Bir önceki dersimizde ışığın doğasından bahsedilmiş ve ışığın dalgaboyunu tanımlamıştık. Çeşitli dalgaboyu aralıklarının elektromanyetik spektrumdaki görünür bölgesindeki renklere karşılık geldiğini ve her bir dalgaboyunun da belirli bir enerjiye sahip olduğunu da belirtmiştik. Bu dersimizde bu bilginin bir yıldızın sıcaklığı hakkında fikir edinme konusunda nasıl işe yaradığını ele alacağız. Bir gece gökyüzündeki yıldızlara baktığımızda, biz yıldızların çeşitli dalgaboylarında ne kadar enerji yaydığını biliriz. Bunu yaparken de spektrum adını verdiğimiz dalgaboyuna veya frekansa göre değişen ışıma şiddetini gösteren bir grafiği/gösterimi referans alırız. Bu tayf belirli bir dalgaboyunda yayılan enerji hakkında konuşabilmemiz için gerçekten tam olarak uygun değildir. Eğer bir dalgaboyunu keyfi bir biçimde ondalık bir sayı olarak tanımlarsak, küçük bir dalgaboyu aralığı sonsuz sayıda dalgaboyuna sahip olur. Aynı şekilde her bir dalgaboyunda küçük bir enerji olsa bile, sonsuz miktarda enerji olacaktır. Bunun yerine biz bazı dalgaboyu veya frekans aralıkları üzerinde yayılan enerji hakkında konuşabiliriz. Örneğin, biz ışıma şiddeti fonksiyonu I 'yı I d şeklinde tanımlayıp 'dan +d 'ya olan dalgaboyu aralığında bir cisim tarafından yayılan enerjiyi elde edebiliriz. Benzer olarak, frekans için, I df şeklinde tanımlayıp f'den d+df'ye olan frekans aralığında bir cisim tarafından yayılan enerji elde edilebilir.. -I gibi ışıma şiddetinin dalgaboyuna bağlı değişimini bir grafik olarak çizdiğimizde bu grafiğin çoğu dalgaboyunda düzgünce değiştiğini buluruz. Bazı dalgaboyu aralıkları dar bir dalgaboyu aralığı üzerindeki I 'daki keskin artış ve azalışlara denk gelir. Bu ışıma şiddetindeki keskin artış ve azalışlar tayf çizgileri olarak adlandırılır. Tayfın sürekli veya düzgün kısmına süreklilik adı verilir. Yıldızlara baktığımızda, gördüğümüz şey onların farklı renklerde olduğudur. Farklı renklere sahip yıldızlar farklı bir süreklilik tayfına sahiptirler. Bir yıldız kümesine baktığımızda, örneğin Şekil1'de görülen Djorgovski 1 yıldız kümesi, geniş aralıkta bir renk cümbüşüne bakmış oluruz. Eğer biz farklı renkteki yıldızların sürekli tayfını ele alırsak, bulacağımız şey mavi görünen yıldızların sahip olduğu sürekli tayf için en kısa dalgaboyu olan mavide bir pike sahip olduğunu buluruz. Bir yıldızın rengi sıcaklığına bağlıdır. Isınan bir cismin ilk olarak kırmızı renkte parladığını biliyoruz, sonra sarı/yeşile dönüyor ve daha sonra maviye dönüşüyor, evrendeki en sıcak yıldız bile olsa da yıldızın rengi mavi olarak görünür. Biz bir yıldızın sıcaklığını yıldızın sürekliliğini ölçerek tanımlayabiliriz. Aslında, bunun için detaylı bir şekilde tüm spektrumu/tayfı ölçmeye gerek yok. Biz belirli dalgaboyu aralıklarında aldığımız ışıma miktarını ölçebiliriz. Bu aralıklar belirli bir dalgaboyu aralığının geçmesine izin veren filtreler aracılığıyla tanımlanır. Çeşitli filtrelerdeki alınan radyasyon yoğunluğunun kıyaslanması ile biz bir yıldızın renginin ve aslında böylelikle sıcaklığının belirlenmesinin nicel bir yolunu elde etmiş oluruz. Renk ve sıcaklık arasındaki ilişkiyi karacisim olarak adlandırılan cisimleri göz önüne alarak kavrayabiliriz. Bir karacisim termodinamik dengede olduğu kabul edilen ama çok sayıda gerçek cisme de benzeyen teorik bir düşüncedir. Bir cisim enerjisi serbest olarak değiş-tokuş olduğunda ve net enerji akışının olmadığı bir durum olan kararlı duruma ulaştığında onu çevreleyen ortam termodinamik denge durumundadır. Yani enerji akışı içeri ve dışarı aynı oranda gerçekleşir. Dolayısıyla bir karacisim kendisine gelen tüm ışınımı soğuran bir cisimdir. Diğer taraftan bir karacisim ışınım da yayabilir. Aslında, bir karacisim sabit bir sıcaklığı sürdürüyorsa, soğurduğu enerjiyle aynı oranda enerjiyi yaymak zorunda. Eğer karacisim soğurduğundan daha azını yayarsa, ısınacaktır. Eğer soğurduğundan daha fazla enerjiyi yayarsa, soğuyacaktır. Ancak, bu yayılan ışımanın spektrumunu soğurulan ışınımın spektrumuna uyacağı anlamına gelmez. Sadece toplam enerjiler dengededir. Yayılan ışınımın spektrumu karacisimin sıcaklığı ile belirlenmektedir. Sıcaklık değiştikçe, tayf değişir. Karacisim sıcaklığını dolayısıyla yeterince enerji içeren yaydığı tayfı soğurulan enerjiyle dengelemek için ayarlayacaktır. Bu dengelemeye izin veren sıcaklığa ulaştığında, karacisim dengededir. Bir karacisim tayfı göz önüne alındığında, sıcaklık arttıkça tayf piki daha kısa dalgaboylarına kaymaktadır. Diğer taraftan bir yıldızın tayfı daha çok bir karacisim tayfıdır. Herhangi bir dalgaboyu aralığında, daha sıcak karacisim aynı boyutlardaki daha soğuk bir karacisimden daha fazla enerji yayar. Aynı şeyi yıldızlar için de söyleyebiliriz. maxT = 2.90x10-1 cmK = 2.90x10-6 nmK. Bu bağıntıda, sıcaklığı Kelvin biriminde kullanmamız gerekir ve Kelvin birimi Celcius'dan 273.1 fazladır. Güneş tayfını Şekil2'de görebilirsiniz. Burada siyah çizgi ile gösterilen eğri Güneş'in tayfı eğrisini temsil ediyor. Kırmızı renkte olan eğri ise 5800 K yüzey sıcaklığına sahip mükemmel bir karacismin tayfını işaret ediyor. Görüldüğü üzere Güneş'in tayfı bir karacisim tayfına oldukça benzemektedir. 5800 K sıcaklığındaki bir karacisim için pik dalgaboyu 500 nm'dir ve bunu Wien yasası ile kolayca hesaplayabiliriz, max(T=5800K) = 0.5 x 10-6 m = 500 nm. Bu pik dalgaboyunun yeşilimsi sarı renge karşılık geldiğini görebilirsiniz. Bu şu anlama gelir ki, bu karacisim enerjisinin çoğunu 500 nm dalgaboyuna karşılık gelen bu renk tonunda yayar. Diğer taraftan Güneş de benzer bir pike sahip olmasına rağmen mavi ve kırmızı renklerde ışıma şiddeti daha düşüktür. Toplamda baktığımızda bu eğriler bize ışımanın sarı bir renk tonu ile yaklaşık beyaz renkte olduğunu söyler. 12000 K yüzey sıcaklığına sahip bir yıldız hangi renkte görünürdü? Açıkçası, biz bu sıcaklığa sahip bir yıldızı çıplak gözle olması gerektiği gibi göremeyiz. Çünkü bu yıldıza ait pik dalgaboyu Wien kayma yasası ile hesaplandığında 240 nm'ye karşılık gelir ve bu pik dalgaboyu da gözlerimizin algılayamadığı ultraviyole yani morötesi bölgededir. Bu sıcaklığa ve bu pik dalgaboyuna sahip bu yıldız elektromanyetik spektrumun tüm görünür bölgesinde ışık yayar Şekil3'te görüldüğü gibi ama kırmızıdan ziyade daha çok mavi ışığı yayar. Böylelikle bu yıldız mavi-beyaz renkte görünür. Diğer taraftan, gözlerimiz mor ışığı algılamaya duyarlığı olmadığı için bu yıldıza ait bu renk tonu mordan çok maviye yakın görünecektir. Başka bir sıcaklığa sahip bir yıldız için konuşalım. Örneğin, 3000 K yüzey sıcaklığına sahip bir yıldızın pik dalgaboyu 970 nm'ye karşılık gelmektedir. Bu ise elektromanyetik spektrumun kızılötesi bölgesine düşer. Bu yıldız tüm görünür bölgede ışık yaysa da Şekil3'te görüldüğü gibi maviden ziyade daha çok kırmızı ışık yayacaktır. Dolayısıyla bu yıldız kırmızı görünecektir. Başka farklı sıcaklıklar için de oluşan tayfları yıldızın hangi renkte görüneceğini de gösterecek şekilde aşağıdaki grafikten görebilirsiniz, Sıcaklık bir maddedeki parçacıkların rastgele olan hızını karakterize eder. Yani, daha yüksek sıcaklık daha yüksek ortalama hıza sahip parçacıklar anlamına gelir. Bu durumda, mutlak sıfırda sıfır rastgele harekete karşılık geldiğini söyleyebiliriz. Etrafına göre daha sıcak olan bir cisim ise ısı yani enerji yayar. Enerji yaymak anlam olarak, daha sıcak bir şeyden etrafındaki daha soğuk bir şeye olan enerji akışıdır. Bu elektromanyetik ışıma yoluyla olur. Eğer yıldızlar kendilerini çevreleyen ortamdan sıcak ise, kaldı ki bu şüphe götürmez, bulundukları ortama enerji yayacaktırlar. Daha sıcak olan daha fazla enerji yayacaktır. Yayılan daha fazla enerji, yıldızların iç yapısından yüzeyine daha fazla enerji akışını gerektirir, bir yıldızın yaşamını sürdürebilmesi için. Dolayısıyla yıldızların sıcaklıkları iç yapıları ve onların ne kadar süre yaşayacakları ile oldukça bağlantılıdır. Bu nedenle, bir yıldızın sıcaklığını bilmek önemlidir. Bir yıldızın rengi sayesinde sıcaklığı hakkında fikir edinebiliriz. Sıcaklığını biliyorsak yıldızın iç yapısı ve ömrü hakkında da önemli ipuçlarına sahibiz demektir. Yıldızlarda renk ve sıcaklık ilişkisinin yanı sıra yarıçap, ışıma gücü gibi birçok parametre birbiri ile ilintilidir. Bu bağlılıklar yıldızları renk ve sıcaklığına göre temel alan bir tayf sınıflandırmasına bilim insanlarını yöneltmiştir. Bu tayf sınıflandırmasını başka bir yazımızda daha detaylı olarak ele alacağız, bu sırada şu bağlantı üzerinden de elbette bu konuyu inceleyebilirsiniz. Gelecek dersimizde, burada ele aldığımız karacisim ışımasını Planck yasası üzerinden biraz daha ele alarak Astronomi ve Astrofizik Dersleri'ne devam ediyor olacağız. Önceki dersleri referansların altında verilen listeden takip edebilirsiniz. Sonraki dersleri Facebook sayfamızdan takip edebilirsiniz.


Elektronik aygıtlar daha fazla karmaşık oldukça ve bu aygıtlardaki bileşenlerin yoğunluğu üstel olarak arttıkça, Moore Yasası'nın sınırlarına gün geçtikçe yaklaşıyoruz. Bu sınırları genişletmek adına yeni bir araştırma gerçekleştirildi ve bu araştırma geleneksel silisyum temelli teknolojilerden çok farklı bir temele dayanıyor: molekül boyutlu bileşenler ve alternatif malzemeler. Bu çerçevede, İsrail'deki Ben-Gurion Üniversitesi ve Georgia Üniversitesi'ndeki araştırmacılar ilk defa tek bir DNA molekülünden yapılan nanoölçekli bir elektronik diyot ürettiler. Bir diyot bir elektrik devresinde bir yönde akım ileten diğer yönde ise akımı engelleyebilen bir elektronik devre bileşenidir. Alternatif akımı doğru akıma dönüştürmede genellikle kullanıldıkları için doğrultucular olarak da bilinen diyotlar elektronik devreler arasında çok geniş bir yelpazede kullanılmaktadırlar ve bunların hemen hemen her çeşit milyonlarcası silisyum çip temellidir. En küçük diyotlarda bile tek bir entegre devre üzerine bunların paketlenme sayısı artık sınırlarına yaklaşmaya başlıyor. Ucuz olması ve Dünya üzerinde bol bulunması nedeniyle silisyum günümüz elektroniğinin belkemiğini oluşturuyor. Ancak, giderek daha yüksek performanslı ve daha işlevsel elektronik aygıtlara duyduğumuz ihtiyaç nedeniyle bir çip, entegre devre üzerinde daha fazla sayıda elektronik aygıt bileşenine yer açmak gerekiyor. Bu nedenle de bu bileşenlerin boyutlarını olabildiğince düşürmek özellikle son birkaç on yıldır ele alınan önemli araştırma konularından biridir. Bu boyut düşürmeye minyatürleştirme adı da verilmektedir. Ancak bu minyatürleştirme çabaları silisyum temelli teknolojiler için artık bir sona yaklaşıyor. Çünkü biz daha küçük boyutlarda silisyum temelli bir elektronik aygıt üretmeye devam edersek, bu aygıtın performansı kararsız ve öngörülemez hale gelecek. Yani malzemenin boyutsal sınırlarına ulaşmak üzereyiz. Bu nedenle uzun süredir silisyum yerine kullanılabilecek, onun yerini alabilecek malzemeler üzerine yoğun araştırmalar sürüyor. Son on yıl içerisinde grafen gibi malzemeler ön plana çıktı. Kendi araştırmalarımda da galyum nitrür temelli teknolojiler üzerine çalışıyorum ama aslında ne grafen ne de diğer malzemeler silisyumun yerini alabilecek gibi değil, şimdilik. İsrail'deki bu üniversitelerde yapılan araştırmalarda ise üretilen elektronik diyot silisyum gibi, germanyum gibi bir malzeme yerine organik yaşamın kendisinin en temel yapıtaşı olan DNA'dan yapıldı. Normalde elektronik diyotlar p-tipi ve n-tipi katkılı silisyum malzemesinden yapılmaktadır. Bu iki farklı katkılı silisyum malzemesi arasında oluşan p-n eklem diyotun kendisidir. Burada bir yönde elektrik akımı sağlanırken ters yönde de akım engellenmektedir. Yeni gerçekleşen araştırmada bu görevi yerine getirmek için DNA kullanıldı. Ancak bir molekülün ucunu bir devreye bağlamak kadar basit bir konu değil. Görünen o ki, araştırmacılar koralin olarak bilinen en küçük molekülü DNA'ya eklediklerinde DNA'nın bir diyotun özelliklerini sergileyebildiğini ortaya koydular. Özel olarak tasarlanan tek bir 11 baz çiftli DNA ikilisi kullanılarak, araştırmacılar koralinle geliştirilmiş molekülü birkaç nanometre uzunluğundaki bir elektronik devresine bağladılar. Böylece DNA boyunca geçen akımın pozitif gerilimlere göre negatif gerilim için 15 kat daha fazla olduğu keşfedildi. Bu ise molekülün bir diyot olarak davrandığını gösteriyor. Diğer taraftan aslında bu 15 oranı, alternatif akımdan doğru akıma çevrilme oranını yansıtmaktadır ve bu değer beklenildiğinden oldukça büyük çıkmıştır. Bu açıdan da söz konusu çalışma önemli sonuçlar içermektedir. Bu bulgular daha küçük ve daha güçlü elektronik aygıtların önünü açabilir. Yapılan keşif, günümüz elektronik devre bileşenlerinden en az 1000 kat daha küçük boyutlarda nanoölçek elektronik bileşenlerini tasarlanıp geliştirilebileceğini gösteren önemli bir adım oldu. Araştırmanın sonuçları Nature Chemistry dergisinde yayınlandı.


