Güneş enerjisinin öneminin yenilenebilir enerji eldesindeki payının giderek artması bekleniyor. Çünkü Güneş Dünya’ya tükettiğimiz toplam enerjiden 10.000 kat daha fazla enerji yollar ve çevre dostu bir enerji kaynağıdır. Gelişmiş ülkelerde endüstride (fabrikalarda ve organize sanayi bölgelerinde) ve yerleşim alanlarında (evlerde, sitelerde) termal (sıcak su, radyatör ön ısıtma, havuz ısıtma) yüksek verimle termal dönüşüm uygulamalarına çok sık rastlanıyor.

Elektrik Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü (EİE) tarafından yapılan çalışmaya göre Türkiye’nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ışınım şiddetiyse 1311 kWh/m2-yıl (günlük toplam 3,6 kWh/m2) olarak belirlenmiştir. Ancak bu değerin, Türkiye’nin gerçek potansiyelinden daha az olduğu, daha sonra yapılan çalışmalar ile anlaşılmıştır. 1992 yılından bu yana Elektrik Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü ve Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü (DMİ), güneş enerjisi değerlerinin daha sağlıklı olarak ölçülmesi amacıyla enerji amaçlı güneş enerjisi ölçümleri alıyor. Devam eden ölçüm çalışmalarının sonucunda, Türkiye güneş enerjisi potansiyelinin eski değerlerden % 20-25 daha fazla çıkması bekleniyor.

İstanbul Teknik Üniversitesi Kimya Bölümü’nde yaptığımız çalışmalar, güneşle termal (ısıl) ısıtma, güneş pilleri ve hidrojen enerjisiyle bağıntılı yakıt hücreleriyle ilgili teknolojilerin geliştirilmesi üzerine yoğunlaşıyor. Bu yazıda yapmakta olduğumuz çalışmalardan güneş enerjisinin termal dönüşümü ile ilgili gelişmeler üzerinde duracağız.

Termal Dönüşüm

Binalardaki enerji harcamalarının kontrollü olmasının önemi göz ardı edilemez. Yapılan çalışmalar toplam enerji harcamalarının % 40′ının binalara ait olduğunu gösteriyor. Kyoto Protokolü’ne göre 2012 yılına kadar sera gazları salımının % 8 oranında düşürülmesi gerektiği için, binaların enerji harcamalarının önemi ortaya çıkıyor. AB ülkelerinde binaların enerji performansını ölçen ulusal kurallar ve canlandırma programları var. Ülkemizde de bu konuda çalışmalar sürüyor.

Güneş enerjisinin yüksek verimle termal dönüşümü konusunda yatırım alanlarını ve uygulamaya dönüşebilecek yenilikçi alanları şu başlıklar altında toplayabiliriz: Yüksek verimle termal enerji (ısı) eldesi (binaların, turistik tesislerin, ticari binaların enerji harcamalarının yaklaşık % 60′ının ısı enerjisi olduğu göz önüne alınırsa yüksek verimle enerji eldesinin önemi göz ardı edilemez), termal elektrik eldesi (güneş pilleri ile elde edilen elektrik enerjisinin 1000′lerce katı), güneş enerjisi ile soğutma yapma, yani soğurmalı soğutma sistemleri, deniz suyundan tatlı su eldesi, meyve-sebze kurutma.

Ülkemizde yüksek verimli termal dönüşüm teknolojisi kullanılmıyor. Yarı seçici yüzey üreten bir firma dışında, güneş kollektörlerinin yüzeyleri mat siyah boya ile boyanarak hazırlanıyor. Bunlarda da profil yüzeylerinin soğurma-yayma oranı çok düşük. Dolayısıyla güneşle ısınan su, ısısını ışınımla hızla kaybediyor. Siyah mat boya ile hazırlanan yüzeylerde boya çatlaması ve korozyona çok sık rastlanıyor ve bu yüzeylerin ömürleri de kısa oluyor.

Yüksek verimli kollektör yüzeyleri güneş ışığına karşı seçici ve koruyucu kaplamalardan oluşur. Yüksek verimli bir kaplamanın güneş ışığını, ısı verdiği dalga boyu aralığında olabildiğince fazla soğurması gerekirken, radyasyonla ısı kaybının olduğu dalga boyu aralığında da yüzeyin olabildiğince düşük ışıma yapması gerekir. Bu kaplamalar 1 um’den (milimetrenin binde biri) daha ince filmlerdir (nano incelikte) ve vakum teknikleri ya da elektrokimyasal kaplama yöntemleri ile hazırlanırlar.

İTÜ-KOSGEB ortaklığı ile güneş enerjisinin termal dönüşümü konusunda yapılan çalışmalar bakır, alüminyum ya da sac yüzeylerin güneş ışığına karşı seçici ince filmlerle kaplanmasını ve bu yüzeylerin yüksek verimli kollektörlerin üretiminde kullanılmasını amaçlıyor. Bu çalışmada güneş ışığını belirli dalga boyları aralığında yüksek değerlerle soğuran, buna karşılık yayma değeri düşük nano filmler, bakır veya sac yüzeyler üzerine elektrokimyasal kaplama yöntemi ile kontrollü bir şekilde kaplanıyor. Patent altında korunan bu yöntemle, metal yüzeyler üzerinde kademeli olarak elektrokimyasal kaplamalarla nikel siyahı filmler oluşturuluyor. Oluşturulan filmlerin yüksek sıcaklığa ve korozyona dayanıklılığı test edilmiş durumda. Yöntem Avrupa’da vakum tekniğiyle üretilen sayılı benzerlerine oranla çok daha dayanıklı ve üretim tekniğinin basitliği nedeniyle de çok daha ucuz.

Yüksek verimli bu yüzeylerin spektral özellikleri aşağıdaki şekilde gösteriliyor: Görüldüğü gibi soğurma katsayısı 0,95′in üzerindeyken emisyon katsayısı 0,07.

Bu yüzeyin sürekli ve ucuz bir yöntem ile rulodan ruloya sarılarak üretimini pilot tesis altında geliştirmek için İTÜ-KOSGEB altında kurulan “Selektif Teknoloji” Ar-Ge şirketi faaliyete başlamak üzere.

Bu teknolojinin geliştirilerek yatırıma dönüşmesi son derece önemli. Bunun için, teşvik yasalarında sadece güneş elektriğine değil, güneşten yüksek verimle elde edilecek ısıya da finansal desteklerin ne şekilde verileceğinin tartışılması gerekli.

Güneş enerjisi ve uygulamalarının ülkemizde yeni teknolojiler ile hızla yerini alması gerekiyor. Fotovoltaik teknoloji, ancak orta ve uzun vadede yatırıma dönüşebilir, çünkü ülkemizde araştırma geliştirme aşamaları henüz tamamlanmamış durumda. Türkiye’nin göz ardı etmemesi gereken konu termal dönüşümdür. Almanya 2002′den günümüze kollektör üretimini 3 kat arttırmıştır, bugün de Avrupa’da en fazla seçici yüzey üretimi yapan ülkedir. İspanya, Madrid Bildirgesi ile yeni yapılan binalarda güneş kollektörlerinin kullanımını zorunlu kıldı. Bu bir devlet teşviğidir.

Bu teknolojilerin binalara uygulanması ise estetik yönü düşünülerek ve enerji verimini azaltmayacak şekilde yapılmalı. Konutlarda güneş kollektörleri sadece çatılarda değil, estetik bir şekilde cephelere yerleştirilerek de kullanılabilir. Enerji uygulamalarında beş E’nin bir arada olması önemlidir: Enerji, Ekonomi, Ekoloji, Etik ve Estetik. Ama asıl başlangıç noktası altıncı E’den yani Eğitim’den geçiyor.

Prof. Dr. Figen Kadırgan

Kimya Bölümü, Fen-Edebiyat Fakültesi, İstanbul Teknik Üniversitesi

Bilim ve Teknik, Temmuz 2009

Cells, Sayı 56, s. 183, 1999.
Kadırgan, F., “Electrochemical Nano-Coating Processes in Solar Energy Systems”, International Journal of Photoenergy, Sayı 84891, s. 1-5, 2006. Kadırgan, F., Sohmen, M., Wetherilt, J., Ture, E., “Elektrokimyasal Olarak Spektral Seçici Yüzeylerin Geliştirilmesi”, Türk Patent Enstitüsü, 1998. Kadırgan, F., Method of depositing selectively absorbent film on a metal substrate Patent, PCT/ TR2003/000081, WO 2005/042805

Kaynaklar
Kadırgan, F., Sohmen, M., “Electrodeposited Black Cobalt Selective Solar Absorber Films and Their Characterization”, Renewable Energy, Sayı 16, Cilt 4, s. 2304, 1998.
Suzer, S., Kadırgan, F., Sohmen, M., Wetherilt, J., Ture, E., “Spectroscopic Characterization of ALO3-Ni Selective Absorbers for Solar Collectors”, Solar Energy and Materials, s. 52-55, 1998. Suzer, S., Kadırgan, F., Sohmen, M., “XPS Characterization of Co and Cr Pigmented Copper Solar Absorbers”, Solar Energy Materials and Solar

PARİS - Fransız Paris Uzay Çalışmaları Laboratuvarı ve Astrofizik Gözlemevi (LESIA) astronomlarının Şili’de kurulu Avrupa Astronomik Araştırma Teşkilatı (ESO) teleskobuyla yaptıkları gözlemlerde, Orion takım yıldızında  Güneş’in 1000 katı büyüklüğünde ve 100 bin katı parlaklığında oldan Betelgeuse yıldızı keşfedildi.

Güneş Sistemi’nin büyüklüğü kadar gaz bulutu ile kaplı olan Betelgeuse, oldukça genç bir yıldız; 4,5 milyar yaşındaki Güneş’e karşılık sadece birkaç milyon yaşında.

Eğer Güneş Sistemi’nin merkezinde olsaydı Merkür, Venüs ve Dünya’yı içine alarak Jüpiter’e dek uzanacak büyüklükte olan Betelgeuse’ün genç yaşına rağmen birkaç milyar yıl içinde sona yaklaşacağını belirten astronomlar, dev yıldızın patlayarak süpernova olacağını ve böylece Dünya’dan da kolayca görüneceğini kaydettiler.

Gözlemevi’nden yapılan açıklamada, optik uyumlu sisteme sahip VLT teleskobu sayesinde Betelgeuse’ün çok daha ayrıntılı görüntülerinin elde edildiği belirtilerek, bu optik uyum sisteminin atmosferden kaynaklanan görüntü bozukluklarının büyük bölümünü düzelttiği kaydedildi.

ntvmsnbc

Kuarklardan oluşmuş taneciklerin hepsi iki sınıftadır: nötron ve proton gibileri üçer kuarktan yapılmıştır; bunlara korkunç bir adla ” baryon” (Yunanca, ağır) denir. Kuarklar, bir dizi değişik küme olarak ortaya çıktılar. Aslında ilk başta yüzlerce parçacğın tümünü ve değişik türde kuarkları açıklamak için yalnızca üç taneye gereksinim duyuldu;bunlar u-tipi, d-tipi ve s-tipi olarak adlandırılır. İki u ve bir d, bir protonu oluştururken, iki d ve bir u nötron yapıyordu. Eğer çekirdeğin içinde değişik bir yolda hareket ediyorlarsa başka bir parçacıktılar. O zaman şu problem doğdu: Kuarkların davranışı tam olarak nedir ve onları birarada tutan nedir?

Pion gibilerde ise bir kuark ve karşıtkuarklardan oluşmuştur,bunlara da “mezon” (Yunanca, orta kütlede) denir. Acaba kuarklar,nasıl birada tutuluyur? Birinden diğerine gidip gelen fotonlar mı var ? Hayır elektrik kuvvetleri bu işi yapacak kadar güçlü değildir. Kuarkları (lorları) aralarında ileri geri gidip gelerek birarada tutmak için gluon (glue:zamk,tutkal) denilen başka bir şey icat edildi. Gluonlar (tutçular), ” 1 spinli” denilen (fotonlar gibi) diğer bir parçacık tipine bir örnektir. Gluonların kuarklar tarafından soğurulup salınma genliği çok büyük esrarlı bir sayıdır. Hani buluş yapayım diyenler için yazdım bunu!

Benjamin Frankline Saygı

Parçacıklar, gerçekten çok acayip. Yükleri de öyle. İki tür kuarkı ele alalım; d ve u kuarkları (d:down,aşağı; u:up,yukarı). Bu kuarkların kütleleri tam olarak bilinmemekle birlikte iyi bir tahminle her biri 10 Mev kadardır (elektronunki:0.511 Mev). (Nötron, protondan azıcık daha ağırdır; bu, az sonra göreceğimiz gibi d kuarkının u kuarkından bir miktar daha ağır olduğuna işarettir).

