Oppenheimer

Manhattan projesinin karizmatik ve tartışmalı lideri Oppenheimer'ı konu alan bir sinema filmi, yüzyılın en iddialı filmi olarak izleyicinin ilgisine sunuluyor. Ancak bu iddialı film yazımızın konusu değil, biz bu yazıda daha çok onun kuramsal fizikçi yanını hatırlayacağız.

Oppenheimer'ın 1942 yılında Manhattan Projesi'nin bilimsel çalışmalarına liderlik etmek üzere atanması bilim çevrelerinde oldukça tuhaf karşılanmıştı. Onlara göre Oppenheimer'ın kariyerinde böylesine iddialı bir projeye liderlik etme becerisini gösterecek bir başarı hikâyesi yoktu.

Ancak yanılıyorlardı. Bu görüşte olanların, dünyanın en büyük fizikçilerinin bir araya getirildiği Los Alamos'ta onun olağanüstü verimli ve karizmatik bir lider yöneticiye dönüştüğünü görmeleri için çok beklemeleri gerekmeyecekti.

Oppenheimer, gerçekte çığır açan çalışmaları olan çok iyi bir kuramsal fizikçiydi. Ancak o bugün, daha çok Hiroşima ve Nagazaki'ye atılan bombaları tasarlayan Manhattan Projesi'nin bilimsel direktörü ve "A-Bombanın Babası" olarak biliniyor.

Manhattan projesi öncesinde, 1930'larda yaptığı önemli bilimsel araştırmalarına atfen 3 kez aday gösterilmesine rağmen Nobel ödülü kazanmamış olması da bu "baba" algısına bağlanıyor.

Tekillik

Fiziğin en baş ağrıtıcı konusu, tanım gereği fizik yasalarının çalışmadığı tekillik olgusudur.

Birinci Dünya Savaşı sırasında Alman ordusunda cephede görev yapmakta olan astronom Karl Schwarzschild, Einstein'ın Genel Görelilik Kuramı alan denklemlerini incelerken o olağanüstü travmatik koşullarda bir çözüm bulmayı başarıyor. Ancak bulduğu çözümler oldukça sorunlu. Bu çözümler, fiziğin tamamen çöktüğü "tekillik" olarak bilinen, ışığı "yutabilecek" kadar yoğun bir yerçekimine sahip nesnelerin varlığını işaret ediyor; yıl 1916.

Bu çözüm, başta Einstein olmak üzere bilim insanlarınca oldukça şüpheyle karşılanıyor.

Aradan 23 yıl geçiyor ve yıl 1939. Einstein, bu yerçekimsel tekilliği ortadan kaldırmak için uğraşırken, J. Robert Oppenheimer isimli bir kuramsal fizikçi bu tür nesnelerin nasıl ve hangi koşullarda var olabileceğini araştırmaktadır.

Dikkatle, özellikle dev yıldızlara yönelmiştir. Bilim insanları, yıldızların hidrojen yakıtları tükendiğinde ve füzyon reaksiyonları sonlandığında yoğun yerçekimi etkisi altında çökeceği, büzülerek geride yalnızca bir kalıntı bırakacağı konusunda hemfikirdirler.

Nitekim 1930'lu yılların başında Hint asıllı Amerikalı fizikçi Subrahmanyan Chandrasekhar, kütlesi Güneş'in kütlesinin 1,4 katından daha az olan yıldızların yakıtları bittiğinde, parçacıklar arasındaki kuantum etkileri (Pauli'nin dışlama ilkesi) nedeniyle kütleçekimsel çöküşünün duracağını hesaplamıştı. Bu sınırın altındaki yıldızlar "beyaz cüce" adı verilen ve için için yanan bir yıldız kalıntısına dönüşerek varlıklarını sürdürebiliyorlardı.

Bu sınır (1,4 Güneş kütlesi), "Chandrasekhar sınırı" olarak biliniyor.

Bizim yıldızımız Güneş de bu sınırın altında olduğundan yaklaşık 5 milyar yıl içinde beyaz cüceye dönüşecek. 

Peki ya daha büyük yıldızlar?

Oppenheimer-Snyder modeli

Chandrasekhar'dan sekiz yıl sonra Oppenheimer ve ekibi, çok daha büyük yıldızların yakıtları tükendiğinde neler olacağı konusuna odaklandılar.

Biliyorlardı ki, Güneş kütlesinin en az 1,4 katı ve daha büyük yıldızların hidrojen yakıtı tükendiğinde, çekirdeklerinde füzyonu devam ettirebilecek düzeyde yeterli basınç ve ısı olacak ve dolayısıyla daha ağır elementleri üretmek üzere nükleer füzyon devam edebilecektir. Dolayısıyla dev yıldızlar, ömürlerinin sonuna doğru yol alırken bir dizi çöküşten geçeceklerdir.

Oppenheimer, Schwarzschild'den farklı olarak kuantum etkilerini göz ardı ederek soruna yaklaşır. Hartland Snyder ile birlikte yaptıkları bir çalışmada, çökmekte olan bir dev yıldızın biraz uzağında gözlemciye göre yıldız ışığı önemli ölçüde kırmızıya döner (kütleçekimsel kırmızıya kayma nedeniyle) ve yıldızdan kaçabilecek ışık miktarı zamanla azalır.

Bu sonuç, ışığı "yutabilecek" kadar yoğun yerçekimine sahip nesnelerin varlığını göstermektedir. Bu bir kara deliktir.

Ve bunu kuramsallaştırırlar.

Bu aşamada, sonuçlar bir tekilliği gösterse de, bir kara delik adlandırması henüz yok. Yaklaşık 30 yıl sonra, 1967 yılında Princeton Üniversitesi'nde fizikçi John Wheeler'ın bir ders sırasında bu oluşumlara "kara delik" yakıştırması, bu kozmik canavarların bu isimle anılır olmasına neden olur.

Oppenheimer, Schwarzschild'den farklı bir yol izleyerek aynı sonuca ulaşmıştı. Oppenheimer ve ekibi bu şekilde bir kara deliğin fiziksel doğumunu da tanımlamış oluyorlardı.

"Oppenheimer-Snyder modeli" olarak bilinen bu model, büyük kütleli bir yıldızın bir kara deliğe çökmesini açıklayan en basit çözüm olarak halen kullanılmaktadır.

Oppenheimer, bu çalışmalarına atfen 1946, 1951 ve 1967'de üç kez Nobel Fizik Ödülü'ne aday gösterilir, ancak kazanamaz.

Trinity

Manhattan projesinin sonuna doğru gelindiğinde proje direktörü J. Robert Oppenheimer, tarihteki ilk atom bombası testi için "Trinity" adını seçmişti. 

16 Temmuz 1945 sabahının erken saatlerinde tüm ekipler test için hazırdılar.

Nobel ödüllü Enrico Fermi, patlama dalgası ile kağıt parçalarının ne kadar yer değiştirebileceğini önceden hesaplamıştır ve sonuçları test etmek üzere test alanında yerini alır.

Sonuçlar tam da Fermi'nin öngördüğü gibidir. Bu, tarihte o zamana kadar üretilmiş en şiddetli insan yapımı bir patlamadır. 

Başarmışlardır!

Başarı sevinci çok kısa sürede yerini, korku ile karışık pişmanlık duygularına bırakır.

Ve korkuları gerçekleşecektir. Savaş sona erme aşamasında olmasına rağmen atom bombası Japonya üzerinde patlatılır.

Kitty

Savaştan sonra, diğer bilim insanları gibi Oppenheimer da tedirgindir. Bilim, belki de ilk kez bu denli açık şekilde siyasetin emrine verilmiştir.

Ve bu pişmanlık duygusu altında Oppenheimer, çok daha güçlü bir hidrojen bombası inşa programına karşı çıkar ve atom enerjisinin uluslararası kontrolüne derstek verir. Ancak bu hamleleri onu soğuk savaş çığırtkanlarının hedefi haline getirir ve komünist eğilimli olmakla suçlanır.

1 Kasım 1940'ta evlendiği eşi Kitty, Robert Oppenheimer ile komünizm arasındaki en kuvvetli bağlantı olarak görülmektedir.

Kitty'nin komünist sempatizanlığı geçmişi, 1954'teki güvenlik duruşmasında öne çıkarılır. Hem Robert hem de Kitty Oppenheimer, ifadelerinde suçlamaları reddederler. Bu süreçte Oppenheimer hükümetteki kariyerini ve etkinliğini kaybederse de bu süreç onu Amerikan solunun trajik kahramanına dönüştürmeye yeter.

Robert Oppenheimer, 1967'nin başlarında 62 yaşındayken, yaşamı boyunca sigara tiryakisi olmanın bir bedeli olarak gırtlak kanserine yenik düşer. Külleri bugün kendi adıyla anılan "Oppenheimer Plajı"nda bulunuyor.

Hans Bethe, onun için "fiziği, felsefe yapmanın en iyi yolu bulduğu için fizikle uğraştığını" söyler.

O yalnızca bilim tarihinin değil son yüzyıl siyasi tarihin de en karizmatik ve en tartışmalı profillerinden biriydi. Her ne kadar "atom bombasının babası" olarak biliniyor olsa da o, "kara deliklerin babası" olmayı daha çok hak ediyor.

Tercih yapma şansı verilseydi, muhtemelen o da ikinciyi seçerdi!

Kaynakça

https://www.atomicheritage.org/history/trinity-test-1945

https://astrobites.org/2021/04/09/from-dust-bunnies-to-black-holes-oppenheimer-snyder-collapse/

https://www.physicsforums.com/insights/the-oppenheimer-snyder-model-of-gravitational-collapse-an-overview/

https://www.osti.gov/opennet/manhattan-project-history/Events/1945/debate.htm

https://www.theguardian.com/books/2012/nov/16/inside-centre-robert-oppenheimer-ray-monk-review