Fizikçiler Dünya'nın merkezinin yüzeyinden iki buçuk yıl kadar daha genç olduğunu hesapladılar. Bunu yaparken de Albert Einstein'ın ortaya koyduğu genel görelilik ilkesinden yardım aldılar. Genel görelilik ilkesine göre, bir kişinin ya da cismin kütleçekimsel alandaki konumu deneyimleyeceği zamanı değiştirir. Bu fikir titizlikle test edilmiştir ve aslında küresel konumlama sistemi uyduları üzerinde bir etkiye de sahiptir. Ama burada sözü edilen zaman farklılığı birkaç yıl değil bir saniyenin birkaç onda biri kadardı. Danimarka'daki Aarhus Üniversitesi'nden Ulrik Uggerhoj ve çalışma arkadaşları 1960'lı yıllarda fizikçi Richard Feynman'ın verdiği derslerde Dünya'nın çekirdeği ve yüzeyi arasındaki yaş farkını savunmasından sonra bu etkinin Dünya üzerinde çok daha belirgin olacağını farkettiler. Feynman'ın verdiği dersler sırasında Dünya'nın merkezi ve yüzeyi arasındaki yaş farkının bir veya iki gün olduğunu savunduğu diğer fizikçiler tarafından sıklıkla söyleniyordu. Uggerhoj son zamanlarda bir lisans ders kitabına bu anekdotu eklemeyi karar verdiğinde, bu anekdotu kontrol etmek için hesaplamaların başına geçti. Yaptığı hesaplama Dünya'nın merkezi ve yüzeyi arasındaki kütleçekimsel potansiyeldeki farka dair bir çözüm üretmeyi de kapsıyordu. Bu kütleçekimsel potansiyeldeki fark bir yerden başka bir yere hareket eden kütle üzerinde kütleçekiminin yaptığı işin bir ölçümüdür aslında. Görelilik denklemlerinin içindeki bu farklılık 3x10-10 civarında bir zaman genişlemesi faktörünü verir. Bu da Dünya'nın merkezindeki her saniye yüzeydekinden çok daha yavaş tik-taklar. Dünya dört milyar yıl önce oluştuğu için, bu zaman genişlemesinin kümülatif etkisi bir buçuk yıl civarında bir fark olarak eklenir. Bu hesaplamalar Dünya boyunca düzenli bir yoğunluğun olduğu kabul edilerek yapıldı. Ancak biz biliyoruz ki Dünya'nın çekirdeği mantosundan daha yoğundur. Dünya'nın yoğunluğu üzerine bu daha geçekçi model kullanılarak Uggerhoj'un ekibi çekirdek ile manto arasındaki yaş farkının iki buçuk yıl civarında olduğunu buldu. Elbette ki bunu deneysel olarak onaylamak pek mümkün değil. Ancak genel görelilik birçok testten başarıyla geçti ve araştırmacılara göre bu sonuç genel görelilik ilkesinin bir sonucu olarak doğru gibi görünüyor. Çünkü genel görelilik ilkesi evren boyunca çalışıyor, herhangi bir kütleye sahip bir cisim için aynı etki meydana gelir. Aynı araştırmacı grubu Güneş'in merkezinin de yüzeyinden 40 bin yıl kadar genç olduğunu hesapladı. Ayrıca Uggerhoj'ın NewScientist'te yer alan açıklamasında, Feynman'ın gerçekten hata yapıp yapmadığının ya da ders notlarında yıl yerine gün olarak geçirilip geçirilmediğinin açık olmadığını söylüyor. Ayrıca ekliyor, ünlü insanların önerilerinin bile her zaman test edilmesi gerektiğini belirtiyor.


11 Mart 2011 tarihinde Japonya'nın Tohoku bölgesindeki 9.0 şiddetindeki depremin ardından gerçekleşen tsunami felaketi sonrasında Fukuşima Nükleer Santrali'nde gerçekleşen kaza atmosfere radyoaktif madde salınmasıyla sonuçlanmıştır. Radyoaktif sızıntı sonucu 20 km çapında bulunan alanda 170-200 bin kişi tahliye edilmiştir. Çernobil'den sonra gerçekleşen en büyük nükleer kaza olarak gösterilen olayın üzerinden 5 yıl geçmiş olmasına rağmen bölge halen temizlenebilmiş değil. Bölgedeki radyoaktif atıkları uzaklaştırılmak amaçlı çeşitli projeler üzerinde çalışılsa da istenilen sonuca halen ulaşılamadı. TEPCO'nun atıkları bölgeden uzaklaştırmak amacıyla uzun süredir üzerinde çalıştığı robotlar, bölgedeki radyoaktif sızıntı nedeniyle çalışamaz hale geldi. Yüksek radyasyon nedeniyle artan sıcaklık robotlarda kablo sisteminin erimesine yol açtı. Atık uzaklaştırmadaki en büyük umut olan robotların başarısız olması, bu alandaki çalışmaların yavaşlamasına neden oldu. Santraldeki radyoaktif maddelerle yayılmaya devam eden yüksek miktardaki radyasyonun, yeraltı suları ile birlikte Pasifik Okyanus'a dağıldığı tespit edilmişti. Hatta okyanus üzerinden Amerika kıtasına dahi ulaşmış olması bu krize yeni bir önlem alınmasını zorunlu hale getirdi. TEPCO, santraldeki atıkları uzaklaştırmaktan vazgeçerek ilk olarak Pasifik Okyanusu'na uzanan sızıntı yolunu kapatmayı planladı. Şubat ayında hayata geçirilen projede santralin etrafına 'buz duvarı' örüldü. Önümüzdeki günlerde buz duvarının içine suyun pompalanması hedefleniyor. Bu buz duvarının yapılması 2013 yılında duyurulan bir plandı. Bu planda, nükleer enerji santrali etrafındaki yerin 1.5 metre altına yerleştirilen borular duvara pompalanan radyoaktif suyun dondurulması hedefleniyor. Santralin içinin ulaşılamıyor durumda olması, araştırmacıları geçici bir yol olarak buz duvarı yapmaya sürüklemiş. Bölgedeki radyoaktif maddeler uzaklaştırılmadığı sürece nükleer felaketin etkileri şiddetli şekilde devam edecek gibi gözüküyor.


Avrupa Uzay Ajansı Herschel Uzay Gözlemevi ile toplanan verilerden yapılan çarpıcı bir videoyu geçtiğimiz günlerde yayınlandı. Bu video Perse spiral kolunun Orion Kolu'ndaki bizim algımıza göre görülen Samanyolu'nun detaylı bir manzarasını içeriyor. Hubble Uzay Teleskobu gibi diğer yörüngesel gözlemevlerine kıyasla Herschel Uzay Gözlemevi'nin çalışma ömrü oldukça kısa, 2009-2013 yılları arasında çalışabildi. Yine de bu kısa zamanda, Herschel milimetre altı ve uzak-kızılötesi dalgaboylarında kozmik toz gibi yıldız oluşum malzemelerinin karmaşık düzenini ortaya çıkarmaya olanak sağladı bilim insanları için. Hatta şu an NASA'da çalışan az sayıdaki Türk astrofizikçiden biri olan Dr. Umut Yıldız'ın doktora çalışmaları için Herschel Uzay Gözlemevi'nin verilerinden faydalandığını söyleyebiliriz. Sadece Umut hoca değil Avrupa'daki ve dünyanın değişik yerlerinden bilim insanları bu kısacık sürede bu gözlemevinden faydalanmıştı. Herschel'in en büyük üzerinde durduğu çabalardan biri Herschel Kızılötesi Galaktik Düzlem İncelemesi olarak biliniyor. 900 saatlık bir gözlem olan bu çalışma aslında bu bir tür haritalama olarak sayılabilir. Aşağıdaki bağlantıda göreceğiniz video Herschel ekibi tarafından derlenen birbirinden farklı 70 haritanın birleştirilmesiyle oluşturuldu. Bu video ile Samanyolu'nun merkez düzleminin kabaca yüzde 40'ını ve gökyüzünün yüzde 2'sini kapsayan bir manzarayı görebilirsiniz.


Yıldız Teknik Üniversitesi Makine Teknolojileri Kulübü olarak düzenlediğimiz; yeni üretim teknolojileri, geleceğimizin sanayi metodları ve hayatımızın içinde oldukça fazla yer kaplayan malzemeler gibi konuları ilgi çekici yönleriyle irdeleyen İMTEK, hayal gücünüzün sınırlarına dokunmaya geliyor! Amacımızın çevremizde imalata dair olup bitenlerle ilgili farkındalık yaratmak olduğu etkinliğimizde, herkesin duyup ilgi göstermiş olabileceği konuları ele alıyoruz. Kısa süre önce yaşantımıza dahil olan 3 boyutlu yazıcılar ve sanal gerçeklik sistemleri, yine son zamanlarda daha çok önem kazanan yüksek dayanımlı malzemeler gibi güncel konuları sizler için bir araya topluyoruz. Ulaşılmaz sanılan 3 boyutlu teknolojilerin aslında herkes tarafından kullanılabileceğini görecek, modelleme ve üretme platformlarının tüm dünyaya ait konular olduğunu fark edeceksiniz. Tersine mühendisliğin ne olduğuna dair fikir sahibi olacak, çeşitli sektörlerin imalat ile ilgili yönelimlerini öğrenme imkanını yakalayacaksınız. Aynı zamanda sergi salonumuzdaki standları gezme ve çeşitli faaliyetlere katılma fırsatı bulacaksınız. Tüm bunların bir parçası olmak, geleceğimizin nasıl şekilleneceğine dair yetkin kişilerin fikirlerini dinlemek üzere 26 Nisan tarihinde gerçekleşecek İmalat Teknolojileri Etkinliğine herkesi bekliyoruz. Etkinliğimiz ücretsiz, her yaş ve çevreden katılıma açık ve sertifikalıdır.


Dünya üzerindeki astrofizikçilerin bir anlamda umutlarını ve rüyalarını taşıyan Japonya'nın Uzay Teleskobu Hitomi'nin artık resmen bir daha kullanılamayacak olduğu açıklandı. Mart ayının son haftasından bu yana iletişim kurulamıyordu. Japonya Uzay Araştırma Ajansı Hitomi teleskobunun çöküşünü bugün yaptığı açıklama ile duyurdu. Daha görevine tam olarak başlamadan ortaya çıkan bu durumun nedeni bir çok olası başka faktöre rağmen parçalanma gibi görünüyor. Teleskoba güç sağlayan güneş pilleri teleskobunun ana gövdesinden ayrılmış ve böylece teleskop enerji ihtiyacını karşılayamayacak duruma gelmiş gibi görünüyor. Bazı açıklamalarda ise araştırmacılar oluşan bozulma ve dolayısıyla başarısızlık insan hatası kaynaklı olduğunu belirtiyorlar. Nature dergisinde bir programlama hatası ile birlikte bir yazılımın teleskoba kontrol edilemez bir dönüş komutu gönderdiği ve teleskop bunu deneyince kritik olan bağımsız güneş panelleri dahil 10 parçaya kadar dağıldığı belirtiliyor. Hitomi Japonca'da göz veya gözbebeği anlamına geliyor ve Şubat ayının ortalarında başarılı bir şekilde uzaya fırlatılmıştı. Beklendiği gibi bir hafta sonra çalışmaya başladı ama Mart ayının sonlarına doğru iletişim kurulamadı. On yıl kadar çalışması beklenen uzay teleskobundan araştırmacılar sadece 3 günlük gözlem verisi alabildiler. ABC internet sitesine göre Hitomi uzay teleskobunun kabaca maliyeti 365 milyon dolar ve bu önemli yatırımın heba olmasının ardından JAXA 12 yıla kadar bunun yerine yeni bir teleskop fırlatmayabilir. Yüksek bütçeli bir yatırımın böyle heba olması kötü ama bu girişimden elde edilen tecrübe ve deneyimler sonraki araştırmalar için yol gösterici olacaktır.


