Bilim, nasıl oldu da yüzbinlerce canın sorumlusu oldu?
Hiroşima’ya atom bombası atılmasının üzerinden tam 75 yıl geçti. Science News’in yönetici editörü Tom Siegfried, insanlığı atom bombası sürecine götüren bilimsel süreci yazdı.
Dünya tarihinde nükleer saldırıya uğrayan ilk şehir; Hiroşima…
Bir şehri yok eden trajedinin üzerinden tam 75 yıl geçti. 140 bin kişi ölmüş, yüz binlercesinin hayatı sonsuza kadar değişmişti. Nagazaki’de de en az 90 bin insan hayatını kaybetmişti. Dünya da artık eskisi gibi olmayacaktı. Bilim insanlarının keşfi, ama politikacıların oyuncağı haline gelen nükleer fisyon, insanlığın en büyük kabusuydu.
Nükleer tehditler, Soğuk Savaş dönemindeki kadar olmasa da günümüzde de etkisini gösteriyor. İran-ABD gerilimi veya Kuzey Kore’nin küçük çaplı denemelerini hepimiz biliyoruz. Peki ama atom bombası niçin kaçınılmaz olmuştu. Science News’in yönetici editörü Tom Siegfried (sağda) 75. yılında Hiroşima’yı yazdı.
“Atom bombaları, 2. Dünya Savaşı’nın sonunu hızlandırmıştı. Ancak, tüm gezegeni nükleer imhayla tehdit eden başka bir tür savaş başlattılar; Soğuk Savaş… Dolayısıyla Hiroşima’yı harap eden atom bombası patlamasının 75. yıldönümünde (6 Ağustos 1945), bu bombaların nasıl ortaya çıktığına dair bilimsel hikâye, düşünmeye değer.
1938'de keşfedildi
Aslında bu hikâyenin başlangıcını saptamak kolay değil. Ancak belli başlı bazı tarihler verebiliriz: Bombanın enerjisinin kaynağı olan nükleer fisyon (atomik parçalanma), Hiroşima’dan yedi yıldan daha kısa bir süre önce 1938’de keşfedilmişti.
Ancak nükleer enerjinin arkasındaki bilim, on yıllar önce ortaya çıkmıştı; biz bu tarihe 1905 diyelim; Einstein’ın dünyaya E = mc2 formülünü açıkladığı yıl. Belki de Henri Becquerel’in 1896’da radyoaktiviteyi keşfiyle başlamak daha doğru olabilir. Çünkü radyoaktivite, maddenin en küçük bileşenlerinin, atomları oluşturan parçaların içinde gizlenmiş, çok büyük miktarda yeni bir tür enerji ortaya çıkarmıştı.
Her halükârda bilim, atom altı dünyayı anlamaya başladığında hiçbir kuvvet, atomun gücünün nihai olarak açığa çıkmasını durduramazdı. Ancak temel bilimden bombaya giden yol basit değildi. Askeri veya başka herhangi bir önemli kullanım için atom altı enerjinin nasıl kullanılacağına dair net bir ipucu yoktu.
Fizikçi Robert Millikan, o dönemde, yani 1921’de (Science News’in öncü dergisi) Science News-Letter’a yazdığı bir yazıda, bir gram radyumun parçalanma sürecinde bir gram kömürü yakmaktan 300.000 kat daha fazla enerji yaydığını belirtmişti. Millikan bunun korkutucu olmadığını, çünkü dünyada patlamış mısır yapmaya yetecek kadar bile radyumun olmadığını söylemekle birlikte, benzer atom altı enerji kaynaklarının kullanılabileceği konusunda da uyarmıştı.
Enerji nasıl açığa çıkarılacaktı?
1923’te Science News-Letter’ın editörü Edwin Slosson, ‘nasıl serbest bırakılacağını bilirsek tüm elementlerin benzer enerji depolarına sahip olabileceğini’ belirtti. Ancak o güne kadar ‘bilim insanlarının atom enerjisini, başka bir kaynaklardan daha fazla enerji sağlaması dışında çözemediğini’ de kabul etmişti.
Fizikçiler, o zamana kadar atomun enerji zenginliğinin bir çekirdekte depolandığını fark etmişti. Bu fenomen, 1911’de Ernest Rutherford tarafından keşfedilmişti. Ancak pratik kullanım için nükleer enerjiye erişmek mümkün görünmüyordu. Rutherford, 1933’e gelindiğinde ‘nükleer enerjiden yararlanmayı planlayan herkes kaçak içki hakkında konuşuyor gibiydi’ diye de belirtecekti. Ancak tam bir yıl önce, James Chadwick tarafından nötron olarak bilinen atom altı parçacık biçiminde nükleer enerjiyi serbest bırakan araç keşfedilmişti.