Fotonla bağlaşma genliği d kuarkı için -1/3 ve u loru için ise +2/3′tür. Eğer Benjamin Franklin’in kuarklardan haberi olsaydı elektronun yükünü hiç olmazsa -3 yapardı. Şimdi, protonun yükü +1,nötronunki ise sıfırdır. Sayılarla biraz oynayarak üç kuarktan yapılmış olan bir protonda iki u ve bir d kuarkı bulunmak gerektiğini;yine üç kuarktan yapılmış olan nötrondaysa iki d ve bir u bulunduğunu görebiliriz.(s: 136)

Lorları bir arada tutan nedir? Birinden diğerine gidip gelen fotonlar mı? (d loru,-1/3 yüklü;u loru da +2/3 yüklü olduğundan lorlar da elektronlar gibi foton salıp soğurur). Hayır, elektrik kuvvetleri bu işi yapabilmek için çok zayıftır. Lorları,aralarında ileri geri gidip gelerek bir arada tutmak için “tutçu”(gluon) denilen başka bir şey icat edildi.

Adlara dikkatinizi çekerim: “foton”,Yunanca ışık anlamında bir sözcükten gelir;”elektron”,Yunanca kehribar karşılığından gelir. Modern fizik ilerledikçe taneciklerin klasik Yunancaya olan ilgisi gittikçe zayıfladı derken “gluon” (tutçu) gibi kelimeler yapmaya başladık. Bunlara niçin “gluon” dendiğini kestirebiliyor musunuz? Aslında d ve u da söcüklere karşılıktır;ama kafanızı karıştırmak istemiyorum. Bir d kuarkının (lor) “aşağı (down)” oluşu,bir u kurakının “yukarı(up)” oluşundan daha fazla değildir. Bir kuarkın d’liği ya da u’luğuna “çeşni” denir.

Tutçular (gluonlar),”1 spinli” denilen (fotonlar gibi) diğer bir tanecik tipine bir örnektir. Bunlar, noktadan noktaya,aynen fotonlar için kullanılan F(A,b) formülüyle belirlenen genlikle gider. Tutçuların lorlar tarafından (s: 137) soğurulup salınma genliği olan g, b’den çok daha büyük, esrarlı bir sayıdır.(Şekil 81)

Lorların tutçu alışverişinin gösterecek diyagram,foton alışverişi yapan elektrolar için çizdiğimiz resimlere çok benzer(Şekil 82).

Aslında o kadar benzer ki, fizikçilerin hiç hayal gücü olmadığını ve kuantum elektrodinamiği kuramını yeğin etkileşmeler için aynen kopya ettiklerini söyleyebilirsiniz. Haklısınız. Yaptığımız tam budur;ama azıcık eklemeyle.

Lorların geometrisiyle ilgisi bulunmayan bir tür ek kutuplanması vardır. Aptal fizikçiler,artık harikulade Yunanca (s: 138) kelimelerden birini bulamayıp bu kutuplanmaya “renk” gibi talihsiz bir ad verdiler. Bunun olağan renkle hiçbir ilgisi yoktur. Belirli zamanlarda bir lor üç durum yahut “renk”ten-K, Y veya M ( bunların nelere gösterdiğini kestirebilir misiniz?-) birinde bulunur. Bir lorun “rengi”,lor bir tutçu soğurduğu ya da saldığında değişebilir. Bağlaştıkları “renkelere” göre tutçular sekiz değişik tiptedirler. Örneğin bir kırmızı lor yeşile dönüşürse bir kırımızı-karşıt yeşil tutçuyu salar;bu tutçu, lordan kırmızı alır ve ona yeşil verir (”karşıtyeşil” tutçu, yeşili zıt yönde taşıyor demektir).Bu tutçu, yeşil bir lor taragından soğurulur ve onu kırmızıya dönüştürür.Sekiz değişik tutçu mümküdür;bunlar kırımızı-karşıtkırmızı, kırmızı-karşıtmavi, kırmızı-karşıt yeşil vb gibidir(bunların dokuz tane olmasını beklersiniz ama teknik sebeplerle bir tanesi eksiktir). Kuram,o kadar karmaşık değildir. Tutcçuların tam kuralı şöyledir: tutçular,”renk” taşıyan şeylerle etkileşir. Sadece, “renklerin” nereye gittiğini izlemek için biraz muhabsebe gerekir.

Ancak, bu kuralla yaratılan ilginç bir oluş vardır: tutçular(s: 139) diğer tutçularla bağlaşabilirler.Örneğin yeşil-karşıtmavi bir tutçu,bir kırmızı-karşıtyeşil tutçuyla karşılaştığında kırmızı-karşıtmavi bir tutçu oluşur. Tutçu kuramı çok basittir;sadece diyagram yapacak ve “renkleri” izleyeceksiniz. Diyagramların hepsindeki bağlaşmaların şiddetleri tutçuların bağlaşma sabiti olan g’den elde edilir.

Tutçu kuramı aslında kuantum elektrodinamiğinden biçik bakımından farklı değildir.Öyleyse deneylerle karşılaştırılması ne durumdadır? Örneğin protonun gözlenen manyetik momenti,kuramdan yararlanarak hesaplanan değerle ne kadar uyuşur?

Deneyler çok kesindir ve manyetik momentin 2.79275 olduğunu gösterir. Kuramın verdiği en iyi değer ise çözümlemenizin kesinliğinde yeteri kadar iyimserseniz 2.7 atrı veya eksi 0.3 olup buradaki % 10′luk hata payıyla,deneyden 10 000 skat daha (s: 140) az kesinliktedir. Basit ve belirli bir kuramımız var. bununla proton ve nötronların tüm özelliklerini açıklayabilmemiz gerekirken hiçbir şeyi hesaplayamıyoruz,zira matematiği çok zor geliyor(Neyle uğraştığımı ve hiçbir yere varamadığımı kestirebilirsiniz). Hesapları büyük bir kesinlikle yapamamamızın sebebi, tutçuluran g bağlaşma sabitinin elektronlarınkinden çok daha büyük olmasıdır. İki, dört, hatta altı bağlaşmalı terimler, sırf ana terime getirilen küçük düzeltmeler değil,çok büyük ve gözardı edilemeyecek katkılardır. Bu yüzden çok sayıda değişik oluşlar için ortaya çıkan okları,sonuç okun ne olduğunu bulmaya elverecek bir şekilde düzenleyemiyoruz.

Kitaplarda bilimin basit olduğu söylenir: bir kuram önererek bunu deneyle karşılaştırır;eğer kuram işe yaramazsa atıp yenisini geliştirirsiniz. İşte burada belirli bir kuramımız ve yüzlerce deneyimiz var;ama bunları karşılaştıramıyoruz. Bu,fizik tarihinde karşılaşılmamış bir durum. Kapana,geçici olarak kıstırıldık;bir hesaplama yöntemi bulamıyoruz. Bütün küçük oklar çığ gibi üstümüze yığıldı kaldı.(s: 141).

Kuramla hesap yapmakta çektiğimiz zorluklara rağmen kuantum renkdinamiğine(lor ve tutçuların yeğin etkileşmeleri) ilişkin bazı şeylerin niteliklerini anlayabiliyoruz: Lorlardan oluşmuş nesnelerin “renkleri” hep nötrdür. Üç lorlu grupların her “renk”ten bir loru; lor-karşıtlor çiftlerinin ise kırmızı-karşıtkırmızı,yeşil-karşıtyeşil veya mavi-karşıtmavi olma genlikleri aynıdır. Lorların niçin tek başlarına parçacıklar olarak ortaya çıkamadıklarını da;yani,niçin bir çekirdek bir porotonla dövülürken ne kadar yüksek enerji kullanılırsa kullanılsın,tek başına lorlar çıkacağına mezon ve baryon püskürükleri (lor-karşıtlor çiftleri ve üçlü lor grupları) görüldüğünü anlıyoruz.

Kuantum renkdinamiği ve kuantum elektrodinamiği fiziğin tümü değildir. Bunlara göre bir lor,”çeşnisini” değiştiremez: bir kez u loruysa hep u loru ya da bir kez d loruysa hep de lorudur. Ama doğa kimi zaman farklı davranıyor. Etkisini yavaş gösteren bir radyoaktiflik biçimi vardır: nükleer reaktörlerden sızacağından korkulan cins. Buna beta bozunması denir. Bir nötron ik d ve bir u tipi lordan oluştuğuna göre;asıl gerçekleşen,nötronun d tipi lorlarından birisinin bir u tipi lora dönüşmesidir. Bu şöyle oluşur: d loru,fotona benzer yeni bir nesne salar.W adı verilen bu nesnenin elektronla ve diğer yeni nesne olan karşıtnötrino ile bağlaşımı vardır. Karşıtnötrino,o zaman da ters yönde giden nötrinodur. Nötrino (elektronlar ve lorlar gibi) bir diğer 1/2 spinli parçacıktır;ama bunun kütlesi ve yükü yoktur(fotonla etkileşmez). Bu,tutçularla da etkileşmez;yalnızca W ile bağlaşır (Şekil 86).

W(foton ve tutçu gibi) spini 1 olan bir parçacıktır. Bu bir lorun “çeşnisi”ni değiştirir ve yükünü alır. Yükü -1/3 olan d,yükü +2/3 olan u’ya dönüşür;fark -1′dir.W^- ,-1 (karşıtparçacığı W⁺ da +1) kadar yük aldığı için fotonla da bağdaşır. Beta (s:143) bozunması fotonlarla elektronların etkileşmelerinden çok daha uzun zaman alır. Bu yüzden W’nin kütlesi,foton ve tutçuların aksine çok büyük olmalıdır(80 000 Mev kadar).Kütlesi bu kadar büyük olan bir taneciği serbest bırakmak için çok yüksek enerji gerektiğinden W’yi de tek başına görmek mümkün olmadı(Dip not: Bu konferanslardan sonra W’yi kendi başına üretecek kadar yüksek enerjilere erişildi ve kuramın öngördüğü değere çok yakın olarak ölçüldü).

Yüksüz bir W olarak düşünebileceğimiz bir tanecik daha var. Z⁰ dediğimiz bu tanecik bir lorun yükünü değiştiremez ama; bir d loru,bir u loru,bir elektron veya bir nötrinoyla bağlaşabilir (Şekil 87) Bu etkileşmeye yanıltıcı bir adla “nötr akım” denilir. Bu, birkaç yıl önce keşfedildiğinde epeyce heyecan uyandırmıştı.

Üç tür W arasında üçlü bir bağlaşma söz konusu olursa (Şekil 88) W’lerin kuramı çok hoş ve derli toplu olur. W’lerin bağlaşma sabiti elektronunkine çok yakın olup b cıvarındadır. Bu yüzden üç W’nin ve fotonun aynı şeyin değişik görünüşleri olmaları mümkündür. Stephen Weinberg ve Abdus Salam kuantum elektrodinamiğini zayıf etkileşmeler”le (W’lerle yapılan etkileşmeler) aynı kuantal kuram içinde birleştirmeye (s: 144) uğraştılar ve başardılar.Ama buldukları sonuçları incelerseniz,deyim yerindeyse ek yerini görebilirsiniz. Foton ve üç W’nin bir şekilde bağlantılı oldukları apaaçık;ama bugün anladığımız kadarıyla bağlantıyı açık olarak görmek zordur. Kuramların “dikiş yerlerini” hala görebilirsiniz. Bunlar, bağlantıların daha güzel ve dolaysıyla daha doğru olmasını sağlayacak kadar düzgünleştirilememiştir.

İşte son durum: kuantum kuramının üç ana etkileşme türü vardır: lorlar ve tutçuların “yeğin etkileşmeleri”,W’lerin “zayıf etkileşmeleri” ve fotonların “elektriksel etkileşmeleri”. Dünyadaki yegane parçacıklar,(bu kurama göre) lorlar (her biri üç “renkli”,d ve u “çeşni”lerinde),tutçular (K,Y ve M’nin sekizli karışımında),W’ler (± 1 ve 0 yüklü),nötrinolar elektronlar ve fotonlar; altı değişik türden yirmi kadar farklı parçacık ve bunların karşıtlarıdır. Hiç fena değil-yirmi kadar farklı parçacık- ancak, hepsi bununla bitmiyor.

Çekirdekler gittikçe daha yüksek enerjili protonlarla djövüldükçe ortaya yeni parçacıklar çıkıp durdu. Bu parçacıklardan biri müondur. Bu, her bakımdan elektronun tamamıyla aynı olup yalnızca kütlesi çok fazla-elektronun 0.511 Mev’ine karşılık 105.8 MeV;yahut 206 katı kadar. Olan sanki Tanrı’nın bir de kütle için değişik bir sayı denemesi istemesi gibi. Müon’un tüm özellikleri kuantum elektrodinamiği kuramıyla (s: 145) açıklanabilir;bağlaşma sabiti b aynı,E(A,B) alnı, sadece n için farklı bir değer koyacaksınız.[ Müonun manyetik momenti çok keskin olarak ölçülmüştür. Değeri 1.001165924 (son rakamda 3 kadar belirizlikle) olarak bulunmuştur. Elektronunki ise 1,00115965221 (son rakamda 3 kadar belirsizlik) kadardir. Muonun manyetik momentinin elektronunkinden nicin azicik daha buyuk oldugunu merak edebilirsiniz. Cizdigimiz diyagramlardan birisinde elektronun saldigi fotonlardan birisi pozitron-elektron ciftine cozuluyordu (sekil 89). Salinan fotonun elektron-pozitron ciftinden daha agir olan bir muon-karsitmuon cifti olusturmak icin kucuk bir genligi vardir. Bu olgu simetrisizdir; cunku muon bir foton saldiginda, bu foton elektron-pozitron cifti yaparsa bu asil muondan daha hafiftir. Kuantum elektrodinamigi kurami, muonun her elektriksel ozelligini elektronunki kadar keskinlikle anlatabilir.))