Kuantum bilginin taşınması kuantum işlemciler arasındaki iletişim ve kuantum bellekler için gereklidir. Kuantum hesaplama ise transistörler, mantık kapıları ve yeniden programlanabilir çipler açısından son yıllar büyük ilerleme elde etmesine rağmen bu teknoloji hala hayati bir bileşenden yoksundur: veri aktarımı. Veri aktarımı normal bir mikroişlemci işleyişinin temel bir parçasıdır, öyle ki bu parça bir yerden başka bir yere bilginin yönlendirilmesini içerir. Uluslararası bir araştırmacı grubu ise mükemmel durum aktarımı adı verilen bir teknik sayesinde bilginin taşınmasını sağlayan bir kuantum veri otobüsünü başarıyla denediler. Kuantum veriyolu, kuantum bilginin ışık kullanılarak herhangi bir kayba uğramadan bir kuantum bilgisayarın farklı bileşenleri için bir ulaşım köprüsü sunuyor. Mükemmel durum aktarımı tekniği yıllardır teoride olan ancak şimdi deneysel olarak kanıtlanan bir tekniktir. Bu tekniğe göre tek bir ışık parçacığına kodlanan bir kubit herhangi bir kuantum bilgi kaybı olmadan görece uzak bir yere taşınabilir. Burada kubiti tanımlamak gerekir, bir kubit kuantum bilginin bir birimidir. İki durumlu kuantum mekaniksel sistem olarak da tanımlanan kubit bu durumda tek bir fotonun polarizasyonu göz önüne alındığında burada oluşan kuantum mekaniksel sistemdeki iki durum yatay ve dikey polarizasyondur. Araştırmacılar mükemmel durum aktarımını dalgakılavuzları olarak adlandırılan 11 seri yapıdan oluşan bir boyutlu bir örgü ile gerçekleştirebildiler. Bu dalgakılavuzları yatay ve dikey olarak polarize olmuş laser ışığının birlikte enjekte edildiği çiftlenmiş içi boş tüpleri andırmaktadır. Bu oluşan etki optimize edilmiş bir kuantum tünellemeye benzemektedir. Araştırmacılar bu kuantum bilginin fotonik kubit hareket ettikçe kodlanan kuantum durumu koruyarak yüzde 97.1 ortalama doğrulukla bu örgü dizisi boyunca aktarmayı başardılar. Kuantum bilginin bir yerden başka bir yere aktarılması kuantum işlemcilerinin bellekte veri depolamadan ya da iletişim kurmadan tüm kuantum işlem süreçlerinde esastır. Araştırmacılar bir dolanık kubitin mükemmel durum aktarımının deneysel kantılanmasının kuantum hesaplamada büyük bir atılım olduğunu düşünüyorlar. Ancak hala aşılması gereken çok sayıda engel olduğunu da göz önünde bulundurmak gerekiyor. Şimdi bilim insanları işlevsel kuantum hesaplamanın ihtiyaçlarını karşılayabilen bir kuantum durum aktarımı için daha büyük doğruluk payına sahip ve daha kuvvetli bir sisteme doğru çalışmalarını sürdürmeyi hedefliyorlar. Bu haberde özet bilgilerini verdiğimiz çalışmaya ait bir makale Nature Communications dergisinde yayınlanmıştır.


Son on yıl içerisinde neredeyse 2000 ötegezegenin keşfi gerçekleşti. Ötegezegenler Güneş Sistemi dışında başka bir yıldızın yörüngesinde dolanan gezegenler olarak tanımlanmaktadır ve bu 2000 ötegezegenin dışında da 5000'den fazla aday ötegezegen onaylanmayı bekliyor. Bu egzotik olarak tanımlanan ötegezegenlerin çoğu sıcak jüpiterler olarak sınıflandırılmaktadır. Jüpiter gibi dev gaz gezegenleri olan bu ötegezegenler Jüpiter'den de oldukça sıcaktır. Çünkü yörüngeleri kendi yıldızlarına oldukça yakın olabiliyor. İşte bu sıcak jüpiterlerden biri olan HD 80606b'ye ait NASA'nın Spitzer Teleskobu'nun gözlemleri sıcak jüpiterlerin göç gizemi hakkında yeni ipuçları veriyor. Dünya'dan 190 ışık yılı uzaklıktaki bu ötegezegen alışılmadık yörüngesiyle bir kuyrukluyıldızı andırıyor. Gezegen yıldızına çok yaklaşıyor ve ardından yıldızından çok uzağa savruluyor ve 111 günde bir tekrar yıldızına alışmadığımız bir şekilde yaklaşıyor. Gezegenin bir tarafının bu aşırı yakınlaşma sırasında diğer tarafından çarpıcı bir şekilde daha sıcak olduğu düşünülmektedir. Aslında, gezegen yıldızına en yakın konuma geldiğinde, yıldıza bakan kısmı hızlıca 1100 santigrat dereceye kadar yükseliyor. Bu durumda, gezegenin atmosferi bir kimyasal reaksiyon kazanına dönüşüyor ve rüzgarlar şiddetli bir kasırganın ötesinde hızlanıyor. Sıcak Jüpiter oluşum teorilerinden biri uzak yörüngelerdeki gaz devlerinin yakın yıldızlardan veya gezegenlerden kaynaklanan kütleçekimsel etkilerin bu gezegenleri daha yakın yörüngelere itelediğinde sıcak Jüpiter haline geldiklerini ele alıyor. Yüz milyonlarca yıllık bir döngü içinde eksantrik yörüngelerde dönen gezegenlerin dairesel yörüngelere zamanla yerleştiği düşünülüyor. Spitzer Uzay Teleskobu'nun 85 saati bulan uzun gözlem zamanı sayesinde bu sıcak Jüpiter sınıfı ötegezegenin en soğuk ve en sıcak olduğu zamana dair daha fazla veriye sahip olduk. Bu veriler de bize gezegenin hızla nasıl ısındığı, soğuduğu ve döndüğü hakkında daha fazla fikir verdi. HD 80606b'ye ait bu gözlemler sonucu elde edilen veriler NASA tarafından bir video ile özetlendi. Biz de Kuark Bilim Topluluğu olarak bu videoyu gökyüzü meraklıları için Türkçeleştirdik. Bu videoyu aşağıdaki youtube bağlantısından izleyebilirsiniz, Yeni gözlemler, yeni araştırmalar bu sıcak jüpiterlerin gizemli göçü hakkında yeni ilerlemelere gebe olacak gibi görünüyor.


Alman fizikçiler dünyanın en küçük çalışan motorunu geçtiğimiz günlerde yaptılar. Tek bir kalsiyum atomu ile güçlendirilen bu yeni motorun ortalama bir otomobil motoruna eşdeğer bir termodinamik verimliliğe sahip olduğu iddia ediliyor. Elbette burada boyut ölçeklemesi ile kıyaslama yapıldığı göz önünde bulundurulmalı. Neyse, bu ısı değişimi motorunda temel olarak, motorun sahip olduğu tek atom hem yakıt hem de güç kaynağı olarak davranıyor ve elektriksel gürültü ile ısınırken laser demeti ile de soğutulur. Dolayısıyla ısı değişimlerine göre çalışan bir motor üretilmiş olunur. Isı değişim motorları tıpkı bir araba motorunda olduğu gibi termal enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürürler ve bu sırada termodinamiğin birinci ve ikinci yasasına uyarlar. Sisteme uygulanan enerji ısının mekanik hareketine dönüştürülmesi sürecinde korunur ve verimlilik sınırlı olsa da enerji akışları gözlenir. Aynı şekilde, bu yeni ufacık nano-dinamomuz ayrıca bir termodinamik döngüye girer, standart bir araba motorunun silindirlerinde meydana gelen sürece benzer şekilde üretilen enerji bir atom titreşimine dönüştürülür ve hem motor hem de enerji depolamada rol oynar. Bu yeni motor aygıtının temeli fizikçi Wolfgang Paul'un adını alan Paul Tuzağı olarak bilinen bir olaya dayanıyor aslında. Almanya'da Johannes Gutenberg Üniversitesi'nde çalışan bilim insanları bu bahsedilen Paul Tuzağı olayına göre sivriltilen bir iyon tuzağındaki tek bir kalsiyum atomunu hapsedip yakalayarak bu dünyanın en küçük motorunu yapmış oldular. Bunun yanı sıra, sürekliliği sağlamak için bilim insanları bu tuzağı değişimli olarak sıcak ve soğuk rezervuarlarla termal olarak eşlediler. Bu durumda, sıcak rezervuar Paul Tuzağı'nın en dış elektrodlarına uygulanan gerilim gürültü dalgaformlarının karşısında olurken, soğuk rezervuarlar ise atomda 397 nm dalgaboyuna sahip bir laser demeti ile oluşturuldu. Hassas aralıklarda ısıtma ve soğutma arasında anahtarlama yapılarak bu motor eksen yönünde harmonik bir osilasyon sağlamış oldu. Başka bir deyişle, ısıtma ve soğutma döngüleri ile bu atom ileri-geri hareket ettirilmiştir. Kuantum fiziği açısından, bu sistem bazı değişikliklerle küçük kuantum makinelerin çalışmasına ve kuantum enerji iletim sistemlerinde tanımlanan kuantum eşfazlılık gibi termodinamik içindeki kuantum etkilerinin araştırılmasına olanak sağlayabilir. Araştırma ile ilgili sonuçlara Science dergisinden ulaşabilirsiniz. Ayrıca stirling motoru hakkında şu sayfaya ve Paul Tuzağı hakkında da bu sayfaya göz atabilirsiniz.


Günümüzde güneş enerjisi giderek yaygınlaşan bir yenilenebilir enerji kaynağı olarak dikkatleri çekiyor. Son yıllarda da güneş pillerinin daha verimli ve daha az maliyetli olmasına yönelik gelişmeler de bu ilgiyi takip etmektedir. Ancak güneş enerjisi ile ilgili büyük bir dezavantaj vardır. Güneş pillerinin yağmur yağdığında enerji üretemiyor olması güneş enerjisi ile ilgili zayıf noktalardan sadece biri. Görünen o ki, Angewandte Chemie dergisinde Çinli araştırmacılar tarafından yayınlanan A Solar Cell That Is Triggered by Sun and Rain başlıklı makaleye göre bu durum değişebilir. Bu makalede araştırmacılar tüm hava durumu koşullarında çalışabilen güneş pilleri için yeni bir yaklaşım geliştirdiklerini belirtiyorlar. Bu yaklaşıma göre bu güneş pillerinde hem gün ışığı hem de yağmur damlalarıyla enerji üretimi tetikleniyor. Güneş enerjisinin elektriğe dönüştürülmesi için, Çin'deki Ocean Üniversitesi ve Yunnah Normal Üniversitesi'nden araştırmacılar yüksek verimli boya-duyarlı güneş pili geliştirdiler. Yağmurda bile elektrik üretimi için, araştırmacılar bu güneş pilini bir grafen ince-film ile kapladılar. Bilindiği üzere grafen malzemesi karbon atomlarının bir bal-peteği örgüsü ile birbirine bağlı olduğu iki boyutlu bir karbon allotropudur. Grafitin mekanik olarak soyulması ya da oksidasyonu ile grafen malzemesi halihazırda hazırlanmaktadır. Elektriği çok iyi bir şekilde iletmesi ve tüm bir katman boyunca serbest hareket edebilen elektronlara sahip olması ile grafen eşsiz elektronik özelliklere sahiptir. Sıvı bir çözeltide, grafen Lewis asit-baz etkileşmesi sonucu kendi elektronlarıyla pozitif yüklü iyonları bağlayabilir. Bu özellik çözeltilerden organik boyalar ve kurşun iyonları kaldırmak için grafen-temelli işlemcilerde halihazırda kullanılmaktadır. Bu olgu araştırmacılara yağmur damlalarından enerji elde etmek için grafen elektrotları kullanma ilhamını verdi. Çünkü yağmur damlaları tam olarak saf su değildir ve pozitif ve negatif iyonları ayrıştıran tuzu içermektedir. Sodyum, kalsiyum ve amonyum iyonlarını kapsayan pozitif yüklü iyonlar grafenin yüzeyine bağlanabilir. Yağmur damlası ve grafen arasındaki temas noktasında, su pozitif iyonlarca zenginleşmiş hale gelir ve grafen de yerel olmayan elektronlarca zenginleşir. Bu durumda elektronlar ve pozitif yüklü iyonlardan oluşan bir çift katman oluşur. Bu çift katmana pseudokapasitör denilmektedir. Çift katmanda oluşan potansiyel farkı voltaj ve akım üretmek için yeterlidir. Dolayısıyla grafen katmanı ile kaplanarak geliştirilen yeni güneş pilleri yağmur yağdığında da elektrik üretmeye devam edebilir.


