Geçen yüzyılda fizikçiler, temel parçacıklardan oluşan karmaşık bir dünyayı ortaya çıkardı.
Madde, karmaşık iplik çeşitlerinden dokunan yemyeşil bir duvar halısıdır. Çeşitli atom altı parçacıklar, içinde yaşadığımız evreni üretmek için bir araya gelirler. Ancak bir asır önce, insanlar maddenin o kadar basit olduğuna inanıyordu ki, sadece iki tür atom altı lifle - elektronlar ve protonlar - inşa edilebiliyordu. Maddenin bu görüşü, süslü bir brokar yerine saçma sapan bir ekoseydi.
1920'lerin fizikçileri, maddeyi neyin oluşturduğuna dair sağlam bir kavrayışa sahip olduklarını düşünüyorlardı. Atomların pozitif yüklü bir çekirdeği çevreleyen elektronlar içerdiğini biliyorlardı. Ve her bir çekirdeğin bir dizi proton içerdiğini biliyorlardı, 1919'da pozitif yüklü parçacıklar tanımlandı. Bu iki parçacığın birleşiminin evrendeki tüm maddeyi oluşturduğu düşünülüyordu. Bu, uçsuz bucaksız, keşfedilmemiş kozmosta ve Dünya'da evde olan ya da olabilecek her şey için geçerliydi.
Şema çekici bir şekilde düzenliydi, ancak halının altına süpürüldü ve fizikte her şeyin yolunda olmadığına dair çeşitli ipuçları vardı. Devrimci bir yıl olan 1932'deki iki keşif, fizikçileri halının altına bakmaya zorladı. Birincisi, nötronun keşfi atomların kalplerine bakmak ve hatta onları ikiye bölmek için yeni yollar açtı. Sonra elektronla aynı, ancak zıt yüklü pozitron haberi geldi. Keşfi daha birçok sürprizin geleceğini haber verdi. Ek parçacık keşifleri, artık standart model olarak bilinen maddenin temel parçaları için yeni bir çerçeve başlattı.
Bu "annus mirabilis" - mucizevi yıl - aynı zamanda fizikçilerin gözlerini atomların kalplerinin işleyişine, nasıl çürdüklerine, nasıl dönüştüklerine ve nasıl tepki verdiklerine dikti. Oradaki keşifler, bilim adamlarını en yıkıcı teknolojiye yöneltir : nükleer silahlar. New Jersey, Hoboken'deki Stevens Teknoloji Enstitüsü'nden nükleer tarihçi Alex Wellerstein, atom bombasının halkın gözünde bilimin ve bilim gazeteciliğinin önemini pekiştirdiğini söylüyor: “Atom bombası şunun nihai kanıtı oluyor… aslında bu dünyayı değiştiren bir şey. . "
1945'te Japonya'yı bombaladıktan sonra ABD ordusu, 1946'da Bikini Mercan Adası'nda gösterilen nükleer silah testlerine devam etti.
İki parçacıklı itiraz
1920'lerin fizikçileri, belirli bir muhafazakârlık türünü benimsedi. Ruhlarının derinliklerinde, yeni parçacıkların varlığını ilan etme konusundaki isteksizlik vardı. Araştırmacılar, yalnızca elektronlardan ve protonlardan oluşan maddenin statükosuna bağlı kaldılar - yaklaşık 1930'a kadar devam eden "iki parçacıklı paradigma" olarak adlandırılan bir fikir. Bu dönemde, Kopenhag Üniversitesi'nden bilim tarihçisi Helge Kragh, "I İkiden fazla parçacığın var olabileceği fikrini tek bir ana akım fizikçinin bulmadığından oldukça eminim. " Doğanın cömertliğindeki her şeyi açıklayan iki parçacığın mutlak sadeliği, fizikçilerin duyarlılıklarına o kadar çekici geldi ki, fikri bırakmanın zor olduğunu buldular.
Paradigma, nötron ve pozitronun teorik tanımlarını geride tuttu. “Diğer parçacıkların varlığı yaygın Occam'ın ustura ruhuna pervasız ve tersine olarak kabul edildi önermek için,” Graham Farmelo biyografisini bilim yazdı yılında Çağdaş Fizik 2010 yılında.