Kütlesi elektronunkinden 200 kat kadar daha büyük oldugu için muonun “saat ibresi” elektronunkinden 200 kez daha hızlı döner. Bu bize kuantum elektrodinamiğini daha önce yapabildigimizden 200 kez daha küçük uzaklıklarda deneme olanagı verdi. Yine de bu uzaklık, kuramin sonsuzluklarla basi derde girecegi uzakliklardan, en az seksen ondalik hane daha buyuktur (sayfa 131′deki dipnota bakınız).

Bir elektronun, bir W ile baglasabilecegini öğrenmiştik (Sekil 85). Bir d loru, bir W salarak bir U loruna donustugunde, bu W bir elektron yerine bir muonla bağlaşabilir mi? Evet (Sekil 90). Peki karsit notrinoyla? W’nun muonla bağlaşması halinde, adina mu notrinosu denilen bir parcacik, olagan yani elektron notrinosunun yerine gecer. Boylece parcaciklar tablomuzun, elektron ve notrinonun yanında iki ek parçacığı oldu: muon ve mu- nötrinosu.

Lorlardan ne haber? Çoktan beri u ve d’den daha ağır lorlardan oluşması gereken parçacıklar bilinmektedir. Bu yüzden temel parçacıklar listesine s lorları* da eklenmişti. S lorunun 200 MeV kadar bir kutlesi vardir; bunu u ve d lorunun 10 MeV kadar olan kutleleriyle karsilastirmaliyiz.

Yıllarca yalnız üç lor “çeşnisi” –u, d ve s– olduğunu sanıyorduk. Derken 1974′te psi mezonu denilen yeni bir parçacık keşfedildi ama bu, eldeki üç lordan yapılamıyordu. Yine yerinde bir kuramsal düşünceyle dördüncü bir lor olması zaten beklenmekteydi. Bu, s loruna W ile, tipki u ve d’nin yaptığı gibi baglaşmalıydı (Şekil 91). Bu lorun “çeşni”sine c denir. Bu adin ne amaçla konduğunu size söyleyecek cesareti bulamıyorum ama gazetelerde okumuş olmalısınız. İsimler gittikce beter oluyor.*

Parçacıkların böylesine ayni özellikler ama artan kütlelerle tekrarlanması bütünüyle esrar perdesi altındadır. Düzenlenmedeki bu garip tekrarlanma ne olsa gerek? Profesör Isadore Rabi’nin muon keşfedildiğinde dedigi gibi ” kim ısmarladı bunu?”.

Son zamanlarda liste yeniden tekrarlanmaya başladı. Daha yüksek enerjilere çıktıkca, doga bu parcaciklari sanki ustummuze yigiyor. Size bunlardan soz ediyorum cunku gercekte dunyanin nasil karmasik gorundugunu anlamanizi istiyorum. Dunyadaki olaylarin %99′unu elektron ve fotonlarla çözebildigimize göre size, kalan %1′in de çozülmesi için yalnızca %1 kadar yeni parcacik gerekecegi izlenimini vermem cok yaniltici olurdu. Oysa bu kalan %1′I aciklayabilmek icin on bes-yirmi kat daha cok ek parcacik gerekmekte.

Işte yine başlıyoruz: deneylerde kullanilan daha da yuksek enerjilerle, daha da agir, “tau” denilen elektron bulundu; bunun kutlesi 1 800 MeV; iki proton kadar agir. Bir tau notrinosu bulunmasi da bekleniyor. Şimdi de, bulunan tuhaf bir parçacık yeni bir lor “çeşnisi”ne işaret etmekte. Bu kez buna “b” deniyor.* Yükü -1/3 (Şekil 92). Şimdi sizin bir an için temel kuramlarla uğraşan klas bir fizikci olmanızı ve yeni bir şeyi önceden önsöymenizi bekliyorum: yeni bir lor çeşnisi bulunacak, adına “……” amacıyla “……” denilecek; yükü … kadar, kütlesi de … olacak ve kesinlikle, bunun bulunacağının dogru bir beklenti oldugunu umuyoruz 7.

Bu arada, bu döngünün yine tekrarlanıp tekrarlanmayacagini gormek icin deneyler yapilagelmektedir. Bu siralarda tau’dan daha agir elektronlar aramak icin aygitlar yapilmakta.

Eğer beklenen parçacığınn kütlesi 100 000 MeV kadarsa bunu üretemeyecekler; 40 000 MeV kadarsa belki üretebilecekler.

Böylesine, tekrarlanan döngüler gibi gizemler, kuramsal fizikçi olmayı çok ilginç kılmakta. Doğa bize böyle harika bulmacalar veriyor. Elektronu niçin kütlesinin 206 ve 3640 katında tekrarlıyor?

Parcaciklarla ilgili seyleri kesinlikle tamamlamak icin son bir sozum var. Bir d lorunun, bir W ile baglasip u loruna donusurken, bunun yerine bir s loruna donusmek icin kucuk; b’ye donusmek icin ise daha da kucuk bir genligi vardir (Şekil 93). Böylece W, azıcık “isleri altüst eder” ve lorların tablonun bir sütunundan diğerine geçmesine yol açar. Lorlarin baska tur bir lora donusmek icin genliklerinde boyle bagil oranlarin nicin bulundugu hiç mi hiç bilinmiyor.

İşte kuantum fiziğinin geri kalanına ilişkin her şey bunlar. Berbat bir karmaşa. Diyebilirsiniz ki fizik kendisini umutsuz bir çorbaya cevirmiş. Ama bu hep böyle olmuştur. Doga hep korkunc bir çorba gibi gorunmus olsa da ilerledikce bazi izler bulup kuramları oluşturduk. Zamanla belli bir açıklık gelip işleri basitleştiriyor. Şimdi gösterdiğim karmaşa, on yıl önce yapmak zorunda kalacağımdan cok daha azdır: Size dört yüzden fazla parçacığı anlatmam gerekecekti. Bir de bu yüzyılın ballarındaki kargaşayı düşünün: ısı, manyetizma, elektrik, ışık, X-ışınları, morötesi ışınlar, kırıcı indisler, yansıma katsayıları ve çeşitli nesnelerin diğer özellikleri ve düşünün ki bütün bunları o zamandan beri kuantum elektrodinamiği içinde tek bir kuram olarak bir araya getirebilmişiz.

Bir noktayı daha vurgulamak istiyorum. Fiziğin geri kalanina ilişkin kuramların hepsi kuantum elektrodinamiği kuramına çok benzer: hepsinde 1/2 spinli nesneler (elektronlar ve lorlar gibi), 1 spinli nesneler (fotonlar, tutcular ve W’lar gibi) bir olayin olasiliginin, bir okun uzunluğunun karesiyle verildiği bir genlikler çerçevesinde etkileşir. Niye fizik kuramlarının tümü, yapılarında bu kadar birbirine benziyor?

Birçok durum olabilir. Birincisi fizikçilerin hayal gücünün sınırlılığı:yeni bir olgu gördüğümüzde bunu halen bildiğimiz bir çerçeveye uydurmak isteriz;yeteri kadar deney yapmadan da işe yaramadığını bilemeyiz. Yani sersem bir fizikçi 1983 yılında UCLA’da bir konferans verirken “Her şey böyle işliyor,bakın kuramlar nasıl harika bir şekilde birbirine benziyor” demişse bu,doğanın gerçekten hep buna benzer olduğundan değil;fizikçilerin tekrar tekrar yalnız aynı melun şeyi düşünebildiklerinden dolayıdır.

Diğer bir durum ise gerçekten aynı melun şeyin tekrarlanıp durması,yani doğanın işleri gerçekleştirmek için yalnız bir tek yolu olmasıdır. Doğa,öyküsünü zaman zaman tekrarlar.

Üçüncü oluşa göre her şeyin benzer görünmesi bunların, olayların temelinde yatan büyük bir tablonun değişik görünümleri olmasıdır;tıpkı bütünün,aynı elin parmakları gibi değişik görünen parçalara bölünebilmesi gibi. Birçok fizikçi,her şeyi bir tek irikıyım modelde birleştirecek muazzam bir tabloyu bir araya getirmeye uğraşmakta. Bu çok keyifli bir uğraşsa da bugün için,hiçbir kuramcı bu muazzam tablonun ne olacağı konusunda bir diğeriyle analaşamamaktadır. Bu spekülatif (s: 152) kuramların çoğunun,sizin bir t lorunun varlığına ilişkin yaptığınız tahminden daha derin bir anlam taşımadığını söylerken yalnız azıcık abartmış olurum. Ayrıca sizi temin ederim ki kuramcılar t lorunun kütlesini kestirmekte sizden daha başarılı değildir.

Örneğin görünüşe göre elektron,nötrino, d loru ve u loru hep aynı takımdalar;gerçekten ilk ikisinin W ile bağlaşması son ikisininki gibidir.Şimdilerde düşünülen,bir lorun yalnız “renk” ya da “çeşni” değiştirebileceğidir.Ama belki de bir lor, daha keşfedilmemiş bir parçacıkla bağlaşarak bir nötrinoya bozunabilir. Hoş bir fikir. Peki neye yol açabilir? Bu, protonların kararlı olmayacağı anlamına gelir.

Birisi bir kuram kotarıyor ve proton kararsızdır diyor. Bir hessap yapıyorlar ve evrende artık hiçbir proton kalmamış olması gerektiğini buluyorlar. Bunun üzerine sayılar kurcalanarak,yeni parçacığa biraz fazla kütle koyup,uzun çabalardan sonra öngördükleri bozunma hızının,içinde protonun bozunamadığı ölçülen en son süreden biraz daha yavaş çıkmasını sağlıyorlar.

Yeni bir deneyle proton biraz daha dikkatli ölçülünce,kuramlar ayarlanarak bu basıkın da üstesinden gelinir. En son deneyler,protonun,kuramların en son dediğinden beş kat daha yavaş bile bozunmadığını göstermekte. Ne oldu sanıyorsunuz? Anka kuşu gene küllerin arasından,daha da keskin deneylerle sınanabilecek yeni kuram değişiklikleriyle çıktı. Protonun bozunmadığını kanıtlamak zordur.

Bu konferansların hiçbirinde kütleçekimi üzerinde durmadım. Bunun sebebi cisimler arasındaki kütleçekimi etkisinin aşırı derecede küçük olmasıdır: bu iki elektron arasındaki elektrik kuvvetinden 1′i izleyen 40 (belki de 41) sıfırlı sayı kadar daha zayıftır. Madde içinde,elektrik kuvvetinin hemen hepsi, elektronları atomlarının çekirdeklerine bağlamak için harcanıp artı ve eksilerin büyük bir incelikle dengelenerek birbirini yok ettiği bir karışım oluşur. Ama kütle çekiminde yegane kuvvet çekici olup atomlar eklendikçe büyür ve en sonunda (s: 153) kendimiz gibi kocaman kütlelere geldiğimizde çekimin etkilerini- gezgenlerde, kendimizde vb cisimlerde- ölçmeye başlayabiliriz.

Kütleçekimi kuvveti diğer etkileşimlerin hepsinden çok daha zayıf olduğundan,kütle çekiminin bir kuantal kuramının gerektireceği duyarlılığa yeterince sahip bir deney yapmak bugün için olanaksızdır(Einstein ve diğerleri kütleçikimiyle birleştirmeye uğraştıklarında,her iki kuram da klasik yaklaşıklıklardı. Başka deyişle bunlar yanlıştı. Kuramların ikisi de bugün çok gerekli olduğunu anladığımız genlikler çerçevesine sahip değildi). Bu etkileşmeleri sınamanın bir yolu yoksa da kütle çekiminin “gravitonlar” (bunlar,”2 spinli” denilen yeni bir kutuplanma sınıfına girer) ve diğer temel parçacıklar (kimileri 3/2 spinli) içeren kuantal kuramları bulunmaktadır. Bu kuramların en iyileri,bulduğumuz parçacıkları göstermezken bir sürü yeni parçacık icat ediyor. Kütleçekiminin kuantal kuramlarının da bağlaşmalı terimlerinde sonsuzluklar vardır; ama kuantum elektrodinamiğini sonsuzluktan kurtarmakta başarılı olan “çılgınca süreç”,bunları kütleçikiminde yok edememektedir. Yani sadece kütleçekiminin geçerliliğini sınayacak deneyler değil,makul bir kuramımız da yok.

Bu öykünün tümü boyunca özellikle tatmin edici olmayan bir nokta kaldı: gözlenen parçacıkları kütleleri olan m. Bu sayıları uygun bir şekilde açıklayabilecek hiçbir kuram yoktur. Bu sayıları her kuramın içinde kullanıyoruz;ama ne olduklarını da,nereden geldiklerini de anlamıyoruz. Temel bir bakış noktasından bunun çok ilginç ve ciddi bir problem olduğuna inanıyorum.