Yüzyıllar öncesinden beri insanlar bazı killeri insan sağlığı için yararlı olduğunu düşünerek kullanıyorlar. Günümüzde bile çamur banyosu ile romatizmal hastalıklara ya da yaraların kanamasının durdurulmasında kullanılıyor. Bazı mide rahatsızlıklarına karşı da faydası olduğu düşünülüyor. Ocak ayında Nature Scientific Reports dergisinde yayınlanan bir makale ile Amerikalı araştırmacılar farklı killerin ilaç olarak nasıl çalıştığını keşfettiler. Araştırmalarında antibiyotiğe direnç gösteren enfeksiyonlara karşı bu killerin etkinliğini incelediler. Dünya üzerinde mavi ve yeşil killer volkanik alanlarda bulunurlar. Bu yanardağların civarında yaşayan yerliler ise yüzyıllardır sağlıklarını korumak için bu killeri kullandılar. Görünen o ki onlar killeri kullanmada bir şeyler biliyorlar. Arizona State Üniversitesi'nin Dünya ve Uzay Araştırmaları Bölümü'nde çalışan mineral bilimci Lynda Williams ve araştırma grubu Avustralya'nın yerlileri Aborjinlerin bu tutumları üzerinde çalıştılar. Çünkü Aborjinlerin kültüründe yaralıların tedavisinde killeri kullanma ve onları yeme alışkanlıklarının olduğu biliniyor. Çoğu kültürde de insanlar mide rahatsızlıklarını gidermek için killeri yemektedir. Ancak araştırmacılar bu killerin bazı patojenlere karşı etkili olduğunu buldular. Patojenler hastalığa neden olan bakteri ve virüslerdir. Araştırmacılar ise antibiyotiklere karşı direnç gösteren yani antibiyotiklerin etki edemediği bakterileri incelediler. Yapılan incelemeler sırasında laboratuvar testlerinde, Williams ve grubu bir mavi renkli kilin MRSA olarak bilinen antibiyotiğe dirençli Staphylococcus aureus bakterisine karşı nasıl etkili olduğunu buldular. Bu arada MRSA tehlikeli ve bazen öldürücü olabilen cilt enfeksiyonudur. MRSA'ya karşı etkili olan bu kilin Fildişi Sahili'nde görülen bir cilt hastalığı olan Buruli ülserinin tedavisinde de etkili olduğu belirtiliyor. Bu tür hastalıkların tedavisinde rol oynamasının ardındaki sırra geldiğimizde ise bu sır kil içerisinde yer alan kimyasal elementlerden birinde yatıyor. Bu element de demir. Hastalıklara neden olan bakterinin ise yaşamak için ihtiyacı olan şey yine demir. Ancak bu killer sadece demirden oluşmuyor aynı zamanda alüminyum elementini de içermektedirler. Lynda Williams'ın söylediğine göre bu elementler birlikte çalışır. Bakterilerin beslenmesi için az miktarda demir yeterlidir. Demirle birlikte bakterinin hücre duvarı açılır, bu sırada alüminyum ise hücre duvarının daha fazla açılmasına sebep olarak zararlı bakteriye demir akınına sebep olur. Bu demir fazlalığı da hücreyi zehirler ve demirin oksitlenmesiyle bakteri ölmüş olur. Araştırmacılar alüminyumun bakterinin hücre duvarındaki proteinlere saldırarak indirgenmiş daha fazla demirin hücre duvarlarından geçerek bakterinin iç yapısına ulaşmasına neden olduğunu buldular. Bu da antik zamanlardan beri kullanılagelen bazı volkanik killerin bazı sağlık sorunlarına karşı nasıl işe yaradığına açıklık getirdi. Keşfi yapan araştırmacılar bu çalışmalarının mavi ve yeşil killerin şifacı özelliklerini keşfetmek isteyen ilaç şirketlerinin ilgisini çekeceğini umuyor.


Dünyanın en büyük bilişim teknoloji şirketlerinin başında gelen ABD'li IBM şirketi kendi kuantum bilgisayarını internet kullanıcılarının kullanımına açıyor. İnternet kullanıcıları IBM'in kuantum işlemcisi üzerindeki programları çalıştırabilecek ve beş süperiletken kuantum bitten oluşan bu aygıta erişim sağlayabilecekler. Bunun için IBM Quantum Experience isimli siteye giriş yapmak yeterli. IBM tarafından bulut özellikli kuantum hesaplama platformu olarak adlandırılan bu işlemci üzerinde kullanıcılar algoritmaları ve deneyleri çalıştırabilecek ayrıca kuantum hesaplama rehber ve simülasyonlarına erişim sağlayıp bağımsız kubitleri yönetebilecekler. Aşağıdaki videoda, teorik fizikçi Jay Gambetta gibi IBM bilim insanları kendi kuantum bilgisayarlarının kamuya açılmasının neden önemli olduğunu açıklıyor. Bilim insanları sistemi kullanan farklı insanların kuantum hesaplama yapmak için kolektif bir sezgi inşa edeceklerini umut ediyorlar. Bununla kuantum dünyasında olan şeyler bizim gerçekliğimizdeki klasik deneyimlerimize karşı gelen doğasındaki anlayışımızı geliştirmenin peşindeler. Bu kulağa hoş geliyor ama bunu deneyebilmek için ne yapılması gerekiyor? İlk adım olarak IBM ile bu konuda bazı şeyleri açıklığa kavuşturmanız gerekecek, kim olduğunuz ve bu kuantum bilgisayarı neden kullanmak istediğiniz gibi. Kuantum bilgisayarlar hakkında daha fazlasını öğrenmek için kullanmak fena bir fikir değil mesela. Daha sonra sistemi kullanmak için IBM'in göndereceği daveti beklememiz gerekecek. Ancak IBM'in basın duyurusuna göre kuantum işlemciye erişim için daha çok kuantum hesaplama uzmanlarına öncelik tanınacağı söyleniyor. Ülkemizde ve dünyada kuantum fiziğini ve aslında daha özelde kuantum hesaplamayı içeren alanlarda çalışmalar yapanlar için önemli bir fırsat gibi görünüyor.


Mars yüzeyinde suyun varlığını Marslı filmi öncesine denk getirilen bir duyuru ile teyit etmiştik. Bugün NASA'nın web sitesinden yapılan bir duyuruya göre Mars atmosferinde oksijen tespit edilmiş. Ancak, Mars'ta su meselesinin aksine Mars'ta oksijenin bulunması tam olarak ilk değil. 1970'li yıllarda Mars'a gönderilen Viking ve Mariner misyonları ile Mars atmosferinde daha önce oksijen olduğu tespit edilmişti. Bu defa Mars'ta oksijeni tespit etmek için o kadar uzağa gitmedik, NASA ve Alman Aerouzay Merkezi'nin ortak bir projesi sayesinde Dünya atmosferinden nispeten çıkmaya gerek kalmadan gerekli gözlem ve ölçümler yapılabildi. NASA'nın Kızılötesi Astronomi İçin Stratosferik Gözlemevi adını taşıyan 100 inç'lik çapa sahip bir teleskop ile uçan Boeing 747'nin üzerinde bu gözlemin yapılması ise eminim bir çoğunuz için ilginç gelecektir. Yer ve uzay temelli gözlem araçlarının yanı sıra modifiye edilmiş hareketli uçaklar ile de elbette ki gözlem yapabilmek mümkün. Böyle bir uçak teleskobu atmosferin yeterince üzerine çıkartabilirse gözlemler de atmosferimizin olumsuz etkilerin arındırılmış bir şekilde yapılabilir. Yani bu yöntem atmosferden kaynaklanan ne bir ışık kırılması ne de insan kaynaklı ışık kirliliği gibi problemler olmadan daha verimli bir çalışma olanağı sunuyor. Her ne kadar uzay teleskopları kadar iyi sonuçlara veremese de bazı avantajlar sağladığı bir gerçek. Her neyse SOFIA kullanılarak araştırmacılar ilk gözlemleri onaylayarak Mars atmosferinde oksijenin var olduğunu buldular. İlginç olanı ise oksijenin beklenenin yarısı kadar olmasıydı. Astronomy&Astrophysics dergisinde yayınlanan araştırmada bunun Mars atmosferinde yaşanan doğal değişimlerden kaynaklanabileceği belirtilmiş olsa da yeni gözlemler yapılana kadar bundan emin olamayız. Son verilerin ışığında Mars'ın çok da kalın olmayan atmosferi yüzde 95 karbondioksit ve sadece yüzde 0.13 oksijenden oluştuğu düşünülüyor. Oysa atmosferimiz yüzde 78'i azot ve yüzde 21'i oksijenden oluşmakta. Neredeyse 40 yıl sonra gerçekleşen bu gözlem Mars atmosferinin en üst katmanlarında oksijen atomlarının var olduğunu hatırlatmış oldu. Zira miktar oldukça küçük.


Bir grup astronom Leoncino veya küçük aslan olarak isimlendirilen soluk mavi bir cüce galaksiyi keşfettiler. Ancak bu keşif bir açıdan bir hayli önemli. Çünkü keşfedilen bu galaksi ile Büyük Patlama Teorisi'ni test etmek mümkün olabilir. Bu soluk mavi cüce galaksi nam-ı diğer küçük aslan şimdiye kadar keşfedilen en metal fakiri bir galaksi ve içinde barındırdığı metalin çok ama çok düşük olmasıyla evrenimizin oluşumu sonrasının egemen olduğu çevre koşullarının bir benzerine sahip olduğu söylenebilir. Bir nevi zaman kapsülü gibi evrenin ilk anlarının hala taze olduğu bir galaksi ortamından bahsediyor olabiliriz. Leoncino (AGC 195691) cüce galaksisi Küçük Aslan takımyıldızında Dünya'dan yaklaşık 30 milyon ışık yılı uzaklıkta yer alıyor. Gökbilimciler galaksinin düşük metal içeriğini ABD'nin Arizona Eyaleti'nde yer alan bir çift teleskopa monte edilen spektrograflar sayesinde belirledi. Bu teleskoplar Kitt Peak Ulusal Gözlemevi'ndeki 4 metre çaplı Mayall Teleskopu ve Hopkins Dağı zirvesindeki Çoklu Ayna Teleskopu'dur. Metal içeriğinin çok az olmasından biz Büyük Patlama Teorisi'ni test edeceğimizi nasıl düşünüyoruz? Büyük Patlama Teorisi'ne göre metal dediğimiz elementlerin oluşması için oldukça uzun bir zaman geçmesi gerekiyor. Büyük Patlama sonrası evren proton, nötron ve elektronlardan oluşan yaklaşık 10 milyar santigrat derece sıcaklığına sahip bir parçacık denizinden ibaretti. Bu parçacıklar arasına pozitronları, nötrinoları ve fotonları da ekleyebiliriz. Dolayısıyla ilk metallerin oluşumu biraz zaman aldı. Metaller hidrojenden ve helyumdan daha ağırdırlar. Metal zenginin galaksilerde ise bu ağır elementler İngilizce'de stellar processing olarak tanımlanan yıldız işleme adı verilen bir teknik aracılığıyla yıldız üretim döngüleri boyunca oluşmuşlardır. Bir yıldız, yıldız nükleosentezi sayesinde metalleri üretir ve bu elementler süpernovalar yani yıldız patlamaları ile galaksinin her tarafına dağıtılır. Bir süpernova aslında yeni nesil yıldızların tohumlamasıdır. Neyse, daha yıldızlar patlamadan önce yıldızlarda daha ağır elementlerin oluşumuna yol açan reaksiyonların hepsine birden yıldız nükleosentezi denilmektedir. Güneş'te bu durum hidrojenin helyuma dönüşmesiyle olur ve bu dönüşüm için gerekli reaksiyon nükleer füzyondur. Metal fakiri bir galakside metal içeriğinin az olması henüz ağır elementleri oluşturacak yıldızlara sahip olmadığı anlamına gelir. Bu da evrenin ilk zamanlarına benzer kimyasal bir ortamı işaret eder. Büyük Patlama'nın günümüz modeli evrenin oluşumunu takip eden hidrojen ve helyum atomlarının oranına dayanan detaylı öngörülerden oluştuğu için, biz bu metalden yoksun zamana kapsülü olarak gördüğümüz galaksiyi insanlığın en çok saygı duyduğu bilim kuramlarından birini test etmede kullanabiliriz. Indiana Üniversitesi Astronomi Bölümü'nden John J. Salzer evrenin doğumundaki koşulları keşfetmenin birçok yolu olduğunu ama bunlar arasında en umut verici olanının düşük metal içeriğe sahip olan galaksiler olduğunu söylüyor. Şimdi sıra Leoncino üzerine daha fazla gözlem yapıp hakkında yeni bulgular elde etmede. Böylece Büyük Patlama'ya dair öngörülerin geleceğine yön verebilmiş olacağız.