Elektrik yükü olmayan nötron, bir atoma ateş etmek, çekirdeğe nüfuz etmek ve onu istikrarsızlaştırmak için ideal bir mermiydi. İtalya’da Enrico Fermi’nin 1930’larda yaptığı bu tür deneyler, uranyumda fisyona neden olmuştu. Ancak Fermi, yeni ve daha ağır kimyasal elementler yarattığını düşünüyordu. Uranyum çekirdeğinin parçalandığına dair hiçbir fikri yoktu. Uranyumdan daha ağır olan 93 numaralı yeni bir element ürettiği sonucuna vardı (element 92).
Fakat herkes aynı fikirde değildi. Alman kimyager-fizikçi Ida Noddack, eldeki verilerin sonuçsuz olduğunu ve Fermi’nin daha hafif elementler; uranyum çekirdeği parçaları üretmiş olabileceğini savundu. Ama hâkim bilgeliğe meydan okuyordu. Alman kimyager Otto Hahn’ın yıllar sonra yazdığı gibi uranyum çekirdeğini daha küçük parçalara ayırma fikri ‘atom fiziği yasalarıyla tamamen uyumsuzdu. Ağır atom çekirdeklerini daha hafif olanlara bölmek o zaman imkânsız kabul edildi.’
Bununla birlikte, Hahn ile Avusturyalı bir fizikçi olan Lise Meitner, uranyumu nötronlarla bombardıman etmeye devam ederek onların da yeni elementler olduğuna inandıkları şeyleri üretmişti. Kısa süre sonra Meitner, Naziler'in Yahudi zulmünden kaçmak için Almanya’dan İsveç’e kaçmak zorunda kaldı. Hahn, kimyager Fritz Strassmann’la çalışmaya devam etti; Aralık 1938’de görünüşüne bakarak radyum olduğunu düşündükleri bir elementin, baryumdan kimyasal olarak ayırt edilemediğini keşfettiler; Hahn ve Strassmann bunun nasıl olabileceğini açıklayamadı.
Aslında çekirdek bölünmüştü
Hahn, bu sonucu, Kopenhag’daki Niels Bohr’un enstitüsünde okuyan fizikçi yeğeni Otto Frisch ile tartışan Meitner’a yazdı. Meitner ve Frisch ne olduğunu anlamıştı; nötron, uranyum çekirdeğinin bölünmesine neden olmuştu. Baryum artık parçalardan biriydi. Frisch, ABD’ye giden bir gemiye binmek üzere olan Bohr’a, fisyonun bir atom çekirdeğinin bir damla sıvıya benzer şekilde davrandığına olan inancını anlattı.
Bohr, ABD’ye vardığında fisyon sürecini açıklamak için Princeton’da John Archibald Wheeler’la iş birliği yapmaya başladı. Hızlı bir şekilde, nadir bir form olan uranyum-235’te, daha yaygın olan uranyum-238’den çok daha kolay bir şekilde fisyonun (parçalanmanın) gerçekleştiğini keşfettiler. Ve onların analizleri, henüz keşfedilmemiş bir element olan 94 numaranın da fisyonda özellikle verimli olacağını ortaya çıkardı.
Bildirileri, Almanya’nın 2. Dünya Savaşı’nı başlatmak için Polonya’yı işgal ettiği 1 Eylül 1939’da yayımlanmıştı.
Niels Bohr (solda) ve John Archibald Wheeler (sağda) atom bombasının enerjisinin kaynağı olan fisyonu açıklamak için iş birliği yapmıştı.
Bohr’un Ocak 1939’da Amerika’ya gelişi ile Wheeler’la birlikte yazdığı makalenin yayınlanması arasında fisyonun gerçekliğine dair haberler yayıldı ve bu, dünyadaki tüm fizikçi ve kimyacılar için çarpıcı bir gelişmeydi. Örneğin ocak ayının sonunda, ‘fisyon’ sözcüğü Berkeley’e ulaştı ve burada, en sonunda bombayı inşa etmek için Manhattan Projesi’ne öncülük eden bilim insanı fizikçi J. Robert Oppenheimer oldu.
Fisyonu tanıtan Berkeley seminerinin katılımcıları arasında genç bir kimya eğitmeni Glenn Seaborg da vardı (1941’de Bohr ve Wheeler tarafından tahmin edilen ve plütonyum olarak isimlendirilen 94 numaralı bilinmeyen elementi keşfetmişti). Seaborg, ilk başta Oppenheimer’ın fisyonun gerçekleştiğine inanmadığını belirtse de 1997 yılında verdiği bir söyleşide, ‘Birkaç dakika sonra bunun mümkün olduğuna karar verdi ve herkesi şaşırttı’ diyecekti.