Yine de, 20. yüzyılın başlarında, fizikçiler, biraz tereddüt ettikten sonra kaçınılmaz olarak yeni parçacıklara yol açacak olan birkaç bulmacayı araştırıyorlardı. Bunlar, kozmik ışınlar olarak adlandırılan enerjik parçacıkların kimlikleri ve kökenleri ve benzer kimyasal özelliklere sahip ancak farklı kütlelere sahip olan izotoplar adı verilen farklı türlerde kimyasal elementlerin neden ortaya çıktığı hakkında cevapsız soruları içeriyordu.
Nötron geldi
Yeni Zelanda doğumlu İngiliz fizikçi Ernest Rutherford, 1920'de temelde yeni bir parçacığı varsaymaktan çok az vazgeçti. Çekirdekteki nötr parçacıkların izotopların varlığını açıklayabileceğini fark etti. Bu tür parçacıklar "nötronlar" olarak bilinmeye başladı. Ancak nötronların temelde yeni olduğunu öne sürmek yerine, nötr parçacıklar yapmak için elektronlarla yakın bir yerde birleştirilen protonlardan oluştuğunu düşünüyordu . Nötronun rolü konusunda haklıydı, ancak kimliği konusunda yanılıyordu.
Rutherford'un fikri inandırıcıydı, İngiliz fizikçi James Chadwick 1969'daki bir röportajda anlattı : "Tek soru şeytanın bunun için nasıl kanıt elde edebileceğiydi." Nötronun elektrik yükünün olmaması, onu özellikle kurnaz bir hedef haline getirdi. Diğer projelerdeki çalışmalar arasında, Chadwick, Cambridge Üniversitesi'nin Cavendish Laboratuvarı'nda parçacıkları aramaya başladı ve ardından Rutherford öncülüğünü yaptı.
Chadwick kanıtını 1932'de buldu. Berilyum helyum atomlarının çekirdekleriyle bombardımana tutulduğunda yayılan gizemli radyasyonun, yüksüz ve protonlara benzer bir kütleye sahip bir parçacıkla açıklanabileceğini bildirdi. Başka bir deyişle, bir nötron. Chadwick, keşfinin oynayacağı önemli rolü önceden tahmin etmedi. Keşfinden kısa bir süre sonra New York Times'a “Korkarım nötronların kimseye faydası olmayacak” dedi .
Fizikçi James Chadwick, 1932'de, berilyuma helyum atomlarının çekirdeği olan alfa parçacıklarıyla vurulduktan sonra yayılan radyasyona dayanarak, nötronları keşfetmek için bu cihazı kullandı.
Fizikçiler, Rutherford'un önerdiği birleşme yerine tamamen yeni bir parçacık olarak kabul etmeden önce, sonraki yıllarda nötronun kimliğiyle boğuştu. Birincisi, bir proton-elektron karması, fiziği küçük ölçeklerde karakterize eden genç kuantum mekaniği teorisiyle çelişiyordu. Bir nesnenin konumu iyi biliniyorsa momentumunun olamayacağını belirten Heisenberg belirsizlik ilkesi, bir çekirdek içinde hapsolmuş bir elektronun mantıksız derecede büyük bir enerjiye sahip olacağını öne sürüyor.
Ve bazı çekirdeklerin dönüşleri, açısal momentumun kuantum mekaniksel bir ölçüsüdür, aynı şekilde, nötronun, parçacığın kütlesinin gelişmiş ölçümleri gibi, tam teşekküllü bir parçacık olduğunu ileri sürdü.
Pozitron şaşkınlığı
Fizikçiler de, görmezden gelinmesi zorlaşana kadar pozitrona direndiler.