Termodinamiğin İkinci Yasası bize bazı şeylerin imkansız ve bazı şeylerin olması gerektiğini söyleyen bir yasadır. Buzdolabından çıkardığınız donmuş bir hazır pizzayı sıcak su dolu bir kabın üzerine bıraktığınızda, hazır pizzanın buzları biraz çözünürken sıcak su dolu kap ise bir miktar soğur. Bu Termodinamiğin İkinci Yasası'na göre gerçekleşir ve siz asla ısının bunun tersi yönde yani sıcak su dolu kabın giderek daha sıcak, donmuş hazır pizzanın ise daha soğuk yaptığını göremezsiniz. Dolayısıyla ısı daha soğuk olan bir ortamdan daha sıcak olan bir ortama akmaz. Isı daima sıcak cisimlerden soğuk cisimlere doğru akmaktadır ve hiçbir şekilde bunun tersi olmaz. Isının soğuk bir cisimden sıcak bir cisme akması Termodinamiğin İkinci Yasası'na göre imkansızdır. İkinci Yasa'nın olması gerektiğini söylediği şey ise kapalı bir sistemde, sistemin düzensizliğinin ölçüsü olan entropinin ya sabit kalacak ya da artma eğiliminde olacak olmasıdır. Yani bu yasaya göre evrenin entropisi zamanla sürekli artacaktır. Ayrıca bu yasaya göre evrendeki entropi asla negatif olamaz. Bir masanın üzerinden düşen cam bardak yere düştüğünde onlarca parçaya ayrılır ve Termodinamiğin İkinci Yasası'na göre bu parçaları tekrar bir araya getirip cam bardağı oluşturmak mümkün değildir. Bu süreç tersinir değildir. Aynı şekilde bir elektrik devresinde akım geçtikçe oluşan ısının tersine o devreye ısı uyguladıkça akım üretemezsiniz. Termodinamiğin İkinci Yasası oda sıcaklığında bıraktığınız dondurmanızın neden erimeye başladığını, bizim neden yaşlandığımızı ve asla gençleşemeyeceğimizi açıklar. Yani zamanın oku bu yasa ile anlaşılır, buna zamanın termodinamik oku denilir ve bir sistem içindeki bozukluğun ölçülmesi olarak tanımlanır. 19. yüzyılda Fransız fizikçi Sadi Carnot, ki termodinamiğin babası olarak anılır, buhar motorunun verimliliğini analiz etmeye çalışırken bilimin en derin denklemlerinden biri olan İkinci Yasa'nın ilk ifadesini üretmiştir. Carnot 1824 yılında iki sıcaklık arasında çalışan bir ısı motoru döngüsünde ısının işe dönüşme verimliliğinin bir üst sınırı olduğunu gösterdi. Bunu yaparken entropi yerine kaloriyi kullanmıştır. Kalori ısı ile ilgilidir ve Carnot bu hareketli döngüde bir miktar ısının her zaman kayıp olduğu fikrini ortaya koymuştur. Bu hareketli döngü Carnot ısı motoru olarak bilinir ve ısı ile iş transferleri her zaman termodinamik dengedeki iç durumlar olan alt sistemler arasında olur. Ancak Carnot ısı motoru ısı motorlarının verimliliği ile ilgilenen mühendislerin özel olarak ilgisini çeken idealleştirilen bir aygıttır. Dolayısıyla gerçekte böyle bir Carnot ısı makinesi yoktur. Çünkü böyle bir sistem tersinir adımlardan oluştuğu için toplamdaki entropi değişimi sıfırdır. Carnot'tan sonra İkinci Yasa'ya ait ikinci ifadeyi ortaya koyan Alman fizikçi Rudolf Clausius, Clausius ifadesi olarak bilinen şu fikri geliştirdi, Isı genellikle düşük sıcaklıktaki bir malzemeden yüksek sıcaklıktaki bir malzemeye kendiliğinden akamaz. Bu ifadeyi 1854 yılında formüle etmiştir. İkinci Yasa'nın çok sayıda farklı ifade ile tanımlanması gibi Entropi de farklı şekillerde tanımlanmaktadır. - Entropi ısı soğurmasının Q olduğu T sıcaklığında tersinir bir süreç için bu değişimin bir değişkenlik durumudur. - Entropi bir işi yapmanın mümkün olmadığı enerji miktarının bir ölçüsüdür. - Entropi bir sistemin bozukluğunun/düzensizliğinin bir ölçüsüdür. - Entropi bir sistemin çokluğunun bir ölçüsüdür. Entropi zamanla kapalı bir sistemin geleceği hakkında bilgi verdiği için termodinamik zaman okunun yönünü bize verdiği söylenir. Eğer iki farklı zamandaki bir sistemin anlık fotoğrafları daha fazla düzensiz bir durumu gösterirse, bu durum basitçe gelecek zamana ait olandır. Kapalı bir sistem için, olayların doğal akışı sistemin daha fazla düzensiz bir duruma iter. Entropi kavramı evrendeki en büyük ölçeklere değin de uygulanabilir. Başka bir deyişle evrende düzensizlik ve karışıklık kaçınılmazdır. Öyle ki, evrenin kaçınılmaz sonunun tüm yıldızların yanmış olduğu ve geriye ısı dışında hiçbir şeyin kalmadığı ısı ölümü şeklinde olacağı sonucunu bu İkinci Yasa'dan çıkaranlar bile var. Başkaları ise bu yasa ile evreninin kökenine dair anlayışımızı geliştirme çabasında iken Büyük Patlama anının sıfır entropiye sahip olduğunu dolayısıyla bunun mükemmel bir düzen olarak açıklamada kullandılar. Bu yasa buhar motorlarından içten yanmalı motorlara, buzdolabından kimya mühendisliğine değin endüstri devrimi teknolojilerinin geliştirilmesi için önemliydi. Gerçek motorlarda, bir miktar enerji kaybı muhakkak olmaktadır. Yani bu yasa devri daim makineleri geliştirme çabalarının boşa olduğunu gösterdi. Termodinamiğin İkinci Yasası 19. yüzyılda buhar motorlarının verimliliği geliştirme çabalarından bu yana evrenin ilk zamanlarına dahi dokunan fiziğin basit ama derin bir denklemi olarak tarihin akışını değiştiren önemli yasalardan biri olarak karşımızda duruyor. Bugün hala evrenin ilk anının neden düşük entropiye sahip olduğunu çözebilmiş değiliz, henüz tam olarak kavrayamadığımız kuantum dünyasında bile bu yasanın geçerli olduğu gerçeği müthiş bir gizemle yasayı canlı kılıyor.


Daha önce keşifleri açıklanan ve onaylanan dört yeni süper ağır element periyodik tabloda 113, 115, 117 ve 118 elementi olarak yerlerini almışlardı. Dün yapılan duyuruda ise Uluslararası Saf ve Uygulamalı Kimya Derneği keşfi yapanları da davet ettiği bir toplantı ile söz konusu bu elementlerin isimlerini belirledi. Buna göre, 113 elementi için adı Nihonium ve sembolü Nh oldu, 115 elementi için adı Moscovium ve sembolü Mc oldu, 117 elementi için adı Tennesine ve sembolü Ts oldu ve son olarak, 118 elementi için adı Oganesson ve sembolü Og oldu. Söylemem gerekir ki, bu elementlerin olası Türkçe adlandırmalarını verdim. Belki de Türkçe adlandırılma yapılırken bu elementlere neden bu adlarını verildiğini bilmek yararlı olacaktır. Görünen o ki, IUPAC yeni elementlere isim verilmesinde bir prosedür izliyor. Buna göre yeni keşfedilen elementler şunlar göz önünde bulundurularak isim alıyorlar, Tüm elementlerin isimleri genellikle tarihsel ve kimyasal uyumu sürdürmek ve yansıtmak amacıyla bir eke sahip olur. Bu da 1-16 grupları arasındaki elementler için genellikle -yum , 17. grup elementleri için -ine ve 18. grup elementleri için -on ekleri kullanılır. Atom sayısı 113 olan element için Japonya'daki RIKEN Nishina Hızlandırıcı Temelli Bilim Merkezi'nden keşfi yapan bilim insanları nihonyum ismi ve Nh sembolünü önerdiler. Nihon Japonca'da Japon söylevinin iki yolundan biridir ve tam olarak anlamı da Güneş'in Yükseldiği Kara şeklindedir. Bu isim elementin keşfedildiği ülke ile doğrudan bir bağlantı kurmak için öne sürülmüştür. Aynı zamanda 113 elementi bir Asya ülkesinde keşfedilen ilk elementtir. Atom sayısı 115 olan element için Mc sembolü ile moskovyum ismi, atom sayısı 117 olan element için ise Ts sembolü ile tennesine ismi önerildi. Bu isimler ise keşfi yapanların ülkelerindeki geleneği onurlandıran bir yer veya coğrafik bir bölgeyi işaret etmektedir. Moskovyum Moskova bölgesini tanıtırken Tennesine de ABD'deki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nı içeren Tennessee bölgesinin katkısını tanıtmaktadır. Bir diğer element olan 118 elementi ise Rusya'daki Nükleer Araştırma Katılım Enstitüsü ve ABD'deki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndaki araştırmacıların işbirliği ile keşfedilmişti. Her iki araştırma grubu da Og sembolü ile Oganesson ismini öne sürdüler. Çünü transactinoid element araştırmalarına olan öncü katkılarından dolayı Profesör Yuri Oganessian'ı bir elemente ismini vererek onurlandırmak istediler.


Nature dergisinde bu hafta yayınlanan bir makalede araştırmacılar bir karadelik tarafından parçalanmak üzere olan bir yıldızı X-ışınlarını kullanarak gözlemlediklerini bildirdiler. Bu çalışmaya göre, bir karadeliğin yakınlarından gelen X-ışını parlamaları neredeyse sonar gibi davranırlar. Karadelik bir yıldızı parçaladığı için etrafında bu yıldızın parçalarından oluşan bir enkaz belirir. Karadelikten çıkan X-ışınları ise bu enkaza çarpıp geri yansır, işte bu tür geri çarpıp yansımalar ses dalgaları ile su yüzeyi altında arama yapmaya benzer bir şekilde işlev görür. Bu X-ışınlarının yıldız parçalarıyla nasıl etkileştiğinin gözlenmesi ile araştırmacılar karadeliğin etrafında tam olarak neler olduğunu anlayabilirler. Tıpkı okyanus araştırmacılarının ses dalgalarını okyanus tabanına gönderip sonra bu geri yansıyan ses dalgalarını bir mikrofonla kaydetmeleri gibi, araştırmacılar da karadelik etrafında yıldız parçalarına çarpıp yansıyarak Dünya'ya gelen X-ışınlarını teleskoplarla gözlemlediler. Karadelik yakınındaki X-ışını parlamalarının ne olduğunu henüz anlamamışken biz bir şey olduğunda onun yankısını dakikalar sonra algılayabileceğimizi biliyorduk diyen araştırmacılardan Erin Kara, bu tekniğin X-ışını yankı haritalaması olarak adlandırıldığını ve daha önceleri de karadelikler etrafındaki kararlı diskleri keşfetmek için kullanıldığını belirtti. Ancak bu defa bu teknik ilk kez gelgitsel parçalanma ile üretilen yeni oluşan bir diski gözlemlemede uygulanmıştı. Bir gelgitsel parçalanma gökbilimciler tarafından çok az sıklıkla gözlenen bir yıldızın bir karadelik tarafından yiyip bitirilmesidir. Böylesine bir gelgitsel parçalanma yıldızdan gelen malzemelerin uzayın içinde kopup dağılması ile oluşur. Diğer taraftan bu gözlemler böylesine oldukça nadir gerçekleşen bir olaya daha yakından bakmak için bir şans olmasının yanı sıra uzun süresidir sessiz kalan bir karadeliğin sadece uyandıktan sonra ne olduğuna ve bir yıldızı nasıl süpürdüğüne tanıklık etmek de önemli bir şans oldu. Araştırmacılara göre bilinen evrendeki karadeliklerin yüzde 90'ı gölgelerin arasında saklanıyor. Yani henüz bu araştırmada olduğu gibi uykusundan uyanıp da birkaç yıldız atıştırmaya başlamıyorlar.


Teknolojiler geliştirmek için doğayı taklit etmek yani biyomimetik nanoteknoloji alanında çalışan bilim insanları için önemli bir ilham kaynağı olagelmiştir. Örneğin, daha önce araştırmacılar organik ışık yayan diyotların özelliklerini iyileştirmek için ateşböceklerinin biyolüminesans ışığını taklit etmişlerdi. Ateşböcekleri bir yana nanoteknoloji araştırmacılarının en favori böceklerinden biri ise kelebeklerdir. Kelebeklerin kanat yapılarının kopyasının yapılması çabalarıyla bilim insanları anti-sahtecilik tekniği ve ucuz kızılötesi dedektör fikir, icatlarını buldular. Şimdilerde ise Avustralya'daki Swinburne Teknoloji Üniversitesi'nden araştırmacılar yine bir kelebeğin kanatları üzerinde kafa yordular ve bu kez kelebek kanatları daha parlak ekranların önünü açan daha kompakt ışık-temelli elektroniğe yol açabilecek nanoyapıların geliştirilmesine yardımcı oldu. Avustralyalı araştırmacılar Zümrüt kelebeği olarak bilinen bir tür kelebekten ilham aldılar. Bu tür kelebeğin hareket ettikçe renk değiştiren kanatları giroidal yapılar olarak bilinen birbirine geçen desenlere ve kavisli yüzeylere sahiptir. Bu dönel yapılar doğal olarak fotonik band aralıklarına sahiptir ki bu belirli dalgaboylarındaki fotonların yansıtılmasını sağlar. Böylece yüzeyler onların gerçek pigmentasyonundan daha farklı bir şekilde renklendirilmiş gibi görünür. Bu fotonik band aralıkları yarıiletkenlerdeki enerji aralıklarına benzerdir. Gerçekte bu dönel yapılar onları potansiyel fotonik kristaller yapan fotonik band aralıklarına sahiptir. Science Advances dergisinde yayınlanan makalede araştırmacılar çözünürlüğü iyileştirilmiş optik iki demet litografi sistemi kullanarak bu dönel yapıların kopyasını çıkardıklarını belirttiler. Böylece daha iyi mekaniksel dayanıklığa sahip yapılar elde edildi. Bu çalışma ile araştırmacılar için sadece kelebek kanatlarının dönel yapılarının taklidinin değil aynı zamanda tekdüzelik, boyut ve kontrol edilebilirlik açısından da bunun aşılabileceğinin mümkün olduğunu gösterdi. Araştırmacılar bu yeni dönel yapıların daha fazla kompakt ışık temelli elektroniğin yapılmasında yardımcı olabileceğini belirtiyorlar. Çünkü bu dönel yapıların çok küçük boyutlarda olması tek bir çip üzerine entegre edilebilen aygıtların sayısını artıracaktır.


1929 yılında, Edwin Hubble evrenin genişlediğini keşfetmişti. Bu bizim etrafımızdaki galaksilerin uzayın kendisinin de genişlediği için bizden uzaklaştıkları anlamına geliyor. Ancak bilim de sürekli olarak değişiyor. Bu hafta Hubble Uzay Teleskobbu ile çalışan astronomlar evrenin önceki düşünülenden daha hızlı genişlediğini belirlediler. Buna göre evrenin beklenenden yüzde 5 ile 9 arasında daha hızlı genişlediği belirtiliyor. 2011 yılında Nobel ödülü kazanan Adam Riess'in öncülük ettiği bilim insanları 19 galaksideki Cepheid adı verilen yıldızları inceleyerek evrenin genişleme hızının arttığını buldular. Bu Cepheid yıldızları ömrünün sonuna gelen ve parlaklıkları periyodik olarak değişen yıldızlardır. Bu parlaklık değişimleri sayesinde astronomik uzaklıklar hesaplanabilir . Bu çalışmada, araştırmacılar yıldızların gözlenen parlaklığını onların gerçek parlaklıkları ile kıyasladılar ve bunların uzaklıklarını çok uzak galaksilerdeki yıldız patlamalarına kadar hesapladılar. Bu uzaklıklar uzayın genişlemesi ile kıyaslandı. Uzayın genişlemesi ise basık galaksilerden gelen ışığın nasıl gerildiğinin gözlenmesi ile hesaplanmaktadır. Bu iki değer evrenin ne kadar genişlediğinin bir ölçüsü olan Hubble sabitine eklendi. Böylece yeni Hubble sabiti değeri megaparsek başına saniyede 73.2 kilometre oldu. Araştırmacılar Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Aracı ve Avrupa Uzay Ajansı'nın Planck uydu öngörüleri ile bu değeri kıyasladıklarında, evrenin yüzde 5 ve 9 arasında daha hızlı genişlediği ortaya çıktı. Evrenin genişleme hızı ile ilgili bu ayrılığın ardında birkaç sebep olabilir. İlki galaksiler arasını dolduran karanlık enerji. Karanlık enerjinin büyüyen gücü ile galaksiler arası uzaklık artabilir. İkincisi karanlık ışınım olarak bilinen ışık hızına yakın hızda hareket eden yeni atom altı parçacıklarının öngörüleri yanıltıyor olması. Bir diğer olası sebep ise uzayın karanlık elementleri. Karanlık madde bizim henüz bilmediğimiz bazı garip karakteristiklere sahip olabilir. Bu şaşırtıcı bulgu Adam Riess'e göre, evrenin yüzde 95'ini oluşturan karanlık enerji, karanlık madde ve karanlık ışıma gibi ışık yaymayan evrenin gizemli parçalarının anlaşılması için önemli bir ipucu olabilir. Son olarak, bu bulgu Einstein'ın genel görelilik ilkesini test etmek için denenebilir. Hubble sabiti ile ilgili bu düzetlme daha öncekinden daha hassas. Daha önce yüzde 3.3 olan belirsizlik, yeni değer ile yüzde 2.4 civarındadır. Bir grup astronom ise Hubble sabitindeki bu belirsizliği yüzde 1'e düşürmeye çalışıyor.


Eğer gece gökyüzüne bakıyor ve oranın sessiz olduğunu düşünüyorsanız, yanılıyorsunuz. Uzay tam anlamıyla sessiz değildir ama gürültü yaptığında ise biraz ürkütücü olabilir. Birmingham Üniversitesi'nden astrofizikçiler Kepler Teleskobu ile akustik salınımlar kullanarak 13 milyar yıl kadar yaşlı yıldızların içinde guruldamaya benzer sesleri yeniden oluşturdular. Bu çalışma sekiz kırmızı dev yıldız üzerinde odaklanırken, bunların en küçüğü bizim yıldızımız olan Güneş'in kütlesinden çok daha kütleli ve neredeyse üç kat daha yaşlı. Bu kırmızı dev yıldızlar Akrep takımyıldızından 7200 ışık yılı uzaklıkta yer alan M5 küresel kümesinde yer alıyor ve M5'in 13 milyar yıl yaşında olduğu düşünülüyor. Dolayısıyla Samanyolu Galaksisi'ndeki en antik yıldız kümelerinden biri. Bu yeniden oluşturulan sesler tam olarak gerçek değildir ya da yıldızların etrafındaki olası medeniyetlerden de kaynaklanmıyor yahut çarpışmalardan gelen yankılamalar da değildir. Zaten uzayda ses de yayılmaz. Ancak bu duyduklarımız daha az karmaşık olan uğultulu gürültülerdir. Bu sesleri elektronik dans müziğine ya da korku filmlerindeki sahnelerde kullanılan seslere benzetebilirsiniz. Bu sesler yıldızın kendi iç yapısı ile etkileşirken içerde ses olarak tuzaklanan yıldızlarda görülen parlaklıktaki kısa atımlardır. Bilim insanları da bu atımların neden olduğu rezonans salınımlarını gözleyerek bu sesleri oluşturdu. Aşağıda verdiğim listede dinleyeceğiniz bu sesleri anlamsız bulsanız da bilim insanları yıldızların yaşları ve kütleleri hakkında bilgiler saklayan bu sesleri formüller oluşturarak incelemelerini sürdürüyorlar. Bu sırada siz sadece dinleyip keyfini çıkarabilirsiniz, bir gelişme olduğunda biz haber vereceğiz. Space sounds by Ria M. Bu çalışma ile ilgili bir makale Monthly Notices of the Astrophysical Journal dergisinde yayınlandı.


Harvard Üniversitesi'nden kimyager Daniel Nocera ABD'nin Chicago şehrindeki Enerji Politikaları Enstitüsü'nde verdiği bir konuşma sırasında çalışma arkadaşlarıyla birlikte tasarlanmış bir bakterinin karbondioksit ve hidrojeni sindirebildiğini ve bir enerji kaynağı olarak kullanılabilen biyokütle olarak çeşitli türlerde alkol yakıtı salgılayabildiğini duyurdu. Konuşmasında, bununla ilgili bir çalışmasının yakında Science dergisinde yayınlanacağını da belirtti. Geliştirilen bu bakteri türüne Ralston eutropha adı verildi ve genetik mühendisliği aracılığıyla karbon dioksiti ve hidrojeni alarak adenozin trifosfat üretmek için kullanılan ilk bakteri oldu. Bakterinin ATP üretmesi Anthony Sinskey'nin keşfettiği ATP'yi pentanol, butanol ve propanol gibi alkol türlerine dönüştürme yöntemi sayesinde bakterinin yüzde 10 verimlilikle biyokütle ve yüzde 6 verimlilikle alkol üretebilmesine olanak sağladı. Bunu bitkilerle kıyaslarsak, bitkilerde güneş ışığı ve karbondioksitin biyokütleye dönüştürme verimliliği yüzde 1 civarındadır. Karbondioksitin biyokütleye dönüştürme verimliliği göz önüne alındığında atmosferdeki karbon dioksit gazının bu şekilde bakteriler tarafından soğurulması küresel ısınmayı azaltma konusunda olası bir çözüm olur gibi yorumlar yapılmadan Nocera alkol ve biyokütlenin yakıt kaynağı olarak kullanılması sırasında karbondioksitin atmosfere geri döneceğini belirtiyor. Potansiyel kullanım alanları arasında Hindistan gibi ülkelerde hala elektriğin ulaşmasının sorunlu olduğu yerlerde yakıt kaynağı olarak bu bakterinin kullanılması gösteriliyor. Daha fazlasını konuşmak için Science dergisinde yayınlanması beklenen makaleyi görmek gerekiyor.


LIGO kütleçekim dalga dedektörleri üzerine çalışan fizikçiler 2016 yılının Şubat ayında duyurdukları keşfin ardından birleşen karadelikler hakkında çalışmalarına devam ediyorlar. Şubat ayında keşfi yapılan ve GW150914 adı verilen kütleçekim dalgalarının oluşumuna dair bulgular biraz daha netleşti. Buna göre GW150914 kütleçekim dalgaları Güneş'ten 36 kat daha büyük bir karadelik ve 29 Güneş kütlesindeki daha küçük bir karadeliğin birleşmesiyle ortaya çıktı. Bu birleşmenin sonucunda 62 Güneş kütlesinde ve 0.67 spin açısal momentumuna sahip bir karadelik oluştu. Spin açısal momentumun 1 olması bir karadeliğin alabileceği en büyük spin değeri olacağı anlamına gelir. Aynı araştırma grubuna göre, GW150914 birleşmesi ile oluşan karadelik astronomların bildiği kadarıyla en büyük yıldız-kütleli karadeliktir. Ancak bu sınıflandırmada galaksilerin merkezinde yer alan çok daha büyük süperkütleli karadelikler dahil olmuyor. LIGO'da çalışan bilim insanları yaptıkları hesaplamalar ile keşfi yapılan kütleçekim dalgalarını oluşturan çarpışmanın Dünya'da 1 milyar ışık yılı uzaklıkta gerçekleştiğini buldular. GW150914 kütleçekim dalgalarının nasıl oluştuğuyla ilgili olarak araştırmacıların son çalışmasını Physical Review Letters dergisinde yayınlanan Properties of the binary black hole merger GW150914 başlıklı makalesinde bulabilirsiniz.


Daha önce Şubat ayında Laser Girişimölçer Kütleçekim-Dalga Gözlemevi ile araştırmacılar kütleçekimsel dalgalarını tespit etmişlerdi. Sadece birkaç ay sonra bugün araştırmacılar uzaydaki yeni nesil kütleçekim dalga gözlemevlerinin inşasında önemli bir adım atıldığını duyurdular. Physical Review Letters dergisinde 7 Haziran 2016'da yayınlanan bir makalede araştırmacılar LISA Pathfinder uzayaracı üzerindeki serbest düşüş deneyinin başarılı olduğunu duyurdular. Pathfinder misyonu aralarındaki uzaklığın tam olarak 38 cm olduğu altın-platinyum alaşımından yapılma iki küçük test kütlesini taşıyan bir uzay aracıdır. Son zamanlarda yapılan bir deney uzay aracı içinde bu iki test kütlesi için de serbest düşüşün sabit ivmeyle oluşunun mümkün olduğunu gösterdi. Avrupa Uzay Ajansı tarafından 2015 yılının Aralık ayında uzaya gönderilen bu uzay aracı günümüzde Dünya'dan 2.4 milyon kilometre uzaktadır ve Mart ayından beri çalışmaktadır. Bu bir test göreviydi daha büyük bir proje için aslında hazırlıktı. Bu testin başarılı olmasıyla Laser Girişimölçer Uzay Anteni projesinin de çalışmasının mümkün olduğu gösterildi. LISA Teknoloji Paketi baş araştırmacısı Stefano Vitale, sadece test kütlelerini neredeyse hareketsiz olduklarını görmediklerini aynı zamanda benzersiz bir hassaslıkla onları etkileyen ufak kuvvetlerin çoğunu da tanımlayabildiklerini belirtti. LISA Pathfinder'ın ulaştığı bu hassaslıkla uzayda kurulan tam ölçekli bir kütleçekim dalga gözlemevi evrende her yere dağılmış galaksilerdeki süperkütleli karadeliklerin birleşmelerinden doğan dalgalanmaları algılayabilecek. Dolayısıyla yakın dönemde, bilim dünyası karadelikler ve uzak galaksilerden gelen kütleçekim dalgalarını tespit edebilecek LISA Pathfinder'dan gelecek güzel haberleri bekliyor olacak.


Kırılamayan gizli kuantum mesajları iletmek için kullanılan uyduların fizibilitesini göstermek için bilim insanları uzaya gönderilen ve tekrar geri dönen fotonların kuantum özelliklerini ölçtüler. Fizikçiler bir uyduya çarpan ve geri Dünya'ya yansıyabilen ışık demetlerini gönderdiler. İtalya'daki Padua Üniversitesi'nden Paolo Villoresi'nin araştırma grubu geri dönen fotonlarda kuantum girişim olarak bilinen bir özelliği gözlemlediler. Bu gözlem ise parçacıkların kuantum özelliklerinin 5 bin kilometrelik uzay yolculuğu boyunca bozulmadan kaldığını doğrulamış oldu. Araştırma grubunun bu çalışma ile ilgili bulguları Physical Review Letters dergisinde bir makale olarak yayınlandı. Bu uydu temelli kuantum haberleşme aslında yeni bir çalışma değil. 2013 yılında bilim insanları Uluslararası Uzay İstasyonu'na bu fotonları göndererek deneyler gerçekleştirmişlerdi ve o zamanlar bu başarı 500 kilometre ile sınırlıydı. Şimdi ise kuantum kriptografi ile olası şifrelenmiş mesajların menzili 5000 kilometreye kadar çıkmış oldu. Kuantum girişim fotonlar gibi çok küçük parçacıklara özgü kaçınılmaz bir gerçekliktir. Bir havuzda bir diğeri ile girişim yapabilen dalgalar gibi, dalga özelliklerine sahip kuantum parçacıklar kendileri ile girişim yapabilir. Bu girişim tıpkı havuzdaki dalgaların çarpıştıkça dalgaların büyümesi ve azalması gibi kuantum parçacıkların belirli bir zaman veya yerde görünme olasılığını artırıp azaltır. Böyle bir kuantum girişimi üretmek için bilim insanları süperpozisyon olarak bilinen bir durumda olan iki fotonu ilk başta ayırırlar. Süperpozisyondaki fotonların bir özelliği vardır, bu kuantum mekaniksel parçacıkların aynı anda iki yerde bulunabilmeleri mümkündür. İkinci olarak bilim insanları optik bir aparat boyunca ışık atımlarını gönderirler. Bu optik aparat her bir foton diğer tarafta birleşmeden önce eş zamanlı olarak iki yoldan geçecek şekilde tasarlanmıştır. Ancak bu yollardan biri diğerinden daha uzundur, bir foton diğer yolun sonuna geldiğinde, foton iki pakete ayrılmış olacak ve böylece diğerinden bir saniyenin birkaç milyarda biri kadar bir süreyle gecikmiş olacaktır. Böyle bir durum geçici süperpozisyon olarak adlandırılmaktadır. İtalya'daki Matera Laser Uzaklık Tayini Gözlemevi'ndeki bilim insanları da bunu yörüngedeki bir uyduya gönderdikleri fotonlarda denediler. Bu uydu içerisinde yer alan yansıtıcı sayesinde laser ile gönderilen fotonlar geri Dünya'ya dönebildi. Fotonlar Dünya'ya geri döndüklerinde dedektör içindeki bir optik düzenekten de geçmiş oldular. Kuantum girişimden dolayı fotonların geliş zamanları kuantum girişimin olmadığı durumdaki beklenen zamandan farklı oldu. Üstelik bilim insanlarının öngörüleriyle uyumlu bir şekilde bu girişimin miktarı uydunun hızına bağlı olarak değişti. Tüm bunlar kuantum haberleşmenin laboratuvar ortamları dışında çalışabileceğini gösterdi. Yeni çalışmalarla belki daha uzun mesafelerde kuantum girişim denenecek ya da bu araştırma insanların kullanımına sunulacak yeni uygulamaların önünü açmış olacak.