Eğer yeni parçacıklara ilişkin bütün bu spekülasyonlar sizi bunalttıysa özür dilerim. Ama fiziğin geri kalanına ilişkin anlattıklarımı,bu yasaların,genlikleri çerçevesi,hesaplanacak etkileşmeleri gösteren diyagramlar vb gibi nitelikleri açısından iyi bir kuramın en iyi örneği olan kuantum elektrodinamiğininkine benzer özellikleri bulunduğunu göstermek istedim.

Richard Philip Feynman (1983),

Kuantum Elektrodinamiği, Nar yayınları (1993 )

Çeviren: Ömür Akyüz, s: 134-154)

Omurgasız bir canlı türü olan su ayıları, ıslak liken ve yosunların üzerinde bulunabiliyor. Bu canlılar, kurudukları zaman bile yıllar sonra tekrar hayata dönebiliyor.

Kuru su ayıları, Eylül 2007 yılında uzaya gönderilen Avrupa Uzay Ajansı’nın FOTON-M3 isimli uzay aracına yerleştirildi ve uzayın sert koşullarına maruz bırakıldı. Aracın dönüşünün ardından incelenen örneklerin çoğunun aşırı sıcaklık ve oksijensiz ortamdan zarar görmedikleri, bazı bireylerin ise ölümcül düzeydeki mor ötesi ışınlardan etkilenmediği ve üremeye devam ettikleri gözlendi.

Konu hakkında araştırmalarını yayınlayan Ingemar Jönsson (Kristianstad Üniversitesi), bulguların arasında en ilginç olanın, bu canlıların mor ötesi ışınlara olan direnci olduğunu belirtiyor. Mor ötesi ışınlar yanıklara sebep oluyor ve hücrenin genetik bilgilerine zarar veriyor. Bu canlıların, aşırı dozdaki ışınlara nasıl dayanabildikleri ise hala bilinmiyor.

Derleyen: Sinan Erdem
Kaynak: http://www.sciencedaily.com/releases/2008/09/080908135906.htm

Karbon nanotüpleri 10-9 metrelik kalınlıklarıyla bir saç telinden daha incedirler, uzunlukları ise bir milimetreden daha kısadır. Fakat bu inceliklerine rağmen çok güçlü ve serttirler. Uygun şekilde üretilirlerse mükemmel iletkenler olarak da kullanılabilirler.

Nanocomp, Amerika Birleşik Devletleri’nden bir şirket, işte bu nanotüplerden tabakalar oluşturuyor. 30 nanometre yarıçapında, her biri bir kaç düzine nanotüpten oluşan tomarlar hazırlanıyor, bu tomarlar dönen tamburlar üzerine alınıyor ve saatler süren bir bekleyişin ardından tabakalar oluşuyor. Tüpler arasındaki güçlü elektrostatik güçler tomarları bir arada tutuyor. Oluşan tabaka daha sonra tamburlardan kesilerek ayrılıyor.

Şimdiye dek oluşturulan en büyük tabaka 1 metre × 2 metre ölçülerinde, 1017’den fazla (yüz katrilyon) nanotüp içeriyor. Daha önce de nanotüplerden oldukça uzun parçalar yapılmıştı ancak, enleri 5 santimetre civarındaydı. Nanocomp ürettikleri tabakalarda bir ebat sınırlaması olmadığını söylüyor, ’Piyasa şartlarına ve isteğe göre istediğimiz büyüklükte tabaka üretebiliriz.’ diyorlar.

Üretilen bu tabaka olağanüstü bir güce sahip: 200-1,000 megapaskal arasında basınca karşı koyabiliyor. Paslanmaz çelik için bu değer 700 megapaskaldır. Nanotüplerden yapılan bu tabakalar aynı zamanda oldukça hafifler. Özkütleleri 0,2 g/cm3 ila 0,3 g/cm3 arasında. Aynı zamanda esneyebiliyorlar, kâğıt gibi katlanabiliyorlar ve makasla kesiliyorlar.

Nanotüplerden yapılan bu tabakalar havacılıkta kullanıma epeyce elverişli: Uçakların kaplamasında kullanılabilir veya hassas elektronik cihazları yıldırımlarda korumak üzere iletken kalkan olarak kullanılabilir. Havacılığın dışında da kullanım alanları olabilir, nanotüp tabakalar küçük elektronik aletleri elektromanyetik parazitlerden koruyabilir.

Uzay Asansörü: Yaklaştık mı?

Bazılarınız “karbon nanotüp” terimini, geçmiş yıllarda “uzaya asansörle çıkmak” konulu yazılarda ve belgesellerde görmüşsünüzdür. Süper-güçlü, süper-hafif bir halata ihtiyaç duyan bu sistem için düşünülen en iyi malzeme hep karbon nanotüpler olmuştur. Dünya yörüngesine çıkıp inebilen asansörün, Dünya yüzeyi ile sabit konumlu bir yörünge arasında malzeme taşıyabilmesi planlanıyor bu mega-yapı projesinde. Bu fikrin hiç de yeni olmadığını da hemen belirtelim. 1895 yılında, Eyfel Kulesi’nden esinlenen Rus bilim adam Konstantin Tsiolkovsky, 35,790 km yüksekliğinde bir kule ile sabit konumlu yörüngeye ulaşmanın hayallerini kurar.

Roket kullanmaksızın yörüngeye aygıtlar yerleştirilebilecek bu göksel asansörün yapımını desteklemek için yarışmalar da düzenleniyor. Her sene düzenlenen bu yarışmaya, geçen sene Nanocomp’un ürettiği malzeme de katılmış. DeltaX takımının asansörünün kablosu bu malzemeden yapılmış. Ancak, asansör ipi maalesef kopmuş.

Uzay asansörü yapımında kullanılan karbon nanotüplerinin çok geniş değil, bir kurdele gibi uzun olması gerekiyor. Ancak yine de bu alanda çalışanlar geniş tabakaların üretimini heyecanla karşılıyorlar. Bunu, alandaki gelişmenin ne kadar ilerlediğinin bir göstergesi olarak kabul ediyorlar.

Derleyen: Özden Hanoğlu
Haber tarihi: 27 Şubat 2008
Kaynak: http://www.nature.com/news/2008/080227/full/news.2008.629.html

http://www.spaceward.org

TÜBİTAK’tan yapılan yazılı açıklamada, “Ulusal Savunma için Ulusal Ar-Ge” sloganıyla çalışmalarını yürüten TÜBİTAK SAGE’nin, savunma sanayi alanında önemli projelere imza atmaya devam ettiği belirtildi.

TÜBİTAK SAGE’nin, uçaktan atılan bombalara güdüm yeteneği kazandıran Hassas Güdüm Kiti (HGK) geliştirdiği bildirilen açıklamada, “HGK, 2000 lb Mk-84 genel maksat bombalarını akıllı bombalara dönüştürüyor. Böylece mevcut bombalar, her tür hava koşulunda, uzak bir mesafeden atıldığında bile, yüksek hassasiyetli vuruş yeteneği kazanıyor. Bu da uçakların tehlikeli bölgeye yaklaşmadan, güvenli bir şekilde görevlerini tamamlamalarını sağlıyor” denildi.

Açıklamada, SAGE’nin temel görevinin, savunma sistemlerinin temel araştırmasından ve kavramsal tasarımından başlayarak, bu sistemlerin mühendislik ve prototip üretimlerini içeren araştırma ve geliştirme faaliyetlerini yürütmek olduğu belirtilerek, projelerin çoğunun ilgili sanayi kuruluşları ile ortak olarak yürütüldüğü ifade edildi.

ULUSAL SAVUNMADA HAYATİ ÖNEME SAHİP

Açıklamada, dünyada sayılı ülkenin sahip olduğu ve ulusal savunmada stratejik önem taşıyan ısıl pil teknolojisinin, TÜBİTAK SAGE’de tasarlanıp üretildiği bildirildi.

SAGE Isıl Pil Tasarım Altyapısı’nda tasarlanıp üretilen teknoloji sayesinde bugüne kadar yurt dışından temin edilen ısıl pillerin maliyetinin düşeceği belirtilen açıklamada, ülke savunmasına ilişkin stratejik bilgilerin yurt dışına çıkmasının da önleneceği kaydedildi.

Açıklamada, şu bilgilere yer verildi:

“Isıl pillerin yurt dışından satın alınması durumunda, bu pillerin kullanılacağı askeri mühimmat ve silah sistemlerine ilişkin bilgilerin tedarikçilerle paylaşılması gerekiyordu. ‘Ulusal Savunma İçin Ulusal Ar-Ge’ sloganıyla çalışmalarını yürüten TÜBİTAK SAGE’de kurulan Isıl Pil Tasarım Altyapısı’nda, ülkemizin ihtiyacını karşılayacak ölçüde ısıl pil tasarlanıp üretilebilmesi hedefleniyor.

Bu teknoloji ile öncelikli olarak Hassas Güdüm Kiti güç gereksinimini karşılayacak ısıl piller geliştirildi. TÜBİTAK SAGE’de geliştirilen ısıl piller, askeri mühimmatın akım ve voltaj gereksinimlerini, tüm çevresel koşullarda sağlayabiliyor.”

TÜBİTAK SAGE’nin geliştirdiği HGK ve ısıl pil teknolojisi bugün İstanbul Beylikdüzü’nde başlayan İDEF 9. Uluslararası Savunma Sanayi Fuarı’nda da tanıtılıyor.

ABD Kaliforniya Üniversitesi’nden Doç. Dr. Michel Maharbiz’le ekibi kablosuz yayımlanan kontrol sinyallerini alabilen ve çok küçük olan bir donanım geliştirmiş. Araştırmacılar bu donanımın, elektrik sinyallerini elektrotlar yardımıyla böceğe ileterek havalanmasını, sağa ya da sola dönmesini ve havada asılı kalmasını sağladığını söylüyorlar. Araştırmayı Gelişmiş Savunma Araştırmaları Ajansı (DARPA) desteklemiş. Arama/kurtarma çalışmaları gibi gözetleme gerektiren işlerde siber böceklerin kullanılabileceği düşünülüyor.

Uzaktan kumandalı mikro uçuş makineleri üretme çalışmalarında üç tip üzerinde çalışılıyor. Bunlardan ilki uçaklarınki gibi sabit kanatları olan modeller. İkincisiyse helikopterler gibi dönen kanatlı modeller. Son tipse kuşlar ve böcekler gibi kanat çırparak ilerleyenler. Üçüncü tip mikro uçuş makineleri üzerinde çalışanlar çoğunlukla kuşların ve böceklerin uçuş mekaniklerini inceleyerek benzer tasarımlar yapma yoluna gidiyorlar.

Uçabilen tüm böcekler gibi altın böcekleri de uçuş konusunda ustalaşmışlardır. Görme sistemleri ve diğer duyularından gelen bilgileri birleştirerek havada hareket ederler ve bunu yaparken de mümkün olan en az enerjiyi harcarlar. Doç. Dr. Maharbiz böceklerin geliştirdikleri tüm bu sistemleri çözüp yeniden oluşturmak yerine var olan sistemi kullanmayı seçmiş. Altın böceğinin sinir sistemlerine aygıtlar yardımıyla sinyaller göndererek böcek ve makine karışımı sibernetik böcekler oluşturmuş. Doç. Dr. Maharbiz ve grubu daha önce de sibernetik böcekler yaratmış, son araştırmaları kablosuz kontrol sistemiyle bunlardan ayrılıyor.

Böcek üzerine yerleştirilen donanım bir hazır mikroişlemci, bir radyo alıcısı, bir pil, bir devre levhası, böceğin optik loblarına ve uçuşunu kontrol eden kaslarına bağlı altı elektrottan oluşuyor. Uçuş kontrolleri kablosuz yayınlanıyor, böcek üzerindeki radyo alıcısı bu kontrolleri algılıyor. Optik loblarına yerleştirmiş elektrotlara dalgalı elektriksel sinyaller göndererek böceğin havalanması sağlanıyor. Kısa ve tek bir elektrik sinyaliyse uçuşu durduruyor. Sağ ya da sol temel uçuş kaslarına gönderilen sinyaller de böceğin uçuş sırasında sağa ya da sola dönmesini sağlıyor.

Altın böceğinin uçuşunun nasıl kontrol edildiğini gösteren bir videoya bu bağlantıdan ulaşabilirsiniz: http://www.technologyreview.com/video/’vid=217&a=f

Daha önce başka araştırmacılar tarafından böcek uçuşu kontrol araştırmalarında güveler kullanılmıştı. Onlarla karşılaştırıldığında dev altın böceklerinin bazı avantajları var: Büyüklüğü üzerlerine daha fazla yük taşıyabilmesini sağlıyor. Ayrıca, güvelerle karşılaştırıldığında altın böceklerinin uçuşunu kontrol etmek daha kolay. Güvenin kanat çırpmaya devam etmesini sağlamak için devamlı sinyal göndermek gerekirken altın böceklerinde uçuşu başlatmak yetiyor.

