Yıldızların Güç Kaynakları

[bluemoon24]

L ile gösterilen Güneş'in ışıma gücü -yani

enerjisini yayma hızı- ise saniyede 4xl033 erg civarındadır. Dolayısıyla gücünü

yalnızca kütleçekimi enerjisinden alsaydı, Güneş'in E/L oranından

hesaplanabilecek yaşam süresinin yaklaşık 30 milyon yıl olması gerekirdi. Bu ise

Güneş sistemindeki en eski kayaların yaşı olan beş milyar yıldan çok daha kısa

bir süredir. Bu çok açık çelişkinin çözümü, nükleer enerjidedir.Modern

simya olarak adlandırabileceğimiz nükleer füzyon yoluyla elementlerin birbirine

dönüşmesi yıldızlara gücünü veren enerji kaynağıdır. Evrende en bol bulunan

element olan hidrojen, Güneş'in merkezindeki yoğun sıcaklık ve basınç altında

yavaş yavaş helyuma dönüşmektedir. Bir helyum atomunun kütlesi, dört hidrojen

atomunun toplam kütlesinden yüzde 0.7 daha küçüktür. Bu kütle farkı hemen hemen

saf enerji biçiminde gamma ışınları, nötrino, pozitron ve bu parçacıkların

kinetik enerjileri olarak ortaya çıkar. Güneş'in merkezinde serbest kalan bu

radyoaktif enerji yüzeye yaklaşırken yumuşar ve Güneş atmosferini terkederken

hemen hemen tümüyle zararsız sarı ışığa dönüşür. Bununla birlikte, yıldızların

nükleer yakıtları eninde sonunda tükenir.Güneşimizin yaşam süresini

hesaplayabilmek amacıyla, tüm çekirdeğini (ki bu, kütlesinin yaklaşık olarak

%10'udur) nükleer yakıt olarak kullanabileceğini varsayalım. Einstein'ın meşhur

formülüne göre, ilke olarak madde, gram başına c2 erg enerjiye dönüştürülebilir.