Pozitronun 1932 tespiti, İngiliz teorik fizikçi Paul Dirac'ın çalışmasıyla önceden belirlenmişti. Ancak fizikçiler onun çalışmasının anlamını anlamadan önce biraz bocaladı. 1928'de Dirac, kuantum mekaniğini Albert Einstein'ın 1905'teki özel görelilik teorisi ile birleştiren ve fiziğin ışık hızına yakın olarak tanımlayan bir denklemi formüle etti. Şimdi basitçe Dirac denklemi olarak bilinen ifade, elektronların davranışını her iki teoriyi de tatmin edecek şekilde açıkladı.
Ancak denklem tuhaf bir şey önerdi: zıt elektrik yüküne sahip başka bir tür parçacığın varlığı. İlk başta, Dirac ve diğer fizikçiler bu yüklü parçacığın proton olabileceği fikrine sarıldılar. Ancak bu diğer parçacık elektronla aynı kütleye sahip olmalı ve protonlar elektronlardan neredeyse 2.000 kat daha ağırdır. 1931'de Dirac, elektronla aynı kütleye sahip ancak zıt yüklü yeni bir parçacık önerdi.
Bu arada, Dirac'ın çalışmasından bağımsız olarak Caltech'ten Amerikalı fizikçi Carl Anderson, uzaydan kaynaklanan enerjik parçacıklar olan kozmik ışınları incelemek için bulut odası adı verilen bir cihaz kullanıyordu. 1912'de keşfedilen kozmik ışınlar, parçacıkların ne olduğunu veya nasıl üretildiklerini tam olarak anlamayan bilim adamlarını büyüledi.
Anderson'ın odası içinde, enerji yüklü parçacıkların yolları boyunca sıvı damlacıkları yoğunlaştı ve bu parçacıklar, gaz moleküllerini sıkıştırırken iyonlaştıran parçacıkların bir sonucudur. 1932'de deneyler , bir elektrona eşit kütleli pozitif yüklü parçacıklar ortaya çıkardı . Kısa süre sonra Dirac'ın teorisiyle bağlantı netleşti.
Bilim Haber Letter , öncülü Science News , yeni bulduğu partikül adlandırma bir el vardı. Editör Watson Davis, 1933 Science News Letter makalesine göre ( SN: 2/25/33, s. 115 ) , bağımsız olarak lakabı düşünen Anderson'a bir telgrafta "pozitron" önerdi . Anderson, 1966'daki bir röportajda, bir briç oyunu sırasında Davis'in fikrini düşündüğünü ve sonunda onunla birlikte gittiğini anlattı. Daha sonra yaptığı seçime pişman oldu ve röportajda "Bunun çok kötü bir isim olduğunu düşünüyorum" dedi.
Elektronun antimadde ortağı olan pozitronun keşfi, antimadde araştırmalarının ortaya çıkışına işaret etti. Antimaddenin varlığı bugün hala şaşırtıcı görünüyor. Görebildiğimiz ve dokunduğumuz her nesne maddeden yapılmıştır, bu da antimaddenin tamamen yabancı görünmesine neden olur. Antimaddenin günlük yaşamla ilgisizliği - ve terimin Star Trek'teki liberal kullanımı - birçok bilimcinin hala onu bilim kurgu malzemesi olarak gördüğü anlamına geliyor. Ancak bir tezgahın üzerinde oturan bir muz bile antimadde yayar ve içindeki potasyumun radyoaktif bozunmalarında periyodik olarak pozitronlar tükürür.
Fizikçiler, 1955'teki antiproton da dahil olmak üzere, hepsi de kendi madde partnerleriyle aynı olan diğer birçok antiparçacığı keşfetmeye devam edeceklerdi. Konu, fizikçileri geceleri uykusuz tutuyor. Big Bang eşit miktarda madde ve antimadde üretmiş olmalıydı, bu nedenle araştırmacılar bugün antimaddenin nasıl nadir hale geldiğini inceliyorlar .
1930'larda, antimadde öyle bir sıçramaydı ki, Dirac'ın pozitron önerme konusundaki tereddütleri anlaşılabilirdi. Pozitron sadece iki parçacıklı paradigmayı kırmakla kalmaz, aynı zamanda elektronların atomları oluşturmada görünürde hiçbir rolü olmayan ayna görüntülerine sahip olduğunu da ileri sürer. Dirac, onlarca yıl sonra, denklemini ilk formüle ettikten sonra neden pozitronu tahmin etmediği sorulduğunda, "saf korkaklık" diye yanıtladı.
Ancak 1930'ların ortalarında iki parçacıklı paradigma ortadan kalktı. Fizikçilerin anlayışları ilerlemişti ve maddeye dair katı görüşlerinin bir kenara atılması gerekiyordu.
Atomun gücünü açığa çıkarmak
Radyoaktif bozunma, atomların enerji depolarını içeride kilitli tuttuklarını, almaya hazır olduklarını ima ediyor. Radyoaktivite 1896'da keşfedilmiş olmasına rağmen, bu enerji uzun süre kullanılmayan bir kaynak olarak kaldı. Nötronun 1930'lardaki keşfi, daha iyi ve daha kötü için bu enerjinin kilidini açmanın anahtarı olacaktı.
Nötronun keşfi, bilim adamlarının çekirdeği anlamasını sağladı ve onlara atomları ikiye ayırma veya diğer elementlere dönüştürme konusunda yeni yetenekler verdi. Nükleer teknik bilginin geliştirilmesi, nükleer güç gibi yararlı teknolojilere yol açarken, aynı zamanda nükleer silahları da harap etti.
Nötronun bulunmasından sadece bir yıl sonra, Macar doğumlu fizikçi Leo Szilard, nötronları atomları ayırmak ve bir bomba yapmak için kullanmayı hayal etti. “[Ben] aniden, nötronlar tarafından bölünen ve bir nötron absorbe ettiğinde iki nötron yayan bir element bulabilirsek, yeterince büyük bir kütleye monte edilirse böyle bir elementin nükleer zincir reaksiyonunu sürdürebileceğini anladım. , enerjiyi endüstriyel ölçekte serbest bırakın ve atom bombaları inşa edin, ”diye hatırladı daha sonra. Yeni bir fikirdi ama ileri görüşlüydü.
1930'ların başında bir bulut odasındaki bir parçacık izi, bir elektron kütlesine sahip pozitif yüklü bir parçacık olan bir pozitronun ilk kanıtıydı. Manyetik alan nedeniyle iz eğrileri ve eğrilik, pozitron merkez kurşun levhayı aşağıdan geçtikten sonra enerji kaybettikçe artar.
Nötronlar elektrik yükünden yoksun oldukları için atomların kalplerine nüfuz edebilirler. 1934'te İtalyan fizikçi Enrico Fermi ve meslektaşları düzinelerce farklı elementi nötronlarla bombardıman etmeye başladı ve çeşitli yeni, radyoaktif izotoplar üretti. Belirli bir elementin her izotopu, çekirdeğinde farklı sayıda nötron içerir ve bunun sonucunda bazı izotoplar radyoaktifken diğerleri stabil olabilir. Fermi, zamanın bir başka çarpıcı keşfinden ilham almıştı. 1934'te Fransız kimyagerler Frédéric ve Irène Joliot-Curie , elementlerin alfa parçacıkları adı verilen helyum çekirdekleriyle bombardıman edilmesiyle üretilen yapay olarak oluşturulmuş ilk radyoaktif izotopları bildirdi . Şimdi, Fermi benzer bir şey yapıyordu, ancak daha delici bir sonda ile.
Bu tür deneylerin sonuçlarını anlama yolunda birkaç bilimsel yanlış adım vardı. Önemli bir hedef, o dönemde periyodik tablodaki bilinen son elementin ötesinde yepyeni elementler üretmekti: uranyum. Nötronlarla uranyumu patlattıktan sonra, Fermi ve meslektaşları başarı kanıtı bildirdi. Ancak bu sonuç yanlış çıkacaktır.
Alman kimyager Ida Noddack, Fermi'nin yorumunda her şeyin doğru olmadığını düşünüyordu. 1934 tarihli bir makalesinde deneyleri için doğru açıklamaya yaklaştı: "Ağır çekirdekler nötronlar tarafından bombalandığında, çekirdeğin birkaç büyük parçaya bölünmesi düşünülebilir." Ancak Noddack fikri takip etmedi. Michigan'daki Alma Koleji'nden fizikçi Bruce Cameron Reed, “Herhangi bir destekleyici hesaplama sağlamadı ve kimse bunu ciddiye almadı” diyor.
Almanya'da fizikçi Lise Meitner ve kimyager Otto Hahn da uranyumu nötronlarla bombardıman etmeye başlamıştı. Ancak giderek daha düşmanca davranan Nazi Almanyasında Yahudi mirasına sahip Avusturyalı Meitner, Temmuz 1938'de kaçmak zorunda kaldı. Bavullarını toplamak için bir buçuk saati vardı. Hahn ve ekibin üçüncü üyesi kimyager Fritz Strassmann, İsveç'e inen Meitner ile uzaktan yazışarak çalışmaya devam etti. Deneylerin sonuçları ilk başta şaşırtıcıydı, ancak Hahn ve Strassmann Meitner'a uranyumdan çok daha hafif bir element olan baryumun reaksiyonun bir ürünü olduğunu bildirdiğinde, ne olduğu netleşti. Çekirdek bölünüyordu.
Meitner ve yeğeni fizikçi Otto Frisch, bu fenomeni açıklamak için işbirliği yaptılar, bu süreç çiftin "fisyon" olarak adlandırdığı bir süreçti. Hahn , fisyon keşfi için kimyada 1944 Nobel Ödülü'nü aldı , ancak Meitner, şu anda adaletsiz olarak kabul edilen bir kararla asla bir Nobel kazanamadı. Meitner , çoğu fisyonun keşfedilmesinden sonra 48 kez , bazen fizikte, bazen de kimyada olmak üzere ödüle aday gösterildi .
Lise Meitner (solda) ve Otto Hahn (1913'te Almanya'daki laboratuvarlarında gösterildi), nötron bombardımanına tutulduklarında atomların bölünebileceğini veya bölünebileceğini tespit etti. İkili, Nazi politikaları Meitner'ı İsveç'e kaçmaya zorlamadan önce birlikte çalıştı.
Meitner hakkında kapsamlı yazılar yazan California'daki Sacramento City College'dan kimyager Ruth Lewin Sime, "Fizik camiasındaki meslektaşları onun keşfin bir parçası olduğunu anladılar" diyor. "Bu, herhangi biri olan hemen hemen herkesi içeriyordu."
Keşif haberi kısa sürede yayıldı ve 26 Ocak 1939'da ünlü Danimarkalı fizikçi Niels Bohr, bilimsel bir toplantıda fizyonun gerçekleştirildiğini kamuoyuna açıkladı. Potansiyel çıkarımlar hemen belli oldu: Fisyon, atomik çekirdeklerde depolanan enerjiyi serbest bırakabilir ve potansiyel olarak bir bomba ile sonuçlanabilir. Keşfin ortaya çıkarabileceği endişeleri gidermeye çalışan duyuruyu açıklayan bir Bilim Haber Mektubu hikayesi. " Atom enerjisi açığa çıktı " başlıklı makalede, bilim adamlarının "araştırmaları sonucunda medeniyette bir 'devrim' konusunda halkın endişelenmesinden korktukları", "atom enerjisinin şu şekilde kullanılabileceği önerisi" gibi belirtildi. bazı süper patlayıcılar veya askeri bir silah olarak ”( SN: 2/11/39, s. 86). Ancak felaketle ilgili sonuçları küçümsemek onların geçmesini engellemedi.
Bir ateş topu
Bir bombanın yaratılıp yaratılamayacağı sorusu bir kez daha nötronlara dayanıyordu. Fisyonun bir patlamayı ateşlemesi için, bir zincirleme reaksiyon başlatmak gerekir. Bu, her bir fisyonun ek nötronları serbest bırakacağı ve daha sonra daha fazla fisyon oluşturmaya devam edebileceği anlamına gelir. Deneyler, böyle bir zincirleme reaksiyonu mümkün kılmak için yeterli nötronun salındığını çabucak ortaya çıkardı .
Ekim 1939'da, Almanya İkinci Dünya Savaşı'nın başında Polonya'yı işgal ettikten kısa bir süre sonra , Albert Einstein'dan gelen uğursuz bir mektup Başkan Franklin Roosevelt'e ulaştı. O zamana kadar Columbia Üniversitesi'nde Szilard'ın ısrarı üzerine yazılan mektup, "düşünülebilir ... yeni türden son derece güçlü bombaların bu şekilde inşa edilebileceği" uyarısında bulundu. Amerikalı araştırmacılar konuya olan ilgilerinde yalnız değillerdi: Alman bilim adamlarının da dava üzerinde olduğu belirtildi.
Roosevelt, araştırmak için bir komite kurarak yanıt verdi. Bu adım, ABD'nin bir atom bombası olan Manhattan Projesi'ni inşa etme çabasına doğru ilk adım olacaktı.
2 Aralık 1942'de, o zamana kadar Amerika Birleşik Devletleri'ne göç etmiş olan Fermi ve 48 meslektaşı , Chicago Üniversitesi'nde bir uranyum ve grafit yığınıyla yapılan bir deneyde ilk kontrollü, kendi kendini idame ettiren nükleer zincir reaksiyonunu gerçekleştirdi . Bilim Haberleri Mektubu daha sonra buna "insanın tarih öncesi ilk ateş yakmasıyla bir olay sıralaması" olarak adlandıracaktı. Fizikçiler başarılarını kutlarken, atom bombası olasılığı her zamankinden daha yakındı. Szilard, Fermi'ye “Bugünün insanlık tarihinde kara bir gün olarak geçeceğini düşünmüştüm” dedi.
İlk kontrollü, kendi kendini sürdüren nükleer zincir reaksiyonu, 1942'de Chicago Üniversitesi'nde bir uranyum ve grafit yığınında (bu resimde sağda) gerçekleşti.
Deney, Manhattan Projesi'nde önemli bir adımdı. Ve 16 Temmuz 1945'te, sabah 5:30 civarında, J.Robert Oppenheimer liderliğindeki bilim adamları, New Mexico çölünde, Trinity testi olan ilk atom bombasını patlattılar.
Fizikçi Isidor Isaac Rabi'nin 1970 tarihli Science: The Center of Culture adlı kitabında hatırladığı gibi, bu çarpıcı bir manzaraydı .. Aniden, muazzam bir ışık parlaması oldu, gördüğüm en parlak ışık ya da sanırım birinin gördüğü en parlak ışık. Patladı; atladı; senden sıkıldı. Gözden fazlasıyla görülen bir vizyondu. Sonsuza dek sürdüğü görüldü. Durmasını dilerdin; yaklaşık iki saniye sürmesine rağmen. Sonunda bitti, azalıyordu ve bombanın bulunduğu yere baktık; büyüyen ve büyüyen muazzam bir ateş topu vardı ve büyüdükçe yuvarlanıyordu; havaya yükseldi, sarı parlamalarla ve kırmızı ve yeşile dönüştü. Tehditkar görünüyordu. Bire doğru geliyor gibiydi. Yeni bir şey yeni doğmuştu; yeni bir kontrol; insanın doğa üzerinde edindiği yeni bir insan anlayışı. "
Fizikçi Kenneth Bainbridge bunu daha kısa ve öz bir şekilde ifade etti: Testten sonraki anlarda Oppenheimer'a "Şimdi hepimiz orospu çocuklarıyız" dedi.
Bombanın inşası, Almanya'nın onu ilk elde edeceği korkusundan kaynaklanıyordu. Ancak Almanlar , Mayıs 1945'te teslim olduklarında bomba üretmeye yakın bile değildiler. Bunun yerine, ABD'nin bombaları Japonya'da kullanılacaktı. 6 Ağustos 1945'te Amerika Birleşik Devletleri Hiroşima'ya bir atom bombası attı ve ardından 9 Ağustos'ta Nagasaki'ye bir tane daha atom bombası attı . Yanıt olarak Japonya teslim oldu. İki saldırı sonucunda 100.000'den fazla, belki de 210.000 kişi öldü.
Pencereden kör edici mavimsi beyaz bir parıltı gördüm. Hayatta kalan Setsuko Thurlow, Uluslararası Nükleer Silahları Kaldırmaya Yönelik Uluslararası Kampanya'ya 2017 Nobel Barış Ödülü'nün verilmesi üzerine yaptığı konuşmada, havada süzülme hissini hatırlıyorum ”dedi. Bomba Hiroşima'yı vurduğunda 13 yaşındaydı. Böylece, bir bomba ile sevgili şehrim yok edildi. Sakinlerinin çoğu yakılan, buharlaştırılan, kömürleşen sivillerdi. "
Nükleer kaygılar
İnsanlık, medeniyetin hayatta kalmasına yönelik yeni tehlikelerle yeni bir döneme girdi. Reed, "Nükleer fizikle, 10 yıl içinde bu gizli akademik araştırma alanı olmaktan çıkıp dünya sahnesinde patlayan ve bilim ile toplum arasındaki ilişkiyi tamamen değiştiren bir şeye sahipsin," diyor.
1949'da Sovyetler Birliği ilk nükleer silahını ateşledi ve ABD ile Soğuk Savaşı tanımlayacak on yıllardır süren nükleer rekabeti başlattı. Ve sonra daha büyük, daha tehlikeli bir silah geldi: hidrojen bombası . Atom bombaları nükleer fisyona dayanırken, H-bombaları fisyonla birlikte nükleer füzyonu, atom çekirdeğinin erimesini kullanır ve çok daha büyük patlamalarla sonuçlanır. Amerika Birleşik Devletleri tarafından 1952'de patlatılan ilk H-bombası, Hiroşima'ya atılan bombanın 1.000 katı kadardı. Bir yıldan kısa bir süre içinde, Sovyetler Birliği de bir H-bombasını test etti. H-bombası, daha önce teknolojinin geliştirilmesine karşı tavsiyede bulunan ABD Atom Enerjisi Komisyonu'nun danışma komitesinde görev yapan bilim adamları tarafından "soykırım silahı" olarak adlandırılmıştı.
Topyekün bir nükleer savaştan kaynaklanacak yıkım korkusu, nükleer silah stoklarını ve testlerini dizginlemek için tekrarlanan girişimleri besledi. 1996'da Kapsamlı Nükleer Test Yasağı Anlaşmasının imzalanmasından bu yana, Amerika Birleşik Devletleri, Rusya ve diğer birçok ülke bir test moratoryumu sürdürdü. Bununla birlikte, Kuzey Kore 2017 gibi yakın bir tarihte bir nükleer silahı test etti.
Yine de, nükleer silahların tehlikelerine umut vaat eden yeni bir teknoloji eşlik ediyordu: nükleer enerji.
1948'de bilim adamları ilk olarak bir nükleer reaktörün elektrik üretmek için fisyondan yararlanabileceğini gösterdiler. Tennessee'deki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'ndaki X-10 Grafit Reaktörü, küçük bir Noel ampulünü yakan bir motoru çalıştıran buhar üretti. 1951'de, Idaho Falls yakınlarındaki Idaho Ulusal Laboratuvarı'ndaki Deneysel Damızlık Reaktörü-I, bir nükleer reaktörden ilk kullanılabilir miktarda elektrik üretti. Dünyanın ilk ticari nükleer santraller başladı açmak orta ve 1950'lerin sonlarında.
Ancak nükleer felaketler, 1979'da Pennsylvania'daki Three Mile Island kazası ve o zamanlar Sovyetler Birliği'nin bir parçası olan Ukrayna'daki 1986 Çernobil felaketi de dahil olmak üzere, teknolojiye duyulan heyecanı azalttı . 2011'de Japonya'daki Fukushima Daiichi santralindeki felaket, toplumun içten içe yanan nükleer kaygılarını yeniden alevlendirdi . Ancak bugün, iklim değişikliğinin etkilerinin endişe verici hale geldiği bir çağda, nükleer enerji çekici çünkü doğrudan sera gazı yaymıyor.