Araştırmanın gerçekleşebilmesinde mikro elektronik endüstrisindeki gelişmelerle mikro işlemcilerin ve pillerin küçülebilmiş olmasının da etkisi büyük.

Derleyen: Özden Hanoğlu
Kaynak: http://www.technologyreview.com/computing/22039/’nlid=1733&a=f
Haber Tarihi: 29 Ocak 2009
Fotoğraf: Michel Maharbiz

Katılımın tamamen ücretsiz olduğu ve yenilikçi, ilgi çekici seminerlerden faydalanabilen genç beyinlere sertifikaların verileceği İTÜRO 2009’da ayrıca söyleşiler, Türkiye’de robotiği sorgulayan, sorunlara çözüm üretmeye çalışan paneller ve ilgi çekici sergiler ziyaretçileri bekliyor olacak.

Her geçen yıl medyada kendine daha fazla yer bulan İTÜRO’ya, bu yıl da medyanın büyük ilgi göstermesi bekleniyor. Amaçlarından biri de Türkiye’deki üniversite ve lise öğrencilerinin yaptıkları bilimsel çalışmaların destek görmesini sağlamak ve değerlendirilmesi için fırsat oluşturmak olan İTÜRO, böylece genç beyinlere kendilerini tüm Türkiye’ye tanıtma olanağı da sağlamış oluyor.

Ayrıntılı bilgi ve program için:
www.ituro.org

Resimde gösterilen şematik canlandırmada, mikrofiber-nanokablolardan yapılmış nanojeneratör görülüyor.

Araştırmacılar, düşük frekanslı titreşimlerle enerji üretebilen nanojeneratörler geliştirilebileceğini açıkladı.

Basit vücut hareketleri, kan akışı veya çok hafif şekilde esen rüzgar gelecekte bir gün kişisel müzik oynatıcıları, cep telefonları gibi teknolojik cihazlara enerji sağlamak için kullanılabilir.

Salt Lake City’de düzenlenen 237. Amerikan Kimya Topluluğu buluşmasında Georgia’lı bilim adamlarının tanıttığı nanojeneratör teknolojisi, beden hareketleri hatta damardan akan kanın yarattığı mekanik enerjiyi, birçok elektronik aletin pile ihtiyaç duymadan çalıştırabilecek elektrik enerjisine çevirebilecek.

“Bu araştırma savunma teknolojileri, çevre takibi, biyomedikal bilim ve hatta tüketici elektroniği için büyük etki yaratacak” şeklinde konuşan Georgia Teknoloji Enstitüsü profesörü Zhong Ling Wang, yeni “nanojeneratör”ün sayısız uygulamayla elektronik cihazların çalışmasına olanak tanıyabileceğini ifade ediyor.

Araştırmacılar, nanojeneratörün hareket olan her yerde enerji üretebileceğini ifade ediyor. Kalp atışı, rüzgar, beden hareketleri gibi çok düşük frekanslı titreşimler üreten hareketleri  çinko oksit (ZnO) nanokablolar ile elektriğe çevirilebilecek. ZnO nanokablolar mekanik gerilim yaşadıklarında elektrik üretebiliyorlar. Bu kabloların çapı bir insan saçının çapının 1/5000′i kadarken Uzunlukları ise insan saçının 1/25′i boyutunda.

Proje ABD Enerji Bakanlığı’nın Savunma Amaçlı Gelişmiş Araştırma Projeleri İdaresi, ABD Milli Sağlık Enstitüsü ve ABD Milli Bilim Vakfı tarafından destekleniyor.

ntvmsnbc

Bilkent Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma Merkezi’nde (NANOTAM), görüntü veren ve kayıt yapan DVD’lerin kapasitelerini günümüzdekinden binlerce kat arttıracak yeni bir teknoloji geliştirildi.

Bilkent Üniversitesi NANOTAM Başkanı Prof. Dr. Ekmel Özbay’ın başkanlığında doktora öğrencileri Özgür Attila Çakmak ve Koray Aydın tarafından geliştirilen nanoteknoloji tabanlı meta malzemeler, yeni nesil DVD’lere uygulanırsa, bir DVD’ye binlerce filmin kaydedilmesi mümkün olacak.

Yeni teknoloji, dünyanın en prestijli bilim dergilerinden ”Physical Review Letters” dergisinde yayımlandı.

Prof. Dr. Özbay, çalışmayla ilgili yaptığı açıklamada, DVD teknolojisinde kullanılan temel prensibin DVD yüzeyine uygulanan ışığın bilgiyi yazmasına ve okumasına bağlı olduğunu ve bu durumda bir DVD’ye daha fazla bilgi yazmak için ışığın mümkün olduğunca küçük bir noktaya odaklanması gerektiğini anlattı.

Fizik kurallarına göre ışığın dalga boyundan daha küçük boyutlarda odaklanamadığını belirten Özbay, bu nedenle günümüzün en yüksek kapasiteli Blu-Ray DVD’lerinde bile elde edilebilecek en yüksek saklama kapasitesinin bu ”doğa kanunu” ile sınırlı olduğunu belirtti.

Bilkent Üniversitesi NANOTAM’da geliştirilen metamalzemelerin doğada rastlanmayan özelliklere sahip olduklarını dile getiren Özbay, şöyle konuştu:

”Bu anlamda ’sihirli’ olarak da nitelendirilen metamalzemeleri kullanarak dalgaboyundan çok daha küçük bir alandan geçen ışık miktarını binlerce kat arttırabilen yeni bir teknoloji geliştirdik. Bu yeni teknoloji sayesinde dijital bilgiler DVD’lere çok daha küçük alanlara yazılabilecek ve var olan bilgi depolama kapasiteleri binlerce kat arttılabilecek.”

”TEKNOLOJİ BÜYÜK YANKI UYANDIRDI”

Günümüzde 50-100 Gbyte ile sınırlı olan DVD kapasitelerinin en az bin kat arttırılabilecek bir teknolojiyi geliştirdiklerini bildiren Özbay, ”Yaptığımız bilimsel araştırmalar sonucunda ışığın doğadaki davranışını değiştirdik. Yani sihirli özelliklere sahip yeni bir nanomalzeme geliştirdik ve bu malzemeyi kullanarak ışığın çok küçük bir alandan geçebileceğini gösterdik. Dünyanın önemli dergileri arasında bulunan ‘Physical Review Letters’da yayımlanan bu çalışmamız bu konuda büyük yankı uyandırdı” diye konuştu.

Türkiye’de kullanılan tüm DVD’lerin okuyucu ve kayıt teknolojilerinin yurt dışı kaynaklı olduğunu anımsatan Özbay, ”Ne yazık ki şu aşamada geliştirdiğimiz bu teknolojiyi Türkiye’de değerlendirebilecek bir şirket bulunmuyor” dedi.

Prof. Dr. Ekmel Özbay, çalışmalarıyla süper DVD’lerin üretim yolunun açıldığını, böylelikle bir DVD’ye binlerce filmin aynı anda kaydedilebileceğini bildirdi.

ntvmsnbc

Klasik ve Kuantum Programcı (Neil Gershenfeld, Scientific America)

“If computers that you build are quantum, Then spies of all factions will want ‘em. Our codes will all fail, And they’ll read our email, Till we’ve crypto that’s quantum, and daunt ‘em.”

“Eğer inşa ettiğiniz bilgisayarlar kuantum bilgisayarları olurlarsa, bütün casuslar bunlardan edinmek isteyecekler. Bütün kodlarımız çözülecek ve e-mail’lerimizi okuyabilecekler. Ta ki biz kuantum şifreleri yazana ve onların gözlerini korkutana kadar”

Jennifer & Peter Shor

İçinde bulunduğumuz uygarlık meraklı insanoğlunun etrafında gözleyip kavrayabildiği, petrol, kuvvet ve enerji gibi, çeşitli fiziksel kaynaklardan yarar tesis etmesiyle gelişti. Bilgisayarın icadı ile birlikte karmaşık bilgi işleme süreçlerinin insan beyni dışına taşınabilmesi bilgiyi bu fiziksel kaynaklar listesine ekleyen en önemli adımlardan biri oldu. Bu yönde ilk adım Alman mühendis Konrad Zuse’nin 1941′de ilk bilgisayarı tasarlaması ile gerçekleşti. Zuse’nin tasarısını olanaklı kılan bilgi birikimi ise matematikçi, mühendis, ve filozof Charles Babbage’ın (1791-1871) erken fikirlerine kadar uzanır. Babbage’in şifre çözümüne yöntemsel yaklaşan ilk bilim adamı olma özelliğini de anımsamakta fayda var.

Bilgisayar teknolojisindeki muazzam gelişmeler, her geçen yıl önceki yıla nazaran iki kat daha küçük ve iki kat daha hızlı bilgisayarlarla tanışmamıza olanak sağlıyor. Günümüzde bilgisayar işlemcileri ve diğer sayısal tümleşik elektronik devrelerinin artık mikron altı boyutlarında tasarlanıp üretilebiliyor. Ama asıl ilginç olan, elinizin altındaki bu çok hızlı ve minik makinaların çalışma esaslarının, 18000 vakum tübü ve toplam 1000 km’ye varan kablo yığınıyla ağırlığı tonları bulan, ‘Gargantuan’ atalarınınkiyle temelde aynı oluşu. “Klasik Hesaplama” paradigması olarak da adlandırılan bu hesaplama kuramından ilk olarak 1936 yılında ünlü matematikçi Alan Turing söz eder. 1940′larda yine başka bir matematikçi olan John von Neumann Turing Makinası kuramını daha etraflıca çalışılır.

CMOS VLSI, 0.7u teknolojisi ile tasarlanmış, bir SRAM ünitesi (Bülent Özel, 1999)

Bilgisayar işlemcileri ve diğer sayısal tümleşik elektronik devrelerinin artık mikron altı boyutlarında tasarlanıp üretilmesi bize inanılmaz görünebilir. Ancak bilim adamları artık bir atom güruhunun etkileşimi esasına dayalı mantık kapılarının oluşumundan inşa edilmiş yeni nesil işlemciler öngörmekteler. Bilindiği gibi atomik düzeyde maddeler kuantum mekaniği yasalarınca etkileşirler ve bu tanecik yasaları bilgisayarımızdaki temel mantık kapılarının çalışma prensiplerini belirleyen klasik mekanik yasalarından oldukça farklıdırlar. Öyleyse, geleceğin öngörülen atomik boyuttaki mantık kapıları kuantum teknolojisince yeniden tasarlanır olabilmeli ki gelişmenin o merhalesinden fayda sağlayabilelim.

Burada asıl önemli olan kuantum teknolojisinin, dar bir silikon yüzeyine daha fazla sayıda bit sığdırabilme uğraşılarının veya yeni mikro işlemcilerin öncekilerin çalışma hızını katlayamama endişesinin ötesinde, tümüyle yeni hesaplama yöntemlerini destekliyor oluşundadır. Niteliksel olarak yeni algoritmalar yazabilmemize olanak sağlayan bu hesaplama paradigması taneciklerin davranış prensiplerinden ilham alır.

Richard Feynman, 1980′lerin başında, kuantum mekanik sistemlerin simulasyonunun her zaman çok fazla zaman ve bellek ihtiyacı doğurduğuna işaret etti. Üstelik bu gereksinimin kuantum değişkenlerinin doğrusal artışına üstel bir fonksiyonla eşlik ediyordu. Bilgisayarların hesaplama kapasitelerindeki muazzam genişlemeye olanak tanıyan olasılıklara ışık tutan da işte bu gözlem oldu. David Deutsch bu gözlemden yola çıkarak 1980′lerin sonunda Kuantum Turing Makinasını tanımladı.

Motivasyon

Farzedelim ki belli bir iş herhangi bir kuantum sisteminde on adımda gerçekleştiriliyor olsun, Feynman’ın gözlemlerinin doğruluğunu kabul ettiğimizde aynı işi ‘klasik’ bilgisayarlarımız belki bir milyon adımda taklit edebiliyor olacak. Buradan hareketle, kullandığımız ‘klasik’ bilgisayarla yaptığımız bazı çok büyük hesapların bir kuantum sisteminde sadece bir kaç adımda gerçekleşebileceğini söyleyebiliriz. Kuantum bilgisayarları Turing ve von Neumann’ın klasik hesaplama tasavvurlarını aşarak kuantum fiziği prensiplerine göre çalışırlar. Bu prensiplerdir ki bir kuantum bilgisayarına klasik bilgisyarlarda mümkün olamayan yeni hesaplama kapsamı ve alanı sağlayabilmektedir. Kuantum mekanik sistemlerinin bilgi işleme bilimi ile buluşması, bilgisayar bilimcilerine yeni ve çok güçlü bir hesaplama paradigması kurma fırsatı vermiştir.

Temel Farklılıklar

Bu açıdan klasik ve kuantum bilgisayarları arasındaki, aşağıda açıklamaya çalışacağımız, üç ana farkı kavramak kuantum bilgisayarlarının nasıl çalıştığını anlamamıza yardım eder umarız.

