Bilim
Işık Hızı « Genel
Laboratuvar koşullarında ışığın hızı saniyede 17 metreye düşürüldü. Arabalar artık ışıktan hızlı gidebilecek. Daha doğrusu, burada söz konusu olan son derece özel bir araba. Nature Dergisi'nin 18 Şubat 1999 tarihli sayısında, yalnızca arabaların değil, bisikletlerin de nasıl ışıktan daha hızlı gidebileceği anlatılıyor.
Genç Einstein, bir tramvayda ofisine doğru gittiği sırada Görelilik Kuramı'nı düşlerken, ışık hızıyla yolculuk etmenin nasıl bir şey olacağını merak etmekteydi. Ancak, o günlerde, herhangi bir tramvay, bisikletci ya da arabanın, ışığın boşluktaki hızına, yani saniyede 300 milyon metrelik hıza ulaşması olanaksızdı. Dolayısıyla Einstein, bu hızı, herhangi bir nesnenin aşamayacağı, üst hız sınırı olarak belirledi.
Burada anahtar sözcük vakum,yani maddesiz ortamdır. Madde, ışığı soğurarak, saçılımına yol açar ve onu yavaşlatır. Işık huzmelerinin su, cam lensler ya da prizmadan sapması, yani kırılma, ışığın bu saydam ortamlarca yavaşlatılmasının doğurduğu bir yan etkidir.
Bununla birlikte, olağan bir kırılma, ışığın boşlukta yolalırken ulaştığı hızın yarısından fazla olmaz. Kırılıma neden olan ortamın doğası gereği bir kırılma sınırı söz konusudur. Kırılma ışığı yavaşlattığından, ortamın, ışık içinden geçerken onu soğurma olanağı doğar. Dolayısıyla da, içinden geçen ışığı çok yavaşlatan maddeler donuk, yani opak hale gelerek, ışığı tümüyle engellerler.
Fizikçiler, soğurma olmaksızın yüksek oranda kırılma sağlayarak, donuklaşması gereken maddelerin saydam olarak korunduğu ortamlar yaratmak yoluyla, artık bu engeli aşmış bulunuyorlar. Bu amaçla da lazerlerin yardımına başvurulmuş.
Kırılım ortamı ise, lazerler yardımıyla hazırlanan, aşırı-soğuk atom bulutlarından oluşuyor.Bu sistem içinden geçen ışık, atomlarla değil de, atom-artı-lazer sistemiyle etkileşime girmekte ve ilginç etkilere yol açmakta. Bu etkilerden biri, 'elektromanyetik yolla sağlanan saydamlık'adı verilen bir olay nedeniyle, soğurmanın yokedilmesi.
Lazerle hazırlanmış kurşun atomları kullanan Stanford Üniversitesi bilim adamları, bir ışık pulsunu, ışığın boşluktaki hızının 165'te birine, yani saniyede 180.000 metreye yavaşlatmışlar. Bu bile, en iyi bisikletçinin ulaşamayacağı bir hız.
Cambridge, Rowland Bilim Enstitüsü'nden Lene Vestergaard Hauve arkadaşları ise, Nature'da yer alan araştırmalarında, lazerle hazırlanmış atom bulutlarının ışığı, boşluktaki hızının nasıl 20 milyonda birine, yani saniyede 17 metreye yavaşlattığını açıklıyorlar.
Dünya rekortmeni bisiklet yarışçısı Bruce Bursford, özel bir vites sistemi taşıyan özel bir bisikletle, saniyede 92 metrelik inanılmaz bir hıza ulaşmış kişi olarak, artık ışık hızında bisiklete binebilecek.
Hau ve arkadaşları, bu sonuca, mutlak sıfırın (eksi 273°C) hemen üstünde bir sıcaklığa soğutulmuş sodyum atomlarından oluşma bir gazla ulaşmışlar. Soğutma işlemi bile, ısıl, yani termik etkileri azaltıyor ve ışığın yavaşlamasında rol oynuyor. Ancak, aşırı düşük sıcaklıklar, ayrıca ek bir etki doğurmakta.
Belli bir sıcaklık altında, mutlak sıfırın, derecenin 435 milyarda biri kadar üzerinde, atomlar, her biri eşit kuantum durumunu benimsemeye eğilim gösterdikleri, maddeni Bose- Einstein Kondensat (BEC) adı verilen özel bir haline geçiş yapıyorlar. Bir bakıma, BEC'teki tüm atomlar, sanki 'aynı'atommuş gibi davranıyorlar.
BEC'ler, sıradan atomik gazların en soğuklarından bile daha yoğundur. Düşük sıcaklık ve atomların kuantum koheransı davranışları, ışık pulslarının BEC içinde, saniyede 17 metrelik düşük bir hıza yavaşlamalarına neden oluyor.
Bir ışık pulsunun hızı, bir Bose- Einstein alkoli atom kondansatı içinde optik olarak endüklenmiş kuantum girişimi aracılığıyla, neredeyse iyi bir bisikletçinin bisiklet sürme hızına indirgenmiş bulunuyor.
Işık pulsu, serbest boşluktaki hızına oranla, yaklaşık 20 milyona eşdeğer bir çarpan kadar yavaşlatıldı. Ortam, ayrıca, bugüne kadar gözlenen en büyük optik doğrusallıksızlığı (yoğunluğa bağımlı kırılım indisi biçiminde) sunmakta.
Bu teknik sayesinde, tek bir foton düzeyindeki düzlemsel olmayan optikler kadar, evreye duyarlı, sınırlı madde dalgası uyarılmaları da olanaklı hale gelebilecek. Kapakta, bu yarışın başrol oyuncuları olan, deneydeki vakum pencerelerinin çerçeveleri görülüyor.
Eylemsizlik Prensibi « Kuram ve Teoriler
Eğer maddesel bir noktanın yeri mutlak bir koordinat eksenler sistemine göre tarif edilirse ve bu maddesel nokta dışarıdan başka cisimlerin etkisi altında bulunmuyorsa bu nokta ivmesiz olarak hareket edecektir; yani ya yani ya hareketsiz duracak veya bir doğru üzerinde sabit bir hızla hareket edecektir.
Newton'un bu ifadesi şöyle açıklanabilir: Bir kuvvetin uygulanmasıyla durumunu değişmeye mecbur edilmediği takdirde, her cisim bulunduğu hareketsiz halinde veya düzgün hareket halinde kalır.Yani daha açık söylemek gerekirse: Hareketsiz halde duran ya da sabit bir hızla hareket etmekte olan bir cisme, herhangi bir başka kuvvet uygulanmadığı sürece bu durağan halini ya da sabit hızlı halini korur.(Otobüs birden durduğunda yolcuların birden öne doğru savrulduklarına dikkat etmişsinizdir. Savrulmanın nedeni, yolcuların durma anından önceki sabit hızlı hareketlerini sürdürmeleridir.)
Bütün deneylerimiz gösterir ki; nerede ve ne zaman bir ivme meydana gelirse, bu ivme iki sebebin yalnız birinden veya her ikisinden dolayı meydana gelir. Bu ivme, kullanılan sistemin mutlak bir eksenler sistemi olmadığından veya başka cisimlerin etkisinden veya her iki sebepten ötürü olabilir. Başka bir sebep mümkün değildir.
Bu iki sebebin mevcut olmaması halinde, maddesel noktanın ivmesi bulunmayacağı hakikati, bazen her noktanın eylemsizliği vardır sözü ile ifade edilir ve bu sebepten mutlak bir eksenler sistemine eylemsiz sistem denir.
Kanunun kendisi, eylemsiz bir sisteminin anlamını genişletmemize imkan verir. Dolayısıyla, herhangi bir S1 eksenler sistemi mutlak bir eksenler sistemine göre ivmesiz olarak hareket ediyorsa, bir P maddesel noktasının S1 sistemine göre ivmesi mutlak bir sisteme göre ivmesinin aynı olacaktır; yani S1 de eylemsiz bir sistem olacaktır. Böylece birinci kanun doğru ise, yukarıda sözü geçen S sistemi çok büyük bir ihtimalle eylemsiz bir sistemdir.