Yukarıda görmüş olduğunuz fotoğraf Rus kozmonot Oleg Artemyev Hermanovitch tarafından 2014 yılında Uluslararası Uzay İstasyonu'ndaki görevi sırasında çekilmiş bir fotoğraf ve fotoğrafın odağında ise çöldeki gizemli yapılardan biri duruyor. Bu yapı daha çok Sahra'nın Gözü olarak tanınıyor. Ancak Richat Oluşumu olarak adlandırılmaktadır. Kuzey Afrika'nın batısında yer alan Moritanya'nın Ouadane isimli küçük şehrinde bulunan bu Richat Oluşumu ya da diğer adıyla Sahra'nın Gözü en bilinen jeolojik yapılardan birisidir. Uzaydan dahi görülebilen bu yapıyı benzersiz kılan özelliği oldukça erozyona uğramış 40 kilometre çapında simetrik antiklinallardan oluşan eliptik bir jeolojik yapı olmasıdır. İngilizce olarak dome adı verilen bu yapılar Dünya yüzeyi üzerindeki çukur alanlarda biriken tortulların levhaların birbirine doğru hareket etmesi ile kıvrılarak yükselmesi sonucunda oluşurlar . Ancak Sahra'nın Gözü'nün nasıl oluştuğuna dair tartışmalar hala sürmektedir. Sahra'nın Gözü'nde görülen yüksek derecedeki dairesellikten dolayı başlangıçta bir asteroid çarpması sonucu oluşan bir yapı olduğu düşünülmüştü. Şimdilerde ise belirttiğim gibi oldukça erozyona uğramış ve yüksekçe simetriye sahip bir jeolojik dome yapısı olduğunu düşünüyorlar. Çünkü eğer bu yapı bir asteroid etkisiyle oluşsaydı yüksek-enerjili bir çarpmanın işaretleri olan şoklanmış kuartza ve parçalanmış camlara rastlanması gerekirdi. Diğer taraftan, bir volkanik krateri türü olduğunu düşünen bilim insanları da var. Astronotlar tarafından dahi görülebilen çölün içinde oluşmuş bu muazzam yapının kuzey batısında Kediet ej Jill Dağı yeri alıyor. Bu dağ Moritanya'nın en yüksek zirvesine sahip, neredeyse 1000 metre. Yüksek oranda Fe O yani manyetit içermesiyle bu dağ hafif mavimsi bir renge sahip ve ayrıca bu durum yakınlarda manyetik ölçümleri ve navigasyonları karıştırmaktadır. Kediet ej Jill Dağı'nı yukarıdaki fotoğrafta Sahra'nın Gözü'nün yanında görebilirsiniz. Bu yukarıdaki Landsat uydu görüntüsünde renkler belirli jeolojik özellikleri vurgulamak için harmanlama yöntemi ile artırılmıştır. Kayatabanı kahverengi, kum sarısı ve beyaz renklerdedir. Akıntı kanallarındaki örtü yeşil renkte ve tuz tortuları veya buharlaşması mavi-beyaz renklerdedir. Avrupa Uzay Ajansı'nın hazırladığı bu videoda daha fazla bilgiye ulaşabilirsiniz, Ayrıca Google Map üzerinden tam olarak nerede olduğunu görebilirsiniz,


Işığın ve maddenin elektromanyetik alanlarının iç içe birbirine karıştığı gizemli mikroskopik diyar, elektromanyetik alanlar enerjiyi değiş tokuş ettikçe plazmonlar, eksitonlar ve diğer beklenmedik parçacıklarla doludur. Şimdi fizikçiler bunların arasında enerji taşıyan bir parçacık dizisi daha eklediler. Topolojik pleksitonlar adı verilen bu yeni parçacıklar güneş hücreleri ve nanoölçek fotonik devreleri için enerji akışının önemli ölçüde artırılmasında gelecek vaad ediyor. UC San Diego, MIT ve Harvard Üniversitesi'nden bilim insanları bu parçacıkları eksiton enerji transferi olarak bilinen bir süreci iyileştirmesi için tasarladılar. Plazmonlar ve eksitonlar ile birleştirilerek oluşan topolojik pleksitonlar özellikle eksiton enerji transferi sırasında doğrudan daha iyi enerji akışını sağlamada yardımcı olacak. Işık ve madde etkileştiklerinde enerjilerini değiş tokuş ederler. Plazmon adı verilen bir metaldeki ışık ve eksiton olarak adlandırılan bir moleküldeki ışık arasında enerji akışı olabilir. Bu değiş tokuş kendi bozunma oranlarından çok hızlı olduğu zaman plazmon ve eksitonun ayrı ayrı ayırt edici özellikleri kaybolur ve bu da onları hibrit parçacıklar olarak haklarında daha hassas düşünülmesine zorlar. Bu durumda plazmonlar ve eksitonlar pleksitonları oluşturmak için birleşirler. Bu iki karışıma bir topolojik bileşen ekleyerek pleksitonlar üzerinde oluşan yönlülük bir gün pleksitonik anahtarların yeni tür güneş hücreleri veya diğer ışıktan enerji elde eden aygıtların mikroskobik bileşenleri arasında enerjiyi seçici olarak dağıtmak amacıyla yapılabilir. Böylece güneş hücreleri ve bu aygıtların enerji akışları ve verimlilikleri önemli ölçüde artırılabilir. Bu araştırmadan önce eksiton enerji transferi 10 nm civarındaki mesafelerde gerçekleşiyor iken pleksitonların oluşturulması ile eksiton enerji transferi mesafesi 20 bin nanometreye kadar genişledi ki bu mesafe bir insan saç telinin genişliği kadardır. Bu araştırma ile ilgili sonuçlar Nature Communications dergisinde bir makale olarak yayınlandı.


Bir yolcu uçağı normal seyrinde iken bir yolcu tarafından alınan görüntüde bir roketin Dünya'yı saatte 45 bin kilometre hızla terk edişi görülüyor. Bu oldukça ender rastlanan olayı okuyucularımızla paylaşmak istedim. Yukarıdaki videoda roketin katı roket iticilerinin ayrılış anı da izlenebiliyor. Aslında gün geçtikçe her ne kadar sıradanlaşma eğilimi olsa da, bu olayı izlemek sıradışı. Görüntüdeki roketin 24 Haziran'da fırlatılan United Launch Alliance Atlas V MUOS-5 roketine ait olduğu sanılıyor. Bu roket NASA'nın Kennedy Uzay Merkezi'ne göre ABD Deniz Kuvvetleri için kara sistemleri ile birleştirilmiş beş MUOS uydusunu taşıyordu. Videoyu kayda alan Keith isimli pilota teşekkür ederiz, görünen o ki görüntü kokpitten çekilmiş.


1990'lı yılların sonunda inşa edilmeye başlanan ve bütçe kesintileri ile karşılaşılan DSCOVR uydusu 2015 yılında uzaya fırlatılmıştı. 2015 yılından beri bir yıl boyunca Dünya'yı sabit bir noktadan izlemeye ise devam ediyor. Bu süre boyunca muhteşem görüntüler kaydetmiş ve aynı zamanda araştırmacılar için Dünya'nın iklimi hakkında çok sayıda veriyi toplamıştı. Tüm bunları yaparken de Dünya ve Güneş arasındaki kütleçekimsel bir denge noktasında kararlı yörüngesinde duruyordu. Daha yüksek kalitede altyazı olmadan izlemek isteyen için,


Yakın zamana kadar bilim insanları bir kuantum hologramın yapılabilir olduğunu düşünmüyorlardı. Çünkü onlara göre kuantum hologram fiziğin temel yasalarına göre yasaklıydı. Ancak Polonya'daki Varşova Üniversitesi'nden inatçı bir araştırma grubu imkansızı başararak ışığın tek bir parçacığının bir hologramını oluşturabildiler. Bu başarıyla bilim insanlarına bu kuantum olguya yeni arayışlar verebilecek kuantum holografide yeni bir çağa girildiği söylenebilir. Fotoğrafçılığın aksine, holografi cisimlere 3 boyutlu biçimler verecek şekilde onların uzaysal yapısını oluşturmaktır. Bu teknik iki dalga karşılaştığında yeni bir dalga oluşturan klasik girişimin sağladığı avantajı kullanır. Ama klasik girişim fotonlar ile imkansızdır. Çünkü fotonların fazları sürekli olarak dalgalanmaktadır. Yani Varşovalı fizikçiler fotonların dalga fonksiyonlarının etkileşmeine izin veren kuantum girişimi kullanarak kuantum hologramları elde etmeye çalıştılar. Kuantum fiziğine göre fotonların parçacık ve dalga doğasına sahip olduğu bilinmektedir. Dolayısıyla fotonların dalga fonksiyonları belirli bir durumda parçacık olma olasılığına sahiptir. Bilim insanları bu olasılığa dayanarak fotonları kuantum girişime uğrattılar. Araştırmacılar, Schrödinger denkleminin çekirdeği ve kuantum mekaniğinin temel bir kavramı olan dalga fonksiyonun, iyi bir fizikçinin ellerinde tıpkı bir heykeltıraşın ellerinde macun gibi olduğunu belirtiyorlar ve ekliyorlar, bu fonksiyon ustaca biçimlendiğinde bir kuantum parçacık sisteminin bir modelini şekillendirmek için kullanılabilir. İki foton girişimi deneyinde, ayırt edilebilir foton çiftleri ışık ışınını bölen bir demet ayırıcıya girdiğinde rastgele davranırlar. Ancak, ayırt edilebilir olmayan fotonlar ise onların davranışlarını etkileyen kuantum girişim olayını sergilerler. Bu çiftler her zaman ya birlikte iletilir ya da birlikte yansıtılır. Araştırmacılardan Radoslaw Chrapkiewicz yaptıkları deneyin sonrasında, iki foton kuantum girişimin holografideki klasik girişime benzer olarak kullanılıp kullanılmayacağını merak ettiklerini belirtiyor. Böylece hakkında bilgi sahibi oldukları fotonu kullanarak hakkında bilgi sahibi olmadıkları foton hakkında bilgi elde edebilirlerdi. Sonra yaptıkları analizin sürpriz sonuçlar içerdiğini gördüler. İki foton kuantum girişim sergilediğinde, bu girişimin seyri fotonların dalga cephelerinin biçimine bağlı olduğunu buldular. Bu dalga cephesi aynı fazlı tüm bitişik noktalara katılan sanal bir yüzey olarak tanımlanır. Polonyalı bilim insanları tarafından gerçekleştirilen bu deney kuantum mekaniğinin temel yasalarına dair bizim anlayışımızda çok büyük etkilere sahip gibi görünüyor. Bu deney bilim insanlarına bir fotonon dalga fonskiyonun fazı hakkında değerli bilgiler sağlamaktadır. Araştırmacılardan bir diğeri Michal Jachura, gerçekleştirdikleri deneyin fotonun dalga fonkisyonunun temel parametrelerinden biri olan fazını doğrudan gözlemek için ilk deneyim olduğunu belirtiyor. Bu da gerçekte dalga fonksiyonunun ne olduğunun anlaşılmasında bizi bir adım daha ileriye götürmüş oldu. Araştırmacılar daha fazla karmaşık kuantum cisimlerin hologramlarını oluşturmak için bu yöntemin uygulanmasını umut ediyorlar. Polonyalı araştırmacıların bu çalışmalarına ait veriler Nature Photonics dergisinde Tek Bir Fotonun Hologramı başlıklı bir makalede yayınlanmıştır. Son olarak bu haber Business Insider kaynak verilerek yayınlanan Science Alert web sitesi baz alınarak hazırlanmıştır.


Temel atom altı parçacıklar arasındaki etkileşmeleri benzetebilen bir kuantum bilgisayar Avusturya'daki fizikçiler tarafından bilim dünyasına sunuldu. Dört tuzaklanmış iyonun kullanıldığı bu kuantum bilgisayar elektron-pozitron çiftlerin oluşumu ve yok oluşunu tanımlayan fiziği modelleyebiliyor. Sonuçlar aslında geleneksel bir bilgisayar kullanılarak kolayca hesaplanabilir iken, en güçlü süperbilgisayarların bile üstesinden gelemeyeceği problemler kuantum bilgisayar ile çözülebilir, eğer bu iyon sayısı 30'a çıkabilirse. Kuantum mekaniğinin tuhaf yasaları çok sayıda mikroskopik parçacığın davranışının modellenmesinde klasik bilgisayarlar için işi oldukça zorlaştırmaktadır. Çünkü bu cisimler süperpozisyonlarda var olurlar ve bir diğeri ile dolanık olabilir. Bu durumda da klasik işlem gücünün miktarı bu etkileşimleri tamamen tanımlamak için parçacık sayısı arttıkça üstel olarak artma eğilimi gösterir. 1980'li yıllarda fizikçi Richard Feynman'ın diğer kuantum sistemlerin davranışını modellemek için kuantum sistemlerin kullanılması yani bu dünyaya ait şeylerin kuantum bilgisayarlar formunda kullanılmasını önerdiği bir gerçekti. Elbette, bugün bunlar oluyor. İşte yeni bir gelişme. Bilim insanları yoğun madde sistemlerinin yeni türlerini türetmek veya kimyasal reaksiyonları benzetmek için bir kuantum bilgisayar yaptılar. Bu aygıtlar çok sayıda kuantum bit yani kubit içeren büyük sayıları faktörize edebilme kabiliyetine sahip efsanevi amaçlı kuantum bilgisayarlar değildir. Bunun yerine, sadece birkaç tane kubitten oluşan ve simülasyonu yapılan parçacıklar arasındaki ilişkiye benzer kubitler arasındaki etkileşmelerin analog bilgisayarlarda olduğu gibi her bir etkileşmenin bir dizi ayrık mantık işlemleriyle temsil edildiği bir bilgisayar olarak görebiliriz. Innsbruck Üniversitesi ve Kuantum Optik ve Kuantum Bilgi Enstitüsü'nden bilim insanları dijital bir kuantum bilgisayarı yaptılar ve bunu bir ayar teorisi fiziğini benzetimini yapmak için kullandılar. Bu ayar teorileri kuarklar veya elektronlar gibi temel parçacıkların birbiri ile nasıl etkileştiğini tanımlar ve parçacık fiziğinin Standart Modeli'nin kalbi olarak nitelenirler. Ancak, bu teoriler modellenme üzerine çeşitli sınırlamalara uymak zorundadır. Çünkü her etkileşim başka tür simülasyonlarda gerekli olmayan bir dizi korunum yasasına uymalı. Son birkaç yıldır, kuramcılar ayar teorilerini modellemede kuantum bilgisayarları öne çıkaran algoritmaları ortaya çıkarmaya başladılar. Nitekim, Avusturya'dan bu araştırma grubu da basit bir ayar teorisini verimli bir şekilde modelleyen bir kuantum algoritmayı türetmeyi ve çalıştırmayı başardı. Basit ayar teorisi dediğim ise bir boyutlu kuantum elektrodinamiktir. Bu kuantum bilgisayar ise bu verimli algoritmayı çalıştırmak için kubit olarak dört kalsiyum iyonu kullanır. Bu dört kalsiyum iyonu elektrik alanlarca sınırlanmıştır ve bir laser ile de manipüle edilmiştir. Yani her bir iyon iki enerji seviyesinin bir süperpozisyonunda var olabilir ve diğer iyonlarla da dolanık hale gelebilir. Insbruck Üniversitesi'nden Esteban Martinez kuantum simülatörlerin 30 kubite sahip olduklarında en iyi klasik bilgisayarlardan daha iyi olabileceklerini söylüyor. Grup olarak halihazırda çok sayıda iyonla çalışan bir simülatörlerinin olduğunu söylese de bu aygıtın performansı tek iyonların adresleme zorluğu ve laserler ile manyetik alanlardaki kararsızlıklar sebebiyle sınırlıdır. Martinez'e göre 4 iyondan 30 iyonla çalışabilen bir kuantum bilgisayarı için 10 yıl beklemeliyiz. Araştırmacıların bu çalışması Nature'da yayınlandı ve araştırmayı destekleyici bir yorum Almanya'daki Max Planck Enstitüsü Kuantum Optik Bölümü'nden Erez Zohar'dan geldi. Zohar'a göre, bu çalışma parçacık fiziği ve temel kuvvetleri incelemek için kuantum-optik tekniklerin kullanılmasının gerçekçi olduğunu gösteriyor. Geliştirilen bu kuantum bilgisayar daha karmaşık aygıtlar inşa etmeye çalışan diğer fizikçilere yol gösterici olacak. Öyle ki, bu kuantum bilgisayarın kuantum kromodinamik gibi daha karmaşık ayar teorilerin üstesinden gelmesi veya bir boyuttan daha fazla parçacık sistemlerin benzetmesini yapması mümkün olabilir.


