in

Enrico Fermi | Hayatı, buluşları ve sözleri

Enrico Fermi

20. yüzyıl fizikçileri içerisinde Enrico Fermi'den daha yaratıcı olanlar vardı; içlerinden bir ikisi daha derin düşünürdü, birkaçı da matematik konusunda daha yetenekliydi. Ama Enrico Fermi herhangi bir fizik probleminin özünü görmedeki şaşırtıcı yeteneğiyle içlerindeki en iyi problem çözücüydü. Ayrıca hem kuramsal hem de deneysel alanda en yüksek kademeye erişen son kişiydi.

İlk atom bombasının icadı

İlk atom bombasının patlamasına verdiği tepki bu niteliklerini gösterir. Fermi, "Manhattan Projesi" kod adlı nükleer silah geliştirme programının araştırma ve tasarım merkezi olan New Mexico'daki Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'nda türetilen fiziksel kavramlardan herkes kadar ve hatta herkesten daha fazla sorumluydu. Hem bombanın yapımına götüren bu kavramlarda hem de bombanın yapımında bizzat önemli rol oynadı. Los Alamos'dakilerden pek çoğu onu teoriye, deneye ya da hesaplamalara dair herhangi bir zor problemde danışılacak kahin gibi gördüler. Yine de 16 Temmuz 1945'te deneme patlayışı yapıldığında söylediği hafızalara kazınmış veya kayda geçmiş bir sözü yoktur. Ancak farklı bir hikaye vardır.

Manhattan Projesi'nin direktörü J. Robert Oppenheimer'ın bu olaya anında verdiği yanıt en çok bilinenidir. Patlamanın gökyüzünü aydınlattığını görünce, Hindu yazıtı Bhagavat Gita'dan bir satır gelmişti aklına; Vişnu, Prenses'e şöyle demekteydi: "Şimdi Ölüm oldum, dünyaları yok eden." Deneme testinin başındaki kişi, Kenneth Bainbridge ise şöyle özetlemişti durumu: "Şimdi hepimiz o..çocuğu olduk." Orada bulunanlar korku ile gurur duyma arasında değişen tepkiler içerisindeyken, her zaman pragmatik olan Fermi patlamanın etkisini ölçmek için hızlı ve basit bir yol bulma niyetiyle bir dosya kağıdını parçalarken görülmüştü.

Şok dalgası 40 saniye sonra bulunduğu yere varınca parçaları havaya uçurdu. Parçaların ne kadar uzağa uçtuğunu sakince gözlemlemiş, sonra da daha önceden hazırladığı basit bir çizelgeye başvurarak hesap cetvelini çıkarmış ve atomik patlamanın boyutuna dair tahminini söylemişti. Daha sonra yapılan ayrıntılı ölçümlerin gösterdiği gibi, Fermi'nin herhangi bir fiziksel olgunun boyutlarını ölçümlemesi her zaman olduğu gibi efsaneydi ve bu olay da istisna değildi.

İLGİLİ:  Nükleer teknolojinin gelişim süreci

Enrico Fermi kimdir?

16 Temmuz 1945'te saat 05:29:45'te ilk nükleer patlama anı, Atom Çağı'nın başlangıcı. Enrico Fermi ve J. Oppenheimer 16 km uzaklıktaki bir sığınakta patlamayı izlediler. Olayın bilinen tek renkli görüntüsü sivil makine mühendisi Jack Aeby tarafından çekildi
16 Temmuz 1945'te saat 05:29:45'te ilk nükleer patlama anı, Atom Çağı'nın başlangıcı. Enrico Fermi ve J. Oppenheimer 16 km uzaklıktaki bir sığınakta patlamayı izlediler. Olayın bilinen tek renkli görüntüsü sivil makine mühendisi Jack Aeby tarafından çekildi.

Enrico Fermi 29 Eylül 1901'de Roma'da doğdu ve sıradan bir ailede büyüdü. Babası devlet demir yollarında çalışıyordu, annesi öğretmendi. Ama sıra dışı yetenekleri kısa zamanda fark edildi ve İtalya'nın seçkin üniversitesi Pisa'daki Scuola Normale Superiore'de eğitim görmek için bursla ödüllendirildi. Burada çabucak sadece diğer öğrencileri değil, öğretmenleri de gölgede bıraktı. O zamanlar İtalya fizikte nispeten zayıftı. Bu da Fermi'nin aslında kendi kendini yetiştirdiği anlamına gelir.

