle numarası 5 olan bir çekirdek çıkacaktır. Ancak doğada bu kütleye sahip kararlı bir çekirdek yoktur.

Ayrıca iki Helyum çekirdeği çarpışıp birbirlerine tutunurlarsa kütle numarası 8 olan bir çekirdek oluşturacaklardır. Böyle bir kararlı çekirdek de yoktur. Yani Helyumun ötesine geçmenin bir yolu yok gibi görünüyor.

Üçlü Alfa Süreci

Bu handikabı aşmanın bir yolu “Üçlü Alfa Süreci” denen bir yöntemdir. İki değil üç helyum çekirdeği birbirine tutunarak 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 (ki böyle bir Berilyum-8 çekirdeği kararlı olmamasına rağmen tam anlamıyla kararsız da değildir) reaksiyon oluşabilir.

Berilyum-8 çekirdeği bozunmadan önce 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.

Rezonans Devreye Giriyor

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 gösterdiği salınımları arttıramazsınız. Aksine salıncak kısa bir zaman sonra dengesiz bocalamalar yaşayacaktır.

Ancak salıncağı her beş saniyede bir iterseniz, her seferinde daha yükseğe çıkacaktır. Fizikçiler salıncağın, beş saniyede bir sallanmasını “salıncağın doğal frekansı” olarak tanımlarlar.

Örneğimizdeki salıncağa benzeyen her türlü salınım sisteminin karakteristik özelliği, itici kuvvetin sistemin doğal frekansına uyduğu zaman enerjinin en verimli şekilde aktarıldığıdır. Aynı zamanda bu, salınım sisteminin “rezonans” hali olarak da tanımlanabilir.

Şimdi 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 zorlamaktadır. Sistemin içindeki yapı taşları durmadan ileri ve geri hareketlerini sürdürerek itişip dururlar.

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 çarpışırsa ve toplam enerjileri de tamı tamına Karbon-12’nin doğal titreşimleri ile aynı olursa, işte o zaman bir rezonans ortaya çıkar. Tıpkı salıncağı doğal frekansında itmek gibi. Ancak bu kez itilen şey, Karbon-12 oluşturmak için bileşenleri bir arada tutan nükleer reaksiyonun hızı olacaktır.

Bu reaksiyonlar ömürlerinin sonuna yaklaşmış, merkezindeki sıcaklık 100 milyon derece olan ve Kızıl Dev olarak adlandırılan yıldızların merkezlerinde gerçekleşmektedir.

Tesadüf Mü Bilinç Mi?

Fizikçiler hesaplamalar sonucunda, bir Berilyum-8 ve bir Helyum çekirdeğinden yani üç Helyum çekirdeğinden Karbon-12 oluşmasını sağlayan nükleer reaksiyonun, tam olarak 7,65 Megaelektronvolt (MeV) enerji seviyesinde rezonans halinde olacağını bulmuşlardır.

İşin ilginç tarafı yapılan deneylerde Karbon-12’nin titreşim enerjisinin de tam olarak 7,65 MeV olduğu görülmüştür. Anlaşılan bu kozmik tesadüf! olmasaydı yıldızlarda karbon elementi oluşmayacak ve karbon bazlı yaşam da var olmayacaktı.

Sadece bir kızıl dev olan yıldızın içindeki Karbon-12 çekirdeği, başka bir Helyum çekirdeğinin gelip kendisine çarpmasını bekleyen kolay bir avdır. Bu çarpışma sonucunda Oksijen-16 ortaya çıkar. Bunun sonucunda Karbon-12 oluştuktan sonra Oksijen-16’ya dönüşür ve kısa sürede tükeneceği beklenebilir.

Böyle bir durum, kızıl devin sıcaklığındaki Karbon-12 çekirdeği ile 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

Fizik hakkında daha fazlası için Tıklayın.

Bir Cevap Yazın

%d blogcu bunu beğendi: