21 Mart 2020

Bir Atom Bombasının Yapımı: Manhattan Projesi Nasıl Ortaya Çıktı?

Zeynep Öztürk

Manhattan Projesi, II. Dünya Savaşı sırasında birçoğu Almanya’daki Yahudi baskısından kaçan bilim insanları olmak üzere, Amerika’da yeni mezun fizikçiler de dahil 2000 kadar bilim insanının işlevsel bir atom silahı geliştirmek için Amerikan liderliğindeki çalışmasının kod adıydı.

ernest rutherford
Ernest Rutherford

1919 yılında Ernest Rutherford atom çekirdeğinde yüksüz bir parçacığın bulunması gerektiğini ileri sürdü. Bu fikir Rutherford’un öğrencisi İngiliz fizikçi James Chadwick’in nötronu keşfetmesiyle kanıtlandı. Bu keşif James Chadwick’e 1935 yılında Nobel Ödülü kazandırdı.

Chadwick daha sonraları İkinci Dünya Savaşı sırasında atom bombası yapımı için ABD’ye giden İngiliz bilim insanlarının liderliğini yapmıştır.

Nötronun keşfi bir çığır açmıştı. Bilim insanları atom çekirdeğindeki enerjinin ortaya çıkarılıp kullanılması gerektiğini konuşmaktaydı. Ancak nötron fikrinin sahibi Rutherford, 11 Eylül 1933 yılında yaptığı, gazetelere yansıyan bir konuşmasında atom çekirdeğinden enerji sağlamanın mümkün olmadığını söyledi.

Almanya’da yükselen Nazi rejiminden kaçıp İngiltere’ye yerleşmiş fizikçi Leo Szilard, gazetelerden bu konuşmanın metnini okudu ve kendi kendine şu soruyu sordu: Atom çekirdeğine 1 nötron verince, 2 nötron ve biraz da enerji açığa çıkıyorsa yüksek miktarda bir enerji açığa çıkması için bu sürecin kaç defa tekrar etmesi gerekir?

Szilard zincirleme tepkime adını verdiği bu sürecin 80 basamakta ve çok kısa bir sürede 1 kg materyalin çekirdeğinden yüksek miktarda enerji açığa çıkaracağını hesap etti.

Ardından ABD’ye giderek değişik üniversitelerin fizik bölümlerinde çalışan büyük fizikçileri bu sürecin mümkün olduğuna ikna etmeye çalıştı. Ancak kimse Szillard’a inanmadı, çünkü henüz fisyon (çekirdeğin parçalanması) bulunmamıştı.

1934 yılında İtalyan fizikçi Enrico Fermi nötronları ağır atom çekirdeklerine çarptırarak daha ağır (uranyum ötesi) çekirdekler oluşturmaya çalıştı. Nitekim bu deneyler sonucunda periyodik tabloda eksik olan uranyum ötesi, ausenium ve hesperium isimlerini verdiği iki element bulduğunu iddia etti.

Peki, gerçekten durumlar böyle miydi?

Fermi aslında uranyum ötesi elementleri değil çekirdek bölünmesini (fisyonu) bulmuştu, ama bunu fark etmemişti. Fermi’nin Ausenium ve Hesperium diye isimlendirdiği elementler daha sonra Berkeley Üniversitesi’nin laboratuvarında bulundu. Bu elementler Neptünyum ve Plütonyum olarak adlandırıldı.

22 Aralık 1938’de Alman bilim insanları Otto Hahn ve Fritz Strassmann, Fermi’nin iddia ettiği gibi uranyum ötesi elementleri elde etmek için nötronları uranyum çekirdeğine çarptırdıklarını, ama uranyum ötesi elementler yerine periyodik tablonun ortalarındaki elementleri gördüklerini açıkladılar.

Otto Hahn & Lise Meitner
Otto Hahn & Lise Meitner

Hahn’ın ekibinden Lise Meitner ve Niels Bohr’un altında çalışan yeğeni Otto Frisch, Otto Hahn’dan aldıkları bu haber üstüne hemen bir makale yayınladılar ve bir biyolog arkadaşlarından öğrendikleri “fisyon” sözcüğünü ilk defa kullanarak (hücre bölünmesine o yıllarda“fisyon” deniyordu), çekirdeğin iki parçaya bölünebileceğini gösterdiler. Yazdıkları makaleyi bir dergiye gönderdiler ve Niels Bohr’a da kimseye söylememesi şartı ile buldukları sonucu söylediler.

Aslında çekirdeğin yavaş giden nötronlarla parçalanabileceği düşüncesini ilk defa 1934 yılında Ida Noddack isimli bir bilim kadını ortaya atmıştı, ancak bu iddiaya kimse inanmamıştı. Çünkü bu iddia biraz yavaş giden bir cismin kendisinden 240 kat büyük bir cisme çarpıp onu ikiye bölmesine benziyordu. Ancak zaman Noddack’i haklı çıkardı. Fisyonun bulunması büyük bir haberdi.

ABD’ye gitmekte olan Niels Bohr, daha Meitner-Frisch makalesi yayımlanmadan haberi ABD’ye getirdi ve fizikçiler fisyon deneylerine başladı. Szillard’ın zincirleme tepkime fikri doğruydu.

Fisyonun mümkün olduğunu fark eden Szilard tanıdığı bütün fizikçiler ile bağlantı kurarak nötronlar ve uranyum ile yaptıkları deneyleri artık yayımlamamalarını istedi. Bu bilgiler tehlikeliydi. Diğer taraftanda eski dostu Albert Einstein’i ziyaret ederek ABD Başkanı’na bir mektup yazması için ikna etti.

Albert Einstein & Leo Szilard
Albert Einstein & Leo Szilard

ABD’nin atom bombası konusunda çalışmalara başlaması bu mektup ile başladı diyebiliriz. 1939 yılı sonuna doğru ABD, Kanada ve İngiltere’nin ortak olarak yürüteceği Manhattan Projesi başladı.

Not: İçeriğin hazırlanmasında Orta Doğu Teknik Üniversitesi ve Nükleer Akademi yayımlarının online kaynaklarından faydalanılmıştır.

Not: Ülkemizde ve dünyada yaşanan COVID19 salgını için herkese geçmiş olsun diliyorum. Bu hastalığını ülkemizden ve dünyadan silinmesini temenni ediyorum.

Zeynep Öztürk

Tüm yazıları

E-bültenimize kaydolun.