İlk temel farklılık iki sistemin bilgi işleme ünitelerinde gözlemlenir. Klasik bilgisayarlar en küçük bilgi saklama ve işleme birimi olan bit’lerden yapılandırılmıştır. Bu fiziksel birimler “0″ ve “1″ ile simgelediğimiz hallerden sadece birinde olabilirler. Kuantum bilgisayarları ise kübit’lerden oluşur. Kübitler fiziksel sistemler olarak klasik bilgisyar sistemlerindeki 0 ve 1 hallerine sahip olabilmekle beraber 0 ve 1 arasındaki sınırsız başka halleri de barındırırlar. Bu ara haller, çakışma (İng., superposition) halleri olarak adlandırılmaktadır. Bu ara hallerin varlığı sayesinde bir kübit, sıradan klasik bir bit’e oranla çok daha fazla bilgiyi aynı büyüklükteki fiziksel bir alana sığdırmamıza olanak sağlamaktadır.

Bit ve Kübit (www.qubit.org)

Klasik bilgisayarlar ve kuantum bilgisayarları arasındaki ikinci önemli farkı üzerlerinde icra edebileceğimiz mantıksal işlemlerin havsalası ve kapsamı belirlemektedir. Klasik bilgisayarlar ikili mantığa göre çalışırlar. Mesela, VE kapısı gibi mantık kapıları kullanıldığında girdi olarak iki bit alınır ve çıktı olarak sadece bir bit elde edilir. Kuantum mantık kapıları ise girdi olarak bir yada daha fazla kübit alır ve çıktı olarak bir ya da daha fazla kübit üretirler. Kübitlerin, klasik 0 ve 1 hallerine tekabül eden hallerde de bulunabildiklerini dikkate aldığımızda, onların klasik mantık kapılarına kolaylıkla öykünebileceklerini söyleyebiliriz. Hatta, klasik mantık kapılarının, daha genel olan, kuantum mantık kapılarının birer özel halleri olduğunu varsayabiliriz. Oysa, kübitlerde 0 ve 1 arasında başkaca çakışma ara hallerinin varlığı, olası kuantum mantık kapılarının havsalasını ve sayısını oldukça artırmaktadır. Sözgelimi, girdi olarak 0 ve 1 alıp tekabülen 0 ve 1 arasında farklı çakışma halleri üreten kuantum mantık kapıları kullanabiliriz. Böylesi bir kuantum mantık kapısının klasik bir sistemde hiç bir benzeri bulunmamaktadır. Kuantum mantık kapılarının bu genişletilmiş yelpazesinden faydalanıldığında kuantum bilgisayarları ile muhteşem bir bilgi işleme gücü başarılabilir.

Klasik bilgisayarlar ve Kuantum bilgisayarları arasındaki üçüncü önemli fark ise çalışan bir bilgisayarın hangi halde olduğunu öğrenmeye çalıştığımızda belirir. Klasik bir bilgisayarda istediğimiz an bilgisayardaki bitlerin hangi halde olduğunu tam doğrulukla öğrenebiliriz. Tuhaf belki, ama, bir kuantum bilgisayarının hangi halde olduğunu bilmek teorik olarak imkansızdır. Kuantum bilgisayarını oluşturan kübitlerde hangi çakışma halinin saklı tutulduğunu tam olarak belirleyemeyiz. Yani, bilgisayarın herhangi bir andaki hali hakkında sadece kısmi bir bilgiye sahip olabiliriz. Böylelikle, kuantum bilgisayarları için algoritma tasarlamak, bir taraftan kuantum mantık işlemlerinin ve hallerinin geniş yelpazesinden faydalanmaya çalışırken diğer taraftan bilgisayarın içindeki bilgiye erişim kısıtlılığı arasındaki hassas dengeyi tutturma uğraşı anlamına gelecektir.

Uygulamalar ve Sonuç

Kuantum bilgi işleme çalışmalarının tümü teorik olarak bir kuantum makinasının varlığı varsayımı üzerinden ilerlemektedir. Kuantum bilgisayarları ile neler yapabileceğimiz bilgisi ise henüz çok sınırlı olmakla birlikte enteresan birtakım bulgular da mevcut. Bu mevzudaki çalışmalarda varılan en önemli iki bulgu: çok büyük sayıların asal çarpanlarını hesaplamak; ve kuantum mekanik sistemleri simule etmek oldu. Her iki problem de pratik açıdan inanılmaz derecede öneme sahipler ve her ikisinin de klasik bilgisayarlar ile çözülmelerinin çok zor olduğuna inanılıyor. Araştırmacılar, bu problemler için, kuantum bilgisayarlarında çalışacak bir takım algoritmalar geliştirdiler. Bu algoritmalar, halihazırda, bilinen en iyi klasik algoritmalardan çok daha etkin çözümler önermektedirler.

(C11H5F5O2Fe ) molekülünden oluşan 7-kübit kuantum bilgisayarı

Çok büyük bir tam sayıyı asal çarpanlarına ayırma klasik hesaplama yoluyla yapıldığında oldukça külfetli bir işlem olabilir . Bu yüzden internet sayfaları, şifrelenmiş e-posta mesajları ve diğer birçok kamuya açık bilgi çok büyük asal çarpanlardan oluşturulmuş tamsayı anahtarlarla korunmaya çalışılmaktadır. Güvenlik gerektiren hemen hemen tüm internet işlemlerinde burada bahsi geçen varsayımlara dayanılarak geliştirilen RSA şifreleme algoritması kullanılmaktadır. Fakat, bir kuantum bilgisayarının böylesi şifreleri çok kolay çözebileceğini Peter Shor’un 1994′te yayınlanan, kuantum bilgisayarları için geliştirdiği tam sayıları asal çarpanlarına ayırma algoritması göstermiş oldu. Bunun için gerekli yegane koşul, yeterince sayıda kübite sahip bir kuantum bilgisayarının fiziksel varlığıdır. Kuantum hesaplama teorisini popüler kılan en önemli özelliği de budur.

Kuantum hesaplama teorisindeki en önemli sorunsal kuantum bilgisayarının fiziksel olarak tasarımının ta kendisi. Şekil 4′te gördüğümüz IBM ve MIT’den araştırmacıların ortaklaşa çalışmasıyla ortaya çıkarılan bilinen fiziksel olarak en gelişmiş kuantum bilgisayarıdır. Araştırmacılar, bu tümüyle kuantum mekaniği yasalarına uyumlu, 7-kübitlik bilgisayar ile Shor’un asal çarpanlarına ayırma algoritmasının çalıştığını gösterdiler. Sadece 24 atomluk (C11H5F5O2Fe ) molekülden oluşan bu kuantum bilgisayarı ile 15′i çarpanlarına ayırabilmekteyiz. Molekül üzerindeki 5 Flor atomu ve iki Karbon-13 atomu birer kübit gibi davranmaktalar. Çünkü hem birbirleri ile etkileşim halindeler, hem de tek tek programlanabilmekteler. Yüksek enerjili radyo frekanslarına maruz kaldıkalarında enerji düzeyleri değiştirilerek klasik anlamda yazma işlemi gerçekleşiyor. Nükleer manyetik rezonansa tabi olduklarında ise hangi enerji düzeyinde oldukları tesbit edildiğinden okuma işlemi yapılmış oluyor.

Şekil 4′teki her bir atom Şekil 2′deki milyonlarca atomlu tek üniteli SRAM’den çok daha işlevsel görev üstlenebilmektedir. Bu basit karşılaştırma bile sanırım kuantum bilgisayarların potansiyel işlem gücü hakkında yeterince fikir verir. Şekil 4′teki bir atom güruhunun bir araya gelmesiyle oluşturulan 7-kübitlik bilgisayar, aynı anda 27 tane hesap yapabilmektedir. Diğer bir bakışla, 7-kübitlik bu şık kuantum bilgisayarı bize, klasik hesaplama düzleminde, 7 bitlik 128 paralel işlemcili bir süper bilgisayarın performansını sağlamaktadır.

Yukardaki uygulamanın yanısıra, yakın zamanda, Japonya’daki bir araştırma grubu yaptıkları çalışmalar ile kuantum bilgisayarlarını inşa edecek olan yapı taşı niteliğinde temel kuantum mantık kapıları önerdiler ve önerilen bu yapılardan bir katı-hal cihazı tasarladılar.

Olası kuantum mantık kapılarındaki çeşitlilik düşünüldüğünde, tüm kuantum sistemleri için önerilecek böylesi temel yapı taşlarından söz etmek acaba ne kadar doğru bir yaklaşım olur? Belki de kuantum bilgisayarlarının fiziksel tasarımlarındaki asıl büyük adımlar, ancak klasik fizik pratiklerinden apayrı metodlar izlendiğinde atılabilecek.

“To read our E-mail, how mean of the spies and their quantum machine;
Be conforted though, they do not yet know how to factorize twelve or fifteen.”

“E-mail’lerimizi okumak casuslar ve kuantum makinaları için ne kadar da kolay…
Ama yine de içiniz rahat olsun, henüz onikiyi ya da onbeşi bile çarpanlarına ayıramıyorlar.”

Volker Strassen

Bülent Özel

İstanbul Bilgi Üniversitesi
Bilgisayar Bilimleri Bölümü

Kaynakça

Alexander Shumovsky ve Erdal Arıkan, “Quantum Computation and Communication Lecture Notes”, erişim 2003.11.07, adres http://www.ee.bilkent.edu.tr/~qubit/n1.ps

David Deutsch, ” Quantum Theory, the Church-Turing Principle and the Universal Quantum Computer”, Proceedings of Royal Society London, 1985.

“IBM’s Test-Tube Quantum Computer Makes History”, erişim 2004.04.10, adres http://www.research.ibm.com/resources/news/20011219_quantum.shtml.

“Introductions and Tutorials”, erişim 2004.04.05, adres http://www.qubit.org/.

Julian Brown, “A Quantum Revolution for Computing”, New Scientist 24, September 1994.

Peter Shor, “Polynomial-time algorithms for prime factorization and discrete logarithms on a quantum computer”, SIAM Journal of Computing 26, 1997.

“Quantum Computer”, erişim 2003.10.23, adres http://www.wikipedia.org/wiki/Quantum_computer.

Richard Feynman, “Simulating Physics with Computers”, Inter. J. Theor. Phys., 21, pp. 467-488, 1982.

WASHINGTON - İngiltere’de Aberystwyth ve Cambridge Üniversiteleri’nde yapılan çalışmayla, insanların yardımı olmadan hipotez kuran ve bunu deneylerle test eden bir robot üretildi.

Arka planda görülen bilim robotu “Adam”, beyaz önlüklü iki takım arkadaşı ile çalışmıyormuş gibi görülebilir ancak, onlar gibi davranmaya çoktan başladı.

Adam (Adem) adı verilen robot, bira mayalarında genetik incelemeler yaptı. Robot, hangi genlerin hangi enzimleri kodladığına yönelik 20 hipotez kurdu ve bunları test etti ve bu hipotezlerin 12 tanesinin doğru olduğunu gösterdi.

Beyin işlevini gören dört bilgisayarın yanısıra, bir robotik kol, kameralar, kuluçka aleti ve çeşitli deney ekipmanıyla donatılan Adam şimdilik, yeni mezun olmuş bir öğrencinin yaptığı deneyleri yapıyor.

Bilimadamları, bu tür robotların hem ilerde geliştirilerek daha kompleks deneyler yapabileceğini hem de bu tür basit deneyleri yaparak, bilimadamlarına zaman kazandıracağını söylüyor.

Robotun yaratıcılarından Profesör Ross King, “Adam’ın yapay zekası sayesinde deney yaparak, sonuçları bir araya getirerek, sınıflandırarak ve değerlendirerek bilimsel keşifler yapabildiğini” belirtti.

Biyolojik organizmaların yapısının çok karmaşık olduğunu belirten King, “Biyolojik deneylerin detaylarının en ince ayrıntısına kadar kaydedilmesi büyük önem arz ediyor. Bu insan için çok zor ve zahmetli, ancak bir robot için çok kolay bir iş” dedi.

Adam’ın (Adem) bir prototip olduğunu kaydeden King, yakında sıtma gibi bulaşıcı hastalıklar konusunda çalışmalar yapmaya programlanmış “Eve” (Havva) adı verilen laboratuvar robotunun da işleve geçeceğini ifade etti.

ntvmsnbc

İngiliz araştırmacıların geliştirdiği tek başına deney yapan Adam’ı izlemek için tıklayın.

Aristo (M.Ö 384-322)

• Uçan nesnelerin atmosfer tarafından taşındığına
• Kalbin zekanın ve hissin merkezi olduğuna
• Hafif nesnelerin ağır nesnelerden daha hızlı düştüğüne
• Yaşayan canlıların herhangi bir aileye ihtiyacı olmadan birdenbire yaratılabileceğine inanıyordu.

Leonardo Da Vinci (1452-1519)

• Düşen nesnelerin hızının daha çok düştükçe hızlandığını zannediyordu. Aslında daha uzun bir mesafeden düştüğünde hızlanıyordu.