Burada c ışık hızıdır. Bu mantık, ancak madde-karşı madde yokolması sırasında

sağlanabilecek yüzde yüz dönüşüm verimliliği varsaymaktadır. Yıldızlarda ise

kesinlikle karşı-madde bulunmaz. Yıldızların enerji kaynağı, verimliliği

yalnızca yüzde 0.7 olan nükleer füzyondur.Bu da yıldızların enerji

deposunun, eğer tümüyle helyuma dönüşebilirse, çekirdeklerinin kütlesinin yüzde

0.7'si kadar olduğu anlamına gelir. Nükleer reaksiyonların oluşabileceği ölçüde

sıcak olan Güneş'in çekirdeği, toplam kütlesinin onda biri kadardır. Bu nedenle

de Güneş'in enerji deposunun 0.0007 Mc2 olduğu söylenebilir. Burada 0.1 MQ

=2x1032 gram, çekirdeğin kütlesi olup, eşdeğer enerjiyi hesaplayabilmek için bu

sayıyı 0.007c2 ile çarpıyoruz. Bu hesap bize Güneş'in enerji deposunun 1.4x1051

erg olduğunu söylüyor. Bu yakıl, saniyede 4xl033 erg oranında tüketildiğinde

yaklaşık 10 milyar yıl yetecek ölçüde çoktur. Buradan da Güneş'in, hidrojen

yakıtının henüz, yalnızca yansını tüketmiş olduğu sonucuna

varıyoruz.Güneş'in çekirdeğinde sürüp giden nükleer reaksiyonların

sonuçlarından biri de nötrino adı verilen zayıf etkileşimli parçacıkların

üretilmesidir. Bütün termonükleer reaktörler nötrino üretirler. Nötrinolar bu

reaksiyonların kaçınılamaz ürünleridir. Güneş'in enerjisini nükleer füzyonla

açıklayan teori, nötrinoların Güneş'in merkezinde çok büyük miktarlarda

üretildiğini öngörür. Çevresiyle etkileşimi son derece zayıf olan bu parçacıklar

ışık hızıyla hareket eder ve Güneş'in yüzeyinden doğrudan doğruya dışarıya

kaçarlar.Güneş'ten kaynaklanan nötrinolar Güney Dakota'da yeryüzünün

yaklaşık iki kilometre altında bulunan Homestake altın madeninde yaklaşık 300

000 litre karbon tetraklorür (GG14) sıvısının gözlendiği büyük ve önemli bir

deney sistemi sayesinde algılanabiliyor. Yeraltı madeni, kozmik ışınların

girişimini önlemek üzere özel olarak seçilmiştir. Normal klor izotopu bir

nötrino soğurarak radyoaktif bir argon izotopuna dönüşür: CI37 + Nötrino ->

Ar37 + Elektron.Her iki ayda bir karbon tetraklorür sıvısı

boşaltılmakta, filtre edilmekte ve çok küçük miktarlarda da olsa radyoaktif

argon içerip içermediği büyük bir titizlikle araştırılmaktadır. Güneş kaynaklı

nötrinoların soğurulması nedeniyle her gün bir tane radyoaktif argon oluşacağı

öngörülmektedir. İki aylık inceleme sonucunda genellikle birkaç tane argon

atomuna rastlanmakta, bu yolla da Güneş'te nötrino üretildiği kanıtlanmakladır.

Bununla birlikte, deney sonucunda saplanan nötrinolar, teorik olarak öngörülen

parçacıkların üçte biri kadardır. Ya Güneş'in içindeki sıcaklıkla ilgili

teorilerimiz, tam doğru değil, ya da nötrinolara ilişkin yeni fizik keşfedilmeyi

bekliyor.Güneş'in merkezinde üretilen nötrinoların gerçekten

algılanabiliyor olması son derece şaşırtıcı bir sonuçtur. Dünyamızdan yüz elli

milyon kilometre uzakta çalışan ve Güneş'e enerjisini sağlayan nükleer reaktörün

kesin kanıtıdır. Bununla birlikte, yaklaşık 20 yıldan bu yana devam eden klor

deneyi, yalnızca Güneş'ten kaynaklanan çok yüksek enerjili nötrinolara karşı

duyarlıdır. Her tür enerjiye sahip Güneş nötrinolarını algılayabilecek deneyler

de yoldadır.Bunlardan ikisinde (İtalya ve Rusya'da olanlar) bir nötrino

galyum atomuna çarptığında ortaya çıkan germanyum izotopunun radyoaktif

çekirdeğini inceleyebilmek amacıyla detektör sıvısı olarak galyum

kullanılmaktadır. Japonya'da hazırlanan bir üçüncü deneyde sudan saçılan

nötrinoların neden olduğu hızlı elektronların saçtığı ışık algılanmaktadır. Tüm

bu deneyler Güneş kaynaklı nötrinoları saymakta ve kozmik ışınlar tarafından

üretilen fazladan nötrinolardan korunmak amacıyla bir dağın altında veya yerin

yaklaşık bir kilometre altındaki maden ocaklarında konumlandırılmaktadır.



Siyaset, Bilim Ve Tarih Bilinci (Doğan Özlem )The Benefits Of TreesEnerji TasarrufuAlternatif Ucuz Enerji KaynaklarıErozyonun Tanımı Ve ÇeşitleriDünyamızın HareketleriDoğalgazDeve KuşlarıTeknolojik CellatlarımızKüresel IsınmaÇimento İşkolu Ve SorunlarıAtmosferin Başlıca Gaz KirleticileriNükleer EnerjiYapay KristallerHyrogen Fuel  The Fuel Of FutureKentiçi Ulaşımı Ve Çevre SorunlarıPrcı HakkındaÇevre Kirliliği Ve SonuçlarıSivil SavunmaUluslararası Hukuk Ve Çevre