Bir problemdeki esas hususları ayıklayarak basit bir çözüm aramaya odaklanan kendi tarzını geliştirdi. Bu yaklaşım, çok yoğun şekilde matematik analize dayanan o zamanın baskın Alman ekolüne tersti. Mezuniyetten sonra Fermi teorik fizikteki pek çok önemli sorunu hızla çözdü, bunlardan biri yeni kuantum mekaniğinin yaklaşımlarını bünyesinde barındıran istatistiksel mekanik konusuydu. Bu başarısı Roma'daki fizik profesörü Orso Corbino'nun dikkatini çekti. Kendisi birinci sınıf fizik enstitüsünü idare edecek hayalindeki doğru kişiyi arayan kendinden çok daha yaşlı biriydi.

Siyasi açıdan güçlü biri olan Corbino, hayallerinin Fermi'de gerçekleşme şansını gördü. İtalya'da benzeri görülmemiş bir şekilde, Fermi henüz 26 yaşındayken onun Roma'da teorik fizik kürsüsüne girmesine yardım etti.

Enrico Fermi tüm Avrupa'dan ziyaretçi çekerek ve genç İtalyan yetenekleri geliştirerek Corbino'nun hayallerinin çok ötesine geçti. Fermi'nin teorik fiziğe en bilinen katkısı parçacık fiziğinde zayıf etkileşim teorisine giriş yaptığı 1934'te gerçekleşti. Elektron salan nükleer bozunmaların enerji korunumu yasasına uymuyor göründüğü birkaç yıldır biliniyordu. Bu ilke fiziğin temel taşı kabul edildiğinden önemli bir muammaydı. Niels Bohr korunumun o kadar mutlak olmayabileceğini ileri sürmüştü. Diğer taraftan Wolfgang Pauli mutlak olduğu görüşündeydi ve kayıp enerjinin yeni bir parçacık tarafından taşındığı fikrindeydi. Ama nasıl?

İLGİLİ:  Nükleer teknolojinin gelişim süreci

Enrico Fermi ile teori ve deney

Üç genç fizik dehası Enrico Fermi, Werner Heisenberg ve Wolfgang Pauli 1927'de düzenlenen fizik oturumu esnasında Como Gölü'nde bir teknede. Henüz 27'sine basmış Pauli içlerinde en yaşlısıydı
Üç genç fizik dehası Enrico Fermi, Werner Heisenberg ve Wolfgang Pauli 1927'de düzenlenen fizik oturumu esnasında Como Gölü'nde bir teknede. Henüz 27'sine basmış Pauli içlerinde en yaşlısıydı.

1934'te Fermi bu olgunun nasıl olabileceğini gösterdi. Pauli'nin parçacığına nötrino adını verdi ve bir nötronun bozunarak proton, elektron ve nötrinoya ayrıştığı yeni bir tür etkileşimin mevcudiyetini öne sürdü. Etkileşimin alabileceği biçimi gösterdi, büyüklüğünü hesapladı ve sonuçlarını açıkladı. Bilinen iki kuvvetin sadece yer çekimi ve elektromanyetizma olduğu bir zamanda bu devrim niteliğinde bir kavramdı; halen fizikte bir kilometre taşı olarak görülür.

Bir yandan teorisyen olarak çalışmaya devam ederken diğer yandan çoğunluğu ileride yola kendi seçkin kariyerlerinde devam edecek birbirine sıkıca bağlı bir deneyci grubu oluşturdu. Edoardo Amaldi, Bruno Pontecorvo, Franco Rasetti ve Emilio Segre'nin oluşturduğu özgün grup Fermi'nin en önemli deneysel girişiminde yer aldı. 1930'ların başlarına kadar nükleer hedeflerden saçılım işlemi Ernest Rutherford'un öncülük ettiği bir teknik kullanılarak, radyoaktif bozunumdan elde edilen alfa parçacıkları ışınlarının (yani, helyum çekirdeklerinin) hedefe bombardımanıyla yapılırdı.

Ama 1932 yılında James Chadwick'in Cambridge'de nötronu keşfetmesi bombardıman için yeni bir olanak sunuyordu. Nötron ışınını odaklamak açıkçası daha zordu, ama elektrik yüklerinin nötr olması çekirdek bombalamasında nötronların geri itilmeyeceği anlamına geliyordu. Bu nedenle hedefe ulaşmaları daha olasıydı. Üstelik Fermi artık önemli bir kavrayışa sahipti.