Galileo Galilei (1564-1642)

• 30 yıl boyunca, ağır nesnelerin hafif nesnelerden daha hızlı olduğunu düşündü. Ta ki meşhur deneyinde gerçeği öğrenene kadar.

Goethe (1749-1832)

• Işığa ve renge ilişkin görüşleri günümüze göre tamamen yanlış olan Goethe aynı zamanda kara parçalarının okyanuslara yerleştiğini düşünen neptünizm akımını savunuyordu. Çoğu bilimadamı ise volkanizmi savunuyor.

Dr. Dionysius Lardner (1793-1859)

• Buharlı geminin asla Atlantik Okyanusu’nu geçemeyeceğini çünkü asla yeterince kömür taşıyamayacağını belirtmişti. Bu düşüncesi 1839’da başarılı bir şekilde kırıldı.

William Thomson (1842-1907)

• Dünyada yaşamın 20 milyon yıl önce başladığına
• Işığın çok çabuk elektromanyetik dalgalar yaydığına inanıyordu

Simon Newcomb (1835-1909)

• Her ne kadar Wright Kardeşler ilk kısa uçuşlarını gerçekleştirdğinde hayatta olsa da, ağır bir makinanın havada uçabileceğine inanmıyordu.

Earnst Mach (1838-1916)

• Maddenin atomik yapılardan oluştuğuna ve izafiyet teorisinin tamamen yanlış ve dogma olduğuna inanıyordu.

Percival Lowell (1855-1916)

• Mars’ta bulunan 500 adet kanalın haritasını çıkarmıştı ki bunlar sadece optik bir ilüzyondu.

William Pickering (1858-1938)

• Aydaki karanlık deliklerin sinek yığını ya da yaşayan küçük hayvanların yaşadığı delikler olduğuna inanıyordu!

Nikola Tesla (1856-1943)

• İnsanoğlunun nükleer enerjiye asla ulaşamayacağına inanıyordu.

Ernest Rutherford (1871-1937)

• O da Tesla gibi nükleer enerjinin ulaşılmaz olduğunu düşünüyordu ve izafiyet teorisine de asla inanmadı.

Kuarklar, proton ve nötron gibi çekirdek parçacıklarını, taşıdıkları “renk yükü” sayesinde çeşitli bileşimlerle oluşturan en temel madde parçacıkları. Gluonlar ise, kuarkları birbirine bağlayan kuvvet taşıyıcı parçacıklar. Bilim adamlarına göre, büyük patlamadan birkaç mikrosaniye sonra evren kuark-gluon plazması durumun-daydı. Yeryüzünde kuark-gluon plazmasını inceleyebilmemizin tek yolu, yüksek enerjilerde ağır iyonları çarpıştırmak. Ancak bu çarpışmalar sonu-cunda detaylı bilgi edinmek o kadar da kolay değil. Tüm deneylerde gözlenen tek şey hızlandırıcı tünellerde parçacıkların yüksek enerjilerde çarpıştırılmasıyla oluşan parçacıklar sağanağı. Fizikçiler atomların çekirdeğini oluşturan proton ve nötron gibi parçacıklar olan her nükleon başına 200 GeV (milyar elektronvolt) enerjili ağır iyonlari çarpıştırıp, oluşan ateş topundan çıkan parçacıkları inceleyerek, kuark-gluon plazmasını gözlemlemeye çalışıyorlar. Kuark-gluon plazma sinyallerini belirleyebilmek için çok sayıda uluslararası işbirliğiyle çalışmalar yapılmakta.

İsviçre’deki Avrupa Parçacık Fiziği Laboratuvarı (CERN) ve Amerika’daki Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’nda yapılan deneylerde kuark-gluon plazmasının varlığına işaret eden güçlü kanıtlar elde edilmiş bulunuyor.

Neden Renkli Kuarklara İhtiyacımız Var?

Kuarkların üç tür renk yüküne sahip olduğunun ilk işareti, üç u (yukarı) kuarkın temel durumu olan delta A^ (uuu) ve üç s (garip) kuarkın temel durumu olan omega Q”(sss) baryonlarının varlığı. Bu baryonlar içindeki u ve s kuarklar Pauli Dışarlama İlkesine göre farklı kuantum sayılarına sahip olmalıdır. Fakat A^ ve Q” baryonlarındaki kuarklar temel durumda bulunduğundan aynı kuantum sayılarına sa-hipmiş gibi görülürler. Bu sorunu ortadan kaldırmak için 1969′da Nambu ve Gell-Mann birbirlerinden bağımsız olarak her bir kuarkın üç ayrı renkli kopyası olması gerektiğini iddia ettiler. Diğer deyişle her bir kuark kırmızı, mavi ve yeşil diye adlandırılan üç farklı durumda bulunabilir. Ancak bu renklerin bildiğimiz renklerle hiçbir ilgisi yoktur. Gözlenen hadronlar, üç rengin tümünü ya da bir renk ve bir antirenk içerdiğinden renksizdir. Böylece A++ ve Q” baryonlarındaki üç ku­ark farklı renklere sahiptir ve artık Pa­uli Dışarlama İlkesi ihlal edilmemektedir. Ayrıca, antikuarklar da antirenk yüküne sahip bulunuyorlar.

Üç rengin varlığını gösteren bir diğer önemli kanıt, elektron-pozitron çarpışma (e-+e+) deneylerinde elde edilen sonuçlardır. e-+e+ çarpışmasında, yüklü parçacık çiftleri elektromanyetik etkileşmeyle oluşuyorlar. Bu olay-da sanal foton oluşmakta ve oluşan foton ise e-+e+, µ-+µ+, ?-+?+ şeklinde leptonlara ya da farklı hadronlara dönüşmekte. Mezon ve baryonların oluşumu e-+e+>q+q^—> hadronlar kanalıyla gerçekleşir. Kuarklara üç farklı renk yüküne sahip noktasal fermiyonlar gibi bakıldığında e- + e+ çarpışmasında hadron oluşumu olasılığının µ-+µ+ oluşumu olasılığına oranı, kaç çeşit renk yükü olduğuna ve kuark çeşni sayısına bağlıdır. Bu oran için elde edilen deneysel sonuçlar kuark modelinin öngörüsüyle uyum sağlamakta olup, kuarkların üç farklı renk yüküne sahip olması gerektiğini kanıtla-maktadır. Buna göre örneğin bir u ku­ark kırmızı renk yükü, mavi renk yükü ve yeşil renk yükü diye adlandırılan yüklerden herhangi birine sahiptir. Böylece birbirinden renk yükleriyle ayırt edilen üç çeşit u kuark mevcuttur.

Sonuçta renk yükü nedeniyle kuarkların sayısı üç kat artarken, çeşni uzayından bağımsız yeni bir renk uzayı da keşfedilmiş oluyordu. Bu gelişmelerin sonucunda kuarkların etkileşmelerini tanımlayan Kuantum Renk Dinamiği (QCD) kuramı ortaya çıktı. Elektromanyetik etkileşmede, parçacıkların elektrik yükü nedeniyle etkileşmesi gibi, güçlü etkileşmede de kuarklar renk yükleri nedeniyle etkileşirler. Elektrik yüklü parçacıklar birbirlerini foton değiş-tokuşu yaparak, iter ya da çekerler. Kuarklarsa birbirleriyle fotona benzeyen renk yüklü gluonlar aracılığıyla etkileşirler.

Küçük mesafelerde kuarklararası etkileşme zayıflar. Mesafe arttığındaysa, kuarklar arasındaki etkileşme kuvveti büyümekte.

Güçlü etkileşmenin böyle farklı özelliklere sahip olmasının nedeni, gluonların renk yükü taşıması. Bilindiği gibi elektro­manyetik etkileşmeyi ileten fotonlar elektrik yüküne sahip olmadığından birbirleriyle doğrudan etkileşmeye girmezler. Fotonlardan farklı olarak gluonlar, bir diğer gluonu yakalayıp, soğurabilir ve bu olayda renk yükleri değişir. Kuarklararası etkileşme yalnız kuarkların renk yüküne bağlı olmayıp, bu kuarkları çevreleyen gluon bulutunun renk yüküne de bağlıdır. Kuarklararası mesafe büyüdükçe, gluon bulutlarının katkısından dolayı etkileşme kuvveti büyür. Sonuç olarak, kuarkların efektif renk yükleri (kuarkla çevresindeki gluon ve kuark-antikuark bulutlarının toplamını ifade eden renk yükü), kuarklararası mesafenin artmasıyla büyür. Bu özellik kuark ve gluonların sürekli hapsine (confinement) sebep olur. QCD’ ye göre, yalnız renksiz parçacıklar gözlenebilir. Renksiz bir hadronu bileşenlerine ayırmaya çalışırsak, hadronu oluşturan kuarklararası etkileşme alanındaki enerji bir kuark-antikuark çifti oluşturmak için yeterli olduğunda (E=mc2) , bu enerji yeni kuark-antikuark çiftlerinin oluşumuna sebep olur. Ortaya çıkan kuark ve antikuarklarla birleşerek yeni parçacıklar oluşturur. Sonuç olarak, hadronları bileşenleri ayırmak için verdiğimiz enerji, yeni parçacıkların oluşumuna harcanır. Be nedenle kuarkları serbest halde gözlemlememiz yani tuzaklamamız mümkün olmaz.

Kuark-Gluon Plazma

Yüksek enerji fiziğindeki son gelişmeler çok sayıda kuarklar ve gluonlardan oluşmuş sistemlerin incelenmesini gerektirir. Kuark ve gluonlardan oluşmuş sistemin termodinamik özelliklerini inceleyen teoriye Termal Kuantum Renk Dinamiği (Termal QCD) denir. Hadronik maddenin sıcaklığı, dolayısıyla enerji yoğunluğu gittikçe arttırıldığında, kuark ve gluonlar ser­best hale geçerek, maddenin yeni hali olarak kabul edilen kuark-gluon plazmayı (KGP) oluştururlar. KGP fazında kuarklar ve gluonlar herhangi bir hadrona ait olmayıp KGP’ nin tüm hacmi boyunca serbestçe hareket etme olanağı bulurlar. Elektrik yüklü parçacıklardan oluşan plazmanın toplam elektrik yükü sıfır olduğu gibi, renk yüklü kuark ve gluonlardan oluşan plazmanın da toplam renk yükü sıfır olur. Termal QCD’ ye göre, KGP’ de protonlar ve nötronlar kimliklerini kaybeder ve hadron maddesi, normal nükleer maddeden farklı olarak kuark ve gluonların etkileşmede bulunduğu bir karışıma dönüşür. Bu kritik sıcaklığın 150 MeV (1,8 trilyon K) civarında olduğu tahmin ediliyor.

İncelemeler KGP’de kuarklararası etkileşmenin, uzun menzilli Coulomb etkileşmesi yapısında olduğunu gösterir ve KGP pekçok açıdan elektrik yüklü parçacıklardan oluşmuş plazmaya benzer. En önemli fark, kuark ve gluonların elektrik yükü değil, renk yükü taşımalarıdır. Bu yeni fazda, güçlü etkileşme zayıflar ve ideal renk iletken bir KGP plazma oluşur. KGP’de uzun menzilli renk kuvveti, elektron-iyon plazmasında olduğu gibi kolektif etkiler yüzünden perdelenir. Bilim adamları güçlü etkileşmenin özelliklerini KGP’yi inceleyerek daha iyi anlayabileceklerini düşünüyorlar.

KGP doğa’da bulunur mu? Termal QCD’ye göre evrendeki madde, büyük patlamadan yaklaşık 10-6 (saniyenin milyarda biri) saniye sonra sıcaklık birkaç trilyon derecenin altına düşene kadar kuark-gluon plazması halindeydi. Ayrıca nötron yıldızı gibi doğal ortamlarda da KGP bulunabilir. Nötron yıldızlarının merkezindeki maddenin, KGP oluşturabilecek kadar yüksek enerjiye (normal nükleer madde enerji yoğunluğunun 10 katı) sahip olduğu düşünülüyor. Ayrıca, laboratuar ortamında nükleon başına birkaç yüz GeV’lik ağır iyon çarpışmalarında KGP oluşabilir. Bu nedenle, fizikçiler son yıllarda evrenin başlangıcındaki koşulları yaratmak amacıyla yüksek enerjilerde (nükleon başına 100 GeV) ağır iyonları çarpıştırarak, KGP’yi oluşturmaya çalışıyorlar. Bu çarpışmalarda ortaya çıkan sıcaklık 2 trilyon °C olup, Güneşin merkezindeki sıcaklığın 100.000 katıdır. Büyük patlama esnasındaysa sıcaklığın 1029 (100 trilyon kere trilyon) °C olduğu düşünülmektedir.

Prof. Dr. E.V Veliev

Maddelerin dört hali. Katı halde atomlar belirli uzaklıklara sahiptir. Sıvı halde atomlar arası uzaklık artar. Gaz halinde ise atomlar arasındaki bağ uzunlukları daha da artar. Plazma halinde ise atomlar iyonlaşır ve sürekli olarak birbirleri ile çarpışırlar.

