Newton'un Yıllar Boyu Peşinden Koşup Eli Boş Döndüğü Simya'nın Gerçeğe Dönüşme Hikayesi

simya bir elementi başka bir elemente çevirme işidir. ya da simyacıların deyimi ile bir elementi (çoğunlukla değersiz metalleri) transmutasyon ile altına çevirmedir.

peki bu neden imkansız? bunu açıklamaya elementlerin aslında ne olduğunu anlamaya çalışarak başlayalım.

carl sagan'ın dediği gibi, hepimiz yıldızlardan gelmeyiz. yıldız tozuyuz, onların çocuklarıyız. etrafımızdaki herşey, soluduğumuz oksijen, işlediğimiz demir, taktığımız altın. hepsi yıldızların fırınından çıkma. biz bunlara element diyoruz.

elementleri birbirinden ayıran, herbirini kendine özgü kılan, atom çekirdeklerindeki proton sayısıdır. en basit element sadece bir protona sahip hidrojendir.

yıldızların ana maddesi hidrojen atomudur. yıldızların merkezlerinde, yüksek sıcaklık ve basınç ile hidrojen atomu birleşir (bkz: füzyon), ortaya muazzam bir enerji ile birlikte yeni bir element çıkar: iki protonlu helyum.

güneşimiz büyüklüğündeki yıldızlar, ömürlerinin sonuna geldikçe diğer elementleri de oluşturmaya başlar. hidrojen bitince helyum birleşmeye başlar ve yeni elementler yaratmaya devam eder.

hangi elementler bunlar mesela? 6 proton karbonu, 7 proton azotu, 8 proton oksijeni oluşturur. bir yıldızın, merkezinde oluşturabileceği en ağır element, yani en çok protona sahip element, demirdir ve 26 protondan oluşur.

peki değerli elementlerin proton sayıları nedir? mesela gümüş ya da altın? gümüş 47 protondan, altın ise 79 protondan oluşmaktadır.

eğer demir, bir yıldızın üretim bandının en sonunda ve yine de bu kadar az protona sahipse, altın nereden geliyor?

güneşimizden kat kat büyük yıldızlar ömürlerinin sonunda, süpernova adını verdiğimiz bir patlama ile kendilerini yok ederler. 

süpernova o kadar güçlü ve sıcaktır ki, yıldızın merkezi bunun yanında halt eder. bu patlama yıldız üzerinde katman katman birikmiş elementleri birbirine dönüştürür ve altın gibi çok daha ağır elementler ortaya çıkar.

peki simya bunun neresinde?

süpernovadan çıkan özel bir element var: uranyum.

uranyum 92 protona sahiptir ve doğada bu protonlara, atom çekirdeğinde çoğunlukla (%99,2 çoğunlukla) 146 nötron eşlik eder ve ortaya uranyum 238 olarak adlandırdığımız element çıkar.

uranyum radyoaktiftir.

ernest rutherford ve frederick soddy adlı kimyagerlerimiz marie ve pierre curie'nin bulduğu radyumu gördükten ve uranyum ile aynı yerden geldiğini öğrendikten sonra (bkz: pitchblende), bu ikisinin ilişkisini merak ederler, uranyumu incelemeye başlar ve inanılmaz birşey bulurlar.

uranyum atomunun çekirdeği o kadar büyüktür ki düzenli duramamakta ve çekirdeğinden parça fırlatmaktadır. buna bugün radyasyon, türkçesi ile ışıma diyoruz. çekirdek radyasyon yayarken içinden proton atar ve işler burada değişir.

her bir elementi belirleyen şeyin proton sayısı olduğunu söylemiştik, peki kendi çekirdeğindeki protonu dışarı atan element hala aynı element midir?

rutherford ve soddy'nin tanık olduğu olay, atom çekirdeği hakkında bildiğimiz hiçbir şey ile bağdaşmıyordu, çekirdek durup dururken değişemezdi. gözlerinin önünde uranyum, toryum'a dönüşüyordu. hiçbir yardım olmadan, doğal olarak hem de. rutherford'un şaşkınlığını yüzünden görebilirsiniz.

soddy gördüğü şeyi eveleyip gevelemeden söyler: bu transmutasyon!

rutherford onu anında susturur: sakın bir daha o kelimeyi kullanma, yoksa simyacı diye kellemizi alırlar!

uranyum, kendisinden başka tam 14 tane daha element üretir, biri dışında hepsi radyoaktiftir. radyoaktif olmayan tek element, en son ortaya çıkan kurşundur.

atom bombasına giden yol burada başlamaktadır.