Nükleer dönüşüm olasılığının bombalayan nötronun enerjisi yükseldikçe artacağı bekleniyordu ama tam tersinin doğru olduğunu fark etti. Gelen nötronlar ne kadar yavaşsa hedef çekirdeğin içinden geçmeleri o kadar çok zaman alıyor ve etkileşime geçme ihtimali büyüyordu. Bu yeni sistem bazıları kendi grubu bazıları diğer bilim insanlarınca yapılan bir dizi önemli keşfe yol açtı. Bunlardan biri 1938'deki nükleer fisyon buluşuydu.

Enrico Fermi bu çalışması için 1938'de fizik dalında Nobel ile ödüllendirildi ve İsveç'ten direkt ABD'ye gitti. Eşi Yahudi olduğundan ve Mussolini yönetimindeki İtalya'da gaddar ırk yasaları ortaya çıktığından bu göç kararı akıllıcaydı. Fermi'nin ayrılışı İtalyan fiziğinde bir dönemin sonunu belirledi ama artık bu alan ülkenin ana akımlarında kendine yer edinmişti. En büyük uygulayıcısını kaybetmesine rağmen öyle de kaldı.

İLGİLİ:  Nükleer teknolojinin gelişim süreci

Enrico Fermi ve dünyanın ilk nükleer reaktörü

Chicago Pile-1, dünyanın ilk nükleer reaktörü, 1942 yılında Chicago Üniversitesi'ndeki Stagg Field Stadyumu'nun hizmet dışı batı açık tribününün altındaki kapalı tenis kortunda kurulmuştu. Birbirlerinden grafik bloklarla ayrılmış, nötron üretme amaçlı uranyum paletlerinden meydana gelmiştir.
Chicago Pile-1 dünyanın ilk nükleer reaktörüdür. 1942 yılında Chicago Üniversitesi'ndeki Stagg Field Stadyumu'nun hizmet dışı batı açık tribününün altındaki kapalı tenis kortunda kurulmuştu. Birbirlerinden grafit bloklarla ayrılmış ve nötron üretme amaçlı uranyum paletlerinden meydana gelmiştir.

Enrico Fermi'nin nötrino üzerine araştırmaları giderek artan oranda askeri amaçlara yöneliyordu ancak yeni vatanında da buna devam etti. 1942 yılında Chicago Üniversitesi'nde yapılan ilk nükleer reaktörün inşasına önderlik etti; kritikliğe bir reaktörün zincirleme fisyon tepkimesini kendi kendine idame ettirdiği noktaya – ulaşıldığında dahi işlerin başındaydı. Sonrasında çalışmalarını Los Alamos'a nakletti ancak savaşın sonunda Chicago Üniversitesi'ne dönerek, astrofizik gibi diğer alanlarda faaliyetler gösterdi. Ayrıca yeni ortaya çıkan yüksek enerji fiziğinde lider isim oldu.

Hem teorisyen hem de deneyci çalışma alışkanlığıyla efsanevi kariyerini sürdürdü. Pek çok yetenekli Amerikalı genç fizikçiyi Chicago'ya çekti. 1954 yılında, gücünün doruklarındayken Fermi'ye mide kanseri teşhisi konuldu ve kanserin yayıldığını gösteren keşif ameliyatından kısa süre sonra öldü. Ölümü tüm dünyada üzüntü yarattı. ABD'nin en büyük yüksek enerji tesisine Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı (Fermilab) adı verildi. Daha da önemlisi, yarı integral dönüşlü tüm parçacıklara (nötron, proton, elektron ve nötrino) kısaca fermiyon parçacağı denildi.

Enrico Fermi'nin sözleri

  • "Bilginin ilerlemesini durdurmaya çalışmak iyi değildir. Cehalet asla bilgiden daha iyi değildir."
  • "İki olası sonuç vardır: sonuç hipotezi onaylarsa o zaman bir ölçüm yaptınız demektir. Sonuç hipoteze aykırı ise bir keşif yaptınız demektir."
  • "Tüm bu parçacıkların isimlerini hatırlayabilseydim bir botanikçi olurdum."
  • "Buraya gelmeden önce bu konuda kafam karışıktı. Dersinizi dinledikten sonra hala kafam karıştı. Ama daha yüksek bir seviyede."
  • "Bir zincir reaksiyon makinesi üretmedeki temel nokta, elbette, her fisyonun belirli sayıda nötron ürettiğini ve bu nötronların bir kısmının tekrar fisyon üreteceğini görmektir."