İşçiler, 1986'daki Çernobil felaketinden sonra nükleer enerjinin tehlikeleri konusunda farkındalık yaratan radyasyon ölçümleri alıyor.
Ve insanlığın madde üzerindeki ustalığı henüz tamamlanmadı. Onlarca yıldır bilim adamları , güneşe güç veren süreç olan füzyona dayalı başka bir tür nükleer enerji hayal ediyorlar. Fisyonun aksine, füzyon gücü uzun ömürlü nükleer atık üretmez. Ancak ilerleme yavaş ilerledi . ITER deneyi, 1980'lerden beri planlama aşamasındadır . ITER, Güney Fransa'da inşa edildikten sonra, ilk kez füzyondan konulandan daha fazla enerji üretmeyi hedefliyor. Başarılı olup olmadığı, gelecek yüzyıllar için enerji görünümünü belirlemeye yardımcı olabilir.
Bugünün perspektifinden, nükleer ve parçacık fiziğinde bir yüzyıldan kısa bir süre içinde meydana gelen olağanüstü ilerleme hızı inanılmaz görünebilir. Nötron ve pozitron, günümüze kıyasla küçük olan laboratuvarlarda bulundu ve her keşif, parçacıkların önerilmesinden nispeten kısa bir süre sonra tek bir fizikçiye atfedildi. Bu keşifler, birbiri ardına yuvarlanıyor gibi görünen çılgın gelişmeleri başlattı.
Şimdi, yeni bir element bulmak, yeni bir temel parçacığı keşfetmek veya yeni bir tür nükleer reaktör yaratmak, on yıllar, binlerce bilim insanının uluslararası işbirlikleri ve devasa, maliyetli deneyler alabilir.
Fizikçiler doğayı anlamanın ve kontrol etmenin püf noktalarını ortaya çıkardıkça, öyle görünüyor ki, bir sonraki sır düzeyini açığa çıkarmak giderek zorlaşıyor.
Standart model
1950'lerde fizikçiler maddenin düşündüklerinden daha karmaşık olduğunu fark etmeye başladılar, çünkü parçacık hızlandırıcılar, parçacıkları yüksek enerjilerde parçalayan makineler, daha önce bilinmeyen çok çeşitli atom altı bileşenleri ortaya çıkardı. Günümüzde standart model olarak bilinen bir çerçeve, atom altı ölçeklerde var olan karmaşıklığı tanımlamaktadır. Özellikle, bu karmaşıklık, 1964'te önerilen ve önümüzdeki on yıl boyunca yapılacak deneylerde onaylanan kuark adı verilen parçacıkları içerir. Farklı kombinasyonlarda bir araya getirilen kuarklar , protonlar ve nötronlar dahil olmak üzere çeşitli büyük parçacıkları oluşturur.
Standart model, doğanın temel parçacıklarının ve kuvvetlerinin tutarlı bir resmidir ve bağımsız olarak ve gruplar halinde çalışan birçok fizikçinin çalışmasıdır. Birçoğu antiparçacık ortakları olan 17 partikülden oluşur. Listeye altı tür kuark (mavi) ve altı lepton (kırmızı) dahildir. Elektronlar ve onların daha ağır akrabaları olan müonlar ve tauslar, nötrino adı verilen hafif parçacıkların üçlüsü gibi leptonlardır. Higgs bozonu (ortada), parçacıkların kütlesinin kökenini açıklar.
Standart model aynı zamanda bilinen dört temel kuvvetten üçünü de hesaba katar: elektromanyetizma, zayıf nükleer kuvvet ve güçlü nükleer kuvvet. Kuvvet taşıyan parçacıklar (turuncu) bu kuvvetleri iletir. Zayıf kuvvet, belirli radyoaktif bozunmaları yönetir ve güçlü kuvvet, kuarkları parçacıkların içinde bir arada tutar. (Doğanın en tanıdık güçlerinden biri olan yerçekimi henüz çerçeveye dahil edilmemiştir.)
Teori, deneyleri açıklamada son derece başarılı olmasına rağmen, bilim adamları hala herhangi bir kusuru keşfetme umuduyla onu test ediyorlar.