Atomun enerji açığa çıkarmasının anahtarı: Fisyon
Fizikçiler, ilk sürprizden sonra atomun enerji deposunun kilidini açmanın anahtarının fisyon olduğunu çabucak anladı. Fizikçi Hans Bethe, 1997’de verdiği bir demeçte, ‘Pek çok insan, uranyumun nötronlar, özellikle de yavaş nötronlar tarafından bombardımana tutulduğunda bunun muazzam miktarda enerji açığa çıkaran bir süreç olduğunu doğruladı,’ diyecekti. Bu durum, çok geçmeden savaşla ilgilenen herkesin dikkatini çekmişti.
Wheeler 1985’teki bir söyleşisinde, ‘Savaş tehdidi gittikçe yaklaşıyordu. Savaş durumunda fisyonun ne anlama gelebileceğini düşünmemek imkansızdı.’ diye açıklayacaktı. 1939’un başlarında, fizikçiler fisyonu tartışmak için bir araya geldi. Fisyon bombasının düşünülebilir olduğu konusunda fikir birliğine vardılar. Bethe, ‘Herkes nükleer bir patlayıcı yapmanın tamamen mümkün olduğu konusunda hemfikirdi' diye hatırlayacaktı o günleri.
Einstein'ın barış mektubu
Almanya’nın bir nükleer bomba geliştirebileceğine dair endişeler, Albert Einstein’ın Ağustos 1939’da Başkan Franklin Roosevelt’e gönderdiği ve sonunda Manhattan Projesi’ne neden olan ünlü mektubu yazmasına yol açtı. Bu süreçte bir fisyon bombası inşa etmenin, bir ‘zincir reaksiyonu’ üretmeyi gerektireceği anlaşıldı; fisyon işleminin kendisinin daha fazla fisyona neden olabilecek nötronları serbest bırakması gerekecekti.
Aralık 1942’de Fermi, Chicago Üniversitesi’ndeki ekibe liderlik etti ve sürekli bir zincirleme reaksiyon gösterdi, ardından bomba üzerindeki çalışmalar Oppenheimer’in yönlendirmesiyle Los Alamos, New Mexico’da başladı.
Bazı fizikçiler, ilk başta bir bombanın savaşla ilgili olacak kadar hızlı geliştirilemeyeceğini düşündü. Sözgelimi Bethe, radar üzerinde çalışmayı tercih ederek, ‘Bütün teşebbüsün bir zırvalık olduğunu düşünmüştüm. Bunun savaşla hiçbir ilgisi olmadığını sanıyordum’ diyecekti.
Ancak Nisan 1943’te Oppenheimer, Bethe’yi Los Alamos’a almayı başardı. O zamana kadar bilim iş başındaydı, bomba tasarlama ve inşa etmenin yolu açıktı. Bethe, ‘Tek yapmamız gereken öngörülemeyen zorlukların olmadığını öğrenmekti’ diye belirtti.
Atom bombası Hiroşima’ya atılmadan kısa bir süre önce Temmuz 1945’te Alamogorgo’daki Trinity test sahasında denendi (sağda).
Nihayetinde prototip, bombanın Japonya’ya karşı kullanılmasından yaklaşık üç hafta önce Temmuz 1945’te Alamogordo’da patlatıldı. İnsanoğlunun karşılaştığı ya da hayal ettiği her şeyden daha korkunç bir silahtı. Ve bunun sorumlusu bilimdi; bilimin doğayı eskisinden daha derinlemesine anlamayı başarması, bir trajediye neden olacaktı. İlk başta kimse bu anlayışın nereye varacağını bilmiyordu.
Eldeki silah patlar
Radyoaktivitenin, atom çekirdeğinin ve hatta nötronun keşfinin, sonunda bir kitle imha silahının yapımını mümkün kılacağını öngörmenin bir yolu yoktu ve bir bombanın mümkün olduğu öğrenildiğinde bunu patlatmak kaçınılmaz oldu.
Almanya’nın 2. Dünya Savaşı’nda teslim olmasının ardından müttefikler, Nazi bomba projesi lideri Werner Heisenberg’in de aralarında bulunduğu birçok üst düzey Alman bilim insanını gözaltına aldı ve konuşmalarını gizlice dinledi. Almanlar'ın, pratikte mümkün olmadığını düşündükleri için bomba yapamadıkları gayet açıktı. Ancak Hiroşima’nın bombalanmasını duyduktan sonra Heisenberg, bombanın nasıl mümkün olduğunu çabucak anladı. Sonuçta, bilim insanları bir şeyin mümkün olduğundan emin olduktan sonra onu yapmak çok daha kolaydır.
Atom bombası için konuşacak olursak doğayı anlamaya yönelik temel araştırmalar, kontrol edilmesi imkânsız olan yeni bilgilerden oluşan zincirleme bir reaksiyon başlatmıştı. Sonuçta ortaya çıkan mantar bulutu, bilimin en rahatsız edici başarılarından birini simgeliyor.
Batuhan Sarıcan / [email protected]
*Bu yazı, HBT Dergi 230. sayıda yayınlanmıştır.