Birinci hareket kanunu, eğer P maddesel noktası başka bir cisim veya cisimlerin etkisi altında kalıyorsa ve bu etkiler birbirini yok etmiyorlarsa, P'nin eylemsiz bir eksenler sistemine göre hareketine ivme verilmiş olacaktır. Başka cisimlerin etkisi altında kaldığı zaman P maddesel noktası kuvvet etkisi altındadır denir. Birinci kanuna göre, bu takdirde , kuvvet sadece ivme ortaya çıkaran bir şeydir. Bu ancak başka cisimler tarafından uygulanır ve ortaya çıkardığı ivme ile ölçülür. Biz kuvvetleri verilen bir veya başka başka (fakat belli) maddesel noktalar üzerinde meydana getirdikleri ivmeleriyle karşılaştırabiliriz.
Radyasyon Nedir? « Genel
Nükleer enerji denilince aklımıza Hiroşima ve Nagasaki'ye atılan atom bombalan, Çernobil'deki nükleer santral kazası ve nükleer atıklar gelir. Nükleer enerji ve onun sonucu radyasyon iyi amaçlarla kullanılmadıkları zaman insan neslini dünyadan silebilecek kadar tehlikelidirler. Kontrol altında kullanıldıkları zaman ise insan yaşamını iyileştirmekten sağlığa kadar bir çok konuda insanlığa bahşedilmiş birer lütufturlar.
Nükleer enerjinin esasım anlamak için çok fazla fizik, kimya, matematik bilmeye gerek yoktur. Nasıl odun, kömür, petrol ürünleri kullanarak ısı enerjisi elde ediyorsak nükleer enerji de öyledir.
Nükleer santralarda kullanılan yakıtın en bilineni uranyumdur. Uranyum santralde başka bir yakıta dönüşürken ortaya müthiş bir ısı çıkar. Bu ısı reaktörün etrafında dolaştırılan suyu buhar haline çevirir. Türbinlere verilen buhar da türbinleri çevirir.
Sonunda türbinler de kendilerine bağlı elektrik jeneratörlerini çevirerek elektrik üretirler. Prensip, nükleer enerji ile çalışan uçak gemilerinde de, denizaltılarda da aynıdır.
Gelelim radyasyona... Uranyum gibi kararsız elementler gerek atomik yapılarına müdahale edilerek gerekse tabiattaki halleri ile bir başka elemente dönüşebilirler. Yani tarihte kurşundan altın elde etmek için uğraşan simyacıların başaramadıkları işin benzeri uranyumda kendi kendine oluşur.
Bu dönüşüm işi olurken uranyum atomunun içindeki bazı parçacıklar da ışık olarak yayılırlar. Yani radyasyon bir ışıktır. Sadece atom bombasından, nükleer atıklardan çıkmaz tabiatta da bol miktarda vardır. Yalnız ışıma yolu ile değil besinler yolu ile de vücuda girebilir.
Radyasyon olayında üç ana ışık türü vardır: Alfa, beta ve gama. Alfa ışınları deriden geçemezler, beta ışınları deriden çok az miktarda geçebilirler, gama ışınları ise deriden ve vücuttan geçebilirler. Alfa ve beta ışınları sadece yoğunlaştıkları organ üzerinde tahribat yaparlarken gama ışınları tüm organlara zarar verirler. Tabii bu arada ışına maruz kalma süresi de önemlidir.
Vücudumuz hücrelerden, hücreler moleküllerden, moleküller de atomlardan meydana gelirler. Bu radyasyon ışınları isabet ettikleri atomların yapılarını bozarak sonunda hücrelerin ölmelerine sebep olurlar. Vücut için sürekli gerekli olan hücre üreme mekanizmasını bozarlar, vücudun direncini yıkarlar.
Aslında günlük yaşantımızda radyasyonla iç içe yaşıyoruz. Radyasyon her an her yerde vardır hatta Güneş ışığında bile. Yaz mevsiminde deniz kenarında yapılan bilinçsiz güneşlenmelerde isteyerek aldığımız radyasyonun etkisi cilt kanserine yol açabilecek kadar tehlikeli olabilir.
Radyasyonun insan bünyesi için faydalı olduğu durumlar da vardır. Kanserin ışınla tedavisi, enfraruj ve Ultraviyole tedavileri, lazerin tıpta kullanılması gibi.