Evrende madde dört halde bulunur. Bunlar katı, sıvı, gaz ve plazma halidir. Mikroskobik açıdan plazma, sürekli hareket eden ve etkileşen yüklü parçacıklar topluluğu olarak ifade edilir. Plazma içinde nötral atom yada moleküllerin olması plazma halini değiştirmez.

Plazmanın birim hacim içindeki negatif yüklü parçacıkların sayısı (genelde elektronlar) pozitif yüklü parçacık sayısına (genelde iyonlar) yaklaşık olarak eşit olduğundan, plazma elektriksel olarak nötraldir.

İlk bakışta plazma halinin, özellikleri açısından gaz halinden çok farklı olmadığı izlenimi oluşmaktadır. Oysaki plazma çok önemli özelliklere sahiptir. Plazmanın temel karakteristik özellikleri aşağıda verilmiştir,

1. Yukarıda açıklandığı gibi plazma elektriksel olarak nötraldir ve plazma çok iyi bir iletkendir. Bazen gümüşün ve bakırın iletkenliğinden 102 kat daha fazla iletkenlik gösterebilmektedir.
2. Plazmanın içinde bir noktada bir pertürbasyon oluşursa, bu pertürbasyonun etkisi tüm plazmaya elektromagnetik dalga hızı ile taşınılır. Gaz halinde bu taşınım, akustik dalgaların hızıyla, akustik sinyalin taşınımına benzer. Gazların taşını mı sırasında parçacıklar arasındaki çarpışma kısa mesafelidir. Plazmanın taşınımı durumunda ise yüklü parçacıklar arasındaki etkileşim elektromagnetik dalgalar yardımıyla uzun mesafede olur.
3. Plazma elektriksel olarak nötral olmasına rağmen elektrik ve magnetik alanlarla etkileşebilirler.
4. Plazma koşullarındaki kimyasal reaksiyonlar (plazma-kimyasal reaksiyonlar), gaz fazındaki kimyasal reaksiyonlardan büyüklük mertebesi açısından çok daha hızlıdır.

Evrende en çok bulunan hal plazma halidir ve evrenin %99’undan fazlası plazma halindedir.  Evrende ki tüm yıldızlar, Güneş, Gezegenler ve gezegenler arası boşluklar, üzerinde yaşadığımız dünyamız plazma halinden başlayarak bu günkü hallerini almışlardır. Gerçekte plazma hali bir maddenin ilk halidir. Plazma, doğal olarak kendisi ile, çevresi, elektrik ve magnetik alanlarla etkileşim biçimleri açısından kendine özgü niteliklere sahiptir. Plazma, iyonlar, elektronlar, yüksüz atom ve moleküller ile fotonlar dan oluşan, bazı atomlar iyonlaşırken bazı iyonların elektronlarla birleşip atoma dönüştüğü, protonların sürekli olarak bir yandan ortaya çıktığı bir yandan da soğutulduğu bir karışım olarak düşünülebilir.

Dünyamızda bulunan maddelerin büyük çoğunluğu katı, sıvı ve gaz hallerindedirler. Maddenin plazma hali örneğin, yıldırımda, mum alevinde, kutup ışığında ve neon lambaları gibi elektrik boşalmalı lambalarda gözlenir.

Plazmanın temel bir farka karşın gazlarla ortak belli sayıda mekanik özelliği vardır: Coulomb çekim ve ritimleri çok uzaklarda etkili olduğundan plazmanın her parçacığı diğeri ile sürekli olarak etkileşim halindedir.

İlginç bir farklılık olarak gazların boşalan her şeyi doldurma özelliği varken plazmanın ise, toplaşma özelliği görülebilir.  Bir magnetik alanın etkisi ile elektrikli tanecikler alan çizgilerini etrafında helisel yörüngeler çizerek harekete başlar.

Plazmanın Özellikleri

• Plazma dış ortama karşı elektriksel olarak nötrdür. Yani plazma içerisindeki pozitif yüklerin ( iyonların yükleri) sayısı,  negatif yüklerin (elektronlar) sayısına eşittir.
• Plazma içerisindeki ayrışma, iyonizasyon ve bu olayların tersi olan yeniden yapılanma olayları sürekli meydana gelir. Adı geçen bu olaylar kendi aralarında plazma içerisinde bir dinamik denge halinde bulunurlar.
• Plazma iyi bir elektrik ve ısı iletkenidir.  Plazma içerisindeki parçacıklar bir enerji taşıyıcısıdırlar.  Dolayısıyla elektrik ve ısı enerjisini de iletirler (taşınırlar). Plazma içerisindeki hızlarının yüksek oluşu nedeniyle özellikle elektronlar elektrik ve ısı iletiminde esas rolü oynarlar.
• Plazma yüksek sıcaklık ve enerji yoğunluğuna sahiptir. Plazmanın sıcaklığı, enerji yoğunluğu, iyonizasyon  derecesi ( iyonize olmuş atom sayısının toplam atom sayısına oranı ) ve plazma çıkış hızı (elektron hızı) plazma ekseni üzerinde maksimumdur.

Plazmaya elektrik ve magnetik alan uygulandığında plazmada bir takım değişikliklere sebep olabilir.  Plazma içerisindeki parçacığa Lorentz kuvveti etki eder   (F=qE+qVB ).

Plazmanın birçok tanımı yapılır. Bunların hepsi bizi plazmanın yüklü parçacıklar topluluğu olduğu sonucuna götürür. Peki ama her yüklü parçacıklar topluluğu plazma mıdır? Tabi ki her yüklü parçacıklar topluluğuna plazma diyemeyiz. Bunu söyleyebilmemiz için incelediğimiz materyalin bazı özelliklerini bilmeli ve ona göre karar vermeliyiz. İşte bu karar verme sürecinde kullandığımız kıstaslar Plazma Parametreleridir. Bu parametreler sayesinde biz, çalıştığımız materyalin bir plazma olup olmadığını bulabileceğimiz gibi, o materyalin neyin plazması olduğunu da bulabiliriz.

Temel parametreler dışında plazma parametrelerini 6 ana başlık altında toplayabiliriz. Bunlar

1. Plazma sıcaklığı veya daha basitçe Elektron sıcaklığı.
2. Plazma Yoğunluğu
3. İyonizasyon Derecesi
4. Debye Uzunluğu
5. Plazma Frekansı
6. Plazma Beta (β) dır.

Plazmayı Oluşturan Elemanlar

a. Nötral atom ve nötral molekül: İhtiva ettikleri pozitif yüklerin sayısının, negatif yüklerin sayısına eşit olan atom veya moleküllerdir.  Nötral bir moleküle, o elemente özel bir ayrışma enerjisinden daha büyük bir enerji verilirse, bu molekül atomlarına ayrışır.

b. İyon : İhtiva ettiği (+) yük sayısı, (-) yük sayısından büyük olan atomlardır ya da bunun tersi olabilir. Nötral bir atoma, o elementle özel bir iyonizasyon enerjisinden daha büyük bir enerji verildiği zaman, bu atom en az bir elektronunu   ( negatif yükünü) kaybeder ve iyon haline geçer,  yani iyonize olur.

c. Elektron : Atomun negatif yükü olup, değeri 1,6×10-19 culombdur.

d. Foton : Enerji yüklü ışın parçasıdır. Işın enerjisi taşıyıcısıdır.

e. Uyarılmış Atom : Üzerine iyonizasyon enerjisinden daha küçük bir enerji almış, elektron kaybetmiş atomdur. Bu atoma o elementin iyonizasyon enerjisinden daha küçük bir enerji verilirse, bu atomun çevresindeki elektronlar atomu terk etmeyip, bunlardan bir ve ya bir kaçı yörünge değiştirir. Yani bir üst enerji seviyesine geçer. Böylece uyarılmış atom olur.

f. Uyarma : Enerji alarak bir üst enerji seviyesine geçiş.

g. Sükunete Gelme : Enerji vererek ( foton) bir alt seviyeye geçiş.

Serdar DEMİRKOL

Lisans Tezi, Termiyonik Vakum Ark (TVA) Sistemiyle Nano-Katmanlı Yapıda Ag-Al2O3 Tabakalı Kompozit Malzeme Üretimi ve Fiziksel Özelliklerinin İncelenmesi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, 2004

CALIFORNIA - Haziran 2009’da nükleer füzyon ile verimli bir yeşil enerjinin olanaklarının test edileceği bir deneye başlanacak.

İki element çekirdeğinin birleşerek daha ağır bir çekirdeği oluşturması olarak tanımlanan nükleer füzyon sonrasında çok büyük bir enerji açığa çıkıyor. Bilimadamları bu enerjinin kontrol altına alınması için 10 yıldır çalışmalarını sürdürüyorlardı. Yarım yüzyıldır devam eden aşamalar dönüm noktasına geldi.

Üç-dört ay içinde başlaması planlana deneyde, yıldızların çekirdeklerinde doğal olarak gerçekleşen füzyon yapay olarak gerçekleştirilecek. California’daki Livermore Laboratuvarı’ndaki Ulusal Ateşleme Kompleksi’nde yapılacak deneyin en önemli parçası olan, üç futbol sahası büyüklüğündeki dünyanınn en büyük lazeri tamamlandı.

NIF üç futbol sahası büyüklüğünde.

NIF adı verilen lazer labaratuvara yerleştirildiğinde, 192 dev lazer demeti küçük bir hidrojen topağı üzerine odaklanacak. 3,5 milyar dolara mal olan deneyin amacına ulaşabilmesi için füzyonun oluşması için gerekli olan enerjiden daha büyüğünün atomların birleşmesi sonucunda açıkğa çıkması gerekiyor.

Projenin yürütücülerinden Prof. Mike Dunne eğer başarılı olunursa sonuçların yeri yerinden oynatacak kadar büyük olacağını söylüor: “Başarılı olunursa bu lazer füzyonun, teorik fizikten enerji üretimi aşamasınageçildiği gerçeğinin tescili olacaktır. Amaçımız olan, kontrol edilebilir ve sürekli füzyon ile enerji elde etme yolunda sağlam adımlarla ilerliyoruz.”

Deney Haziran 2009’da başlayacak olsa da ilk önemli sonuçların 2010-2012 tarihleri arasında alınacağı tahmin edilyor.

100 MİLYON DERECE SICAKLIK

Füzyonun evrende gerçekleştiği tek yeer olan yıldızların çekirdeğinde sıcaklık 10 milyon dereceye ulaşıyor. Dünya şartlarında bunun gerçekleşebilmesi içinse basınç faklılıkğı dolayısıyla 100 milyon derecelik ısıya ulaşılması gerekiyor. Bu ortamın sağlanabilmesi için NIF 1.8 megajullük enerjiyi hedeflenen hidrojen topağı

NIF 1.8 megajullük enerjiyi hedefe gönderirken 100 milyon dercelik sıcaklığa ulaşılacak.

üzerine gönderecek.

NIF’in gönderdiği her bir lazer demeti, var olan herhangi bir lazerden 60 kat daha güçlü. Bu güçlü lazerler saniyenin binde biri kadarlık bir süre içinde 500 trilyon wattlık enerji sağlayacak. Bu da ABD’de üretilen tüm enerjiden daha fazla…

LAZERE İKİZ GELİYOR

Her ne kadar füzyon deneyinin daha başında olunsa da bilimadamları şimdiden NIF’in bir ikizini de Avrupa’da kurmayı planlıyor. Hiper (High Power Laser Energy Research-Yüksek güçlü lazer Enerji Araştırması) adı verilen ikinci lazer için şimdidençalışmalara başlandı. Lazerin sadece fizibilite çalışmaları için 13 milyon Euro’luk bütçe ayrıldı.

Hiper’in önümüzdeki on yıl içinde tamamalanması planlanıyor. Eğer planlar beklendiği gibi giderse, ticari füzyon enerjisine bir adım daha yaklaşılmış olacak.

ntvmsnbc

Vestel Savunma Sanayii A.Ş’nin, yüzde 100 yerli imkanlar kullanarak geliştirdiği İnsansız Hava Aracı “Karayel”, performans testlerinde, NATO standartlarının üzerinde sonuç verdi.

İSTANBUL - Popüler Bilim Dergisi’nin Ocak sayısında yer alacak olan habere göre, Türkiye’nin özgün gereksinimlerini karşılayacak en yeni teknolojilerinin kullanıldığı ve Türkiye’nin yurtdışı bağımlılığını azaltacak olan Karayel’i çalıştıracak yazılımları da Türk mühendisler geliştirdi.

Her türlü askeri istihbarat toplama yeteneğine sahip olan bu modern askeri izleme-gözleme sistemi içinde, 4 adet insansız uçak, 1 adet, uçağı uzaktan kumanda etme, görüntü alma -işleme birimi, 1 adet uçak fırlatma platformu bulunuyor.

10 saat kesintisiz gözlem yapabilen sistemin bütün modülleri hareketli olduğundan, farklı görev bölgelerine kolayca intikal edebiliyor. Karayel’in iniş takımları, her zaman tekerleklerin üzerine inebilmesini garantilemesi nedeniyle, NATO standartlarında öngörülen performansı aşarak, inişte karşılaşacağı yükten çok fazla yüklerle test edildi ve bu testleri de başarıyla geçti.

ntvmsnbc