Yapılan bir bilgisayar modellemesine göre, gökyüzündeki en parlak gezegen Venüs bir zamanlar yaşama izin veren yüzey sıcaklıklarına ve sığ okyanus suyuna sahip olabilir. Öyle ki, Venüs'ün günümüz gözlemlerine dayanan bu simülasyonlar gezegenin bir zamanlar Dünya gibi göründüğünü öne sürüyor. Sıklıkla Dünya'nın ikizi olarak adlandırılsa da günümüz Venüs'ü Dünya'dan oldukça farklı. Dünya'dan kabaca 90 kat daha kalın bir atmosfere sahip ve bundan dolayı kontrolden çıkmış sera gazı etkisi ile gezegendeki yüzey sıcaklığı 462 C civarında oluşuyor. Atmosferin uyguladığı muazzam basınç da cabası. Ancak tıpkı Mars'ın atmosferinin olduğu zamanlar için Dünya kadar güzel bir yer olduğunun düşünülmesi gibi Venüs için de antik bir geçmişte Dünya'nın ikizi olacak kadar gezegenimize benzediği düşünülüyor. 1980'li yıllarda, NASA'nın Pioneer uzay aracı bir zamanlar Venüs'te su okyanusunun var olduğuna dair işaretleri gözlemlemişti. Günümüzde ise NASA'nın New York'ta yer alan Uzay Çalışmaları için Goddard Enstitüsü'nden bir grup bilim insanı Venüs'ün antik atmosferini modellemek için bilgisayar simülasyonlarını kullandılar ve şaşırtıcı sonuçlar elde ettiler. Simülasyonlarda kullanılan hesaplama modeli Dünya üzerinde iklim değişikliğinin etkilerini tahmin etmek için kullanılan model ile benzerdir. Böyle bir modelin kullanılmasında araştırmacıları motive eden şey ise Venüs'ün günümüzde Dünya ile aynı hızda dönüyor olmasıdır. Simülasyonlarla elde edilen verilerin ışığında ortaya çıkan antik Venüs'ün günümüz Dünyası ile benzer bir atmosfere sahip olduğunu gösteriyor. Bu 1990'larda gezegeni ziyaret eden NASA'nın Magellan misyonu ile toplanan topolojik veriler ile de desteklenmiş. Bu topolojik verilere göre araştırmacılar gezegenin çukur alanlarını okyanus ile doldurdu. Araştırma grubuna göre antik Venüs üzerindeki kara parçaları Dünya'dakilere göre daha fazla kuru gibi görünüyor. Bu bilindik karakteristik buharlaşma ile daha az su buharının yerden kaçmasıyla gezegenin sera gazı problemini sürdürmede hayati rol oynamış olabilir.


1974 yılında kurulan Avrupa Moleküler Biyoloji Laboratuvarları , yaşam bilimleri alanında dünyanın önde gelen çok uluslu araştırma kurumları arasında yer almaktadır. Almanya, Fransa, İtalya ve İngiltere'de bulunan beş merkezden oluşan EMBL, enstitülerinde gerçekleşen temel yaşam bilimleri alanındaki bilimsel çalışmaların yanında pek çok bilim insanını bir araya getirecek platformların oluşmasına imkan sağlamaktadır. Bu platformlardan biri olan Uluslarası Doktora Programı, moleküler biyoloji alanında dünyada en iyi doktora programlarından biri olarak kabul görmektedir. Farklı EMBL merkezlerinde 200 doktora öğrencisine eğitim ve araştırma olanağı tanıyan Program, her yıl 50 yeni doktora öğrencisini bünyesine katmaktadır. 2016 yılı EMBL Uluslarası Doktora Programı'na başvurular ise 1 Ağustos 2016'da başlamıştır. Sisteme son kayıt tarihi 17 Ekim 2016'dır (çevrimiçi başvuru).


Karacisim ışımasının incelenmesi modern fiziğin gelişmesinde önemli bir rolü vardır. Fizikçiler karacisim ışmasına dair klasik fikirleri uygulamayı denediklerinde karacisim ışıma tayfının deneysel sonuçlarla uyumlu bir şekilde türetilemediğini gördüler. Bu klasik fikirler ışığın frekansına ve sıcaklığa bağlı olan ışıma şiddetinin bir klasik bağıntısı üzerine yoğunlaşıyordu, Bu bağıntı Rayleigh-Jeans yasası olarak bilinir. k sabiti Boltzmann sabitidir ve Stefan-Boltzmann sabiti ile karıştırılmamalı. Boltzmann sabitinin değeri ise 1.38x10-23 J/K'dir. Bağıntıdaki kT niceliği gazdaki parçacık başına olan kinetik enerjiyle orantılıdır. Rayleigh-Jeans yasası ile yapılan hesaplamaların sonuçları düşük frekanslarda deneysel sonuçlar ile uyumlu iken yüksek frekanslarda deneylerle örtüşmemektedir. Aslında, bu bağıntıyı incelediğimizde daha yüksek frekanslara gittikçe enerjinin keyfi bir biçimde çok büyük olduğu görülebilir. Ancak, karacisim ışımasına ait tayfın deneysel eğrileri ile bunu kıyasladığımızda, frekansa veya dalgaboyuna bağlı ışıma şiddeti grafiğinde Şekil 5.1'de olduğu gibi bir pikin olduğu ve sonra bu pikin ardından daha yüksek frekanslarda enerjinin azaldığı görülebilir. Dolayısıyla burada teori ile deneysel gözlemin uyuşmadığı gibi bir problem var. Bu durumda yapılacak şey, teoriyi bu gözlemlere uymaya itecek şekilde bağıntıda düzenlemeler yapmak ya da bir yenisini türetmek. Bu bağıntıda, h Planck sabiti olarak adlandırılmakta ve değeri ise 6.63x10-34 J.s'dir. Bu değer gözlenen karacisim ışıması tayfıyla olan en iyi uyumu sağlayan değerdir. Rayleigh-Jeans yasası düşük frekanslarda karacisim ışıması tayfını yeterince tanımladığı için, Planck yasasının düşük frekanslar için Rayleigh-Jeans yasasına indirgenebilmesi gerekiyordu. Planck yasası bağıntısında ise bunu kolaylıkla sınayabiliriz. Düşük frekansları eğer göz önünde bulundurmak istiyorsak, hv<<kT durumuna göz atmalıyız. Bu durumda x=hv/kT değeri 1'den çok çok küçük olacağı için (x<<1), Eşitlik 5.2'nin paydasındaki ex yaklaşık olarak 1+x'e eşit olur. Bu durumda Planck bağıntısı Rayleigh-Jeans bağıntısına dönüşür, Buradaki eksi işareti bize sadece dalgaboyu azaldıkça frekansın arttığını söyler. Dolayısıyla işlemler sırasında pozitif olarak alırız ve şu sonuç elde edilir, Burada v için c/ yer değiştirmesi yapılarak Planck yasasının dalgaboyuna bağlı bağıntısı da elde edilir, Plank yasası karacisim ışıması tayfını tam olarak açıklamaktadır. Ancak bu yasa empirik bir bağıntıyla açıklanmaktadır. Bu durumda bağıntının teorik bir kökene dayandığını söyleyemeyiz. Max Planck bir teoriden bu bağıntıyı türetmek için çaba göstermeye devam etmişti ve bu bağıntının eklediği bir matematiksel hile ile klasik fizikten türetilebileceğini buldu. Bu hile bir integral yerine toplam ifadesini kullanmaktan ibaretti. Bu hilenin fiziksel karşılığı ise çoğumuzun bildiği kuantalardır: Bir karacisim bir frekansında h 'nün katlarında ışıma yayabilir. Bu enerjinin küçük paketler veya kuantalar halinde yayılabileceği anlamına geliyordu. Burada kuanta h enerjisine sahiptir. Karacisim ışımasının tayfı ile ilgili yıllar süren sorun aşılmıştı. Artık, Max Planck sayesinde deneysel gözlemler bir bağıntı ile teoride açıklanabiliyordu. Ancak bu bağıntıyı tam olarak türeten Planck hala memnun değildi. Çünkü burada enerjinin parçalı olması gibi bir sınırlama için hiçbir gerekçesi yoktu. Enerjinin kuantumlu olması o gün için karacisim ışıması tayfının açıklanması sırasında ortaya çıkan anlamsız bir sonuç olarak görülse de, çok geçmeden Albert Einstein'ın fotoelektrik olayını açıklamaya çalışırken bundan yararlanması dönemin bilim insanlarının dikkatlerini enerjinin kuantumlanmasına çekecekti. Dördüncü derste karacisim ışımasına değinmiştik, daha önce de başka bir yazı hazırlamıştım. Bu nedenle karacisim ışımasından ziyade Planck yasası üzerine bu yazıda odaklandık. Gelecek dersimizde, atomların kesikli tayflarını ele alarak Astronomi ve Astrofizik Dersleri'ne devam ediyor olacağız.


Atom bilindiği gibi maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerini taşıyan en küçük yapı birimidir. Modern atom kavramının ortaya çıkmasıyla ve yeni geliştirilen teorilerle de beraber atomun doğasına ilişkin düşüncelerimiz gelişti ve yerini yeni ve daha karmaşık teorilere bıraktı. Bugün bilinen ve kabul edilen son teori Kuantum Atom Teorisi olsa da kendinden önceki teorilerin ışığında geliştiğini ve yerini daha kapsamlı teorilere bırakacağını öngörebiliyoruz. Ancak günümüz atom teorileri Bohr Atom Modeli'ni baz alarak geliştiği için bu dersimizde daha çok Bohr Atom Modeli'ne ve hidrojen atomunun Bohr Modeli'ne değineceğiz. Bir atomun çapı yaklaşık olarak 10 metredir. Atomun kütlesinin büyük bir bölümünü, yaklaşık 10 metre çapa sahip atom çekirdeği oluşturur. Çekirdek hacim olarak küçük olmasına rağmen atom kütlesinin çoğunluğunu oluşturur. Çekirdek iki parçacıktan oluşur. Bunlar proton ve nötrondur. Protonlar pozitif yüklü parçacıklar olup elektron yükünü dengelerler. Proton sayısı atomlar için ayırt edici özelliktir. Nötronlar yüksüz nötr parçacıklardır. Protondan ağır olup yine sayıları atomun cinsine göre değişmektedir. Elektronlar çekirdeğin dışındaki yörüngelerde hareket ederler ve kimyasal reaksiyonlarda sayısı değişebilen parçacıklardır. Elektronun tam olarak nerede bulunduğunu bilemeyiz. Ancak elektronları belirli yörüngelerde bulunma olasılığına göre kuantum mekaniksel olarak tanımlayabiliriz. Ancak bu olasılık kavramı Bohr Atom Modeli ile değil, 1926 yılında Erwin Schrödinger'in Bohr Atom Modeli'ni bir adım daha öteye taşımasıyla atom modellerine taşındı. Bohr'un Atom Modeli +Ze yüklü bir çekirdeğin etrafında dönen tek bir elektronu tanımlar ve çekirdeğin etrafında dönen elektron ile doğadaki yıldız sistemlerine benzemektedir. 1913 yılında Niels Bohr hidrojen atomunun spektrum çizgilerini ve Planck'ın kuantum kuramını kullanarak Bohr kuramını ileri sürdü. - Elektronların bu yörüngelerdeki açısal momentumları h/2 nin tam katları şeklinde olmalıdır. - Elektron kararlı halde bulunurken foton yayınlamaz. - Elektronlar sadece yörünge adı verilen belli konumlarda bulunabilirler. - Elektronun her özel konumu enerji seviyesi adı verilen belirli enerji miktarlarına karşılık gelir. - Enerji seviyeleri kesiklidir. Yörünge numarasına baş kuantum sayısı da denir ve n ile gösterilir. n=1,2,3,4... gibi tamsayı değerlerini alabilir. - Bohr'un atom modeli orbitallerin dairesel yörüngeler şeklinde olduğunu varsayar. Ancak bu tam anlamıyla elektronun konumunu açıklamaya yetmez. Çünkü orbitaller, enerji ve elektronun açısal momentumu gibi iki parametreye göre belirlenebilir. Sadece enerji ile ilgileneceksek Bohr Atom Modeli hala kullanışlı bir modeldir. Bohr Atom Modeli üzerine daha önce Kuark Bilim Topluluğu Fizik Çalışma Grubu tarafından Türkçeleştirilen Atomik Yapı isimli video ilginizi çekebilir (Mobil kullanıcılar için izleme adresi: https://www.youtube.com/watch?v=LQpFziQKW-4). Ayrıca aşağıdaki uygulama Hidrojen atomunun Bohr Modeli'ne göre elektronun seviyeler arası geçişini göstermektedir. En düşük enerji seviyesi taban durumu olarak adlandırılır ve enerji diyagramında en içteki n=1 yörüngesine karşılık gelir. Eğer elektron n=1 enerji seviyesinde ise atomun kendi taban seviyesinde olduğunu söyleriz. Eğer elektron n=1 den daha yüksek bir enerji seviyesinde yer alıyorsa yani n>1 ise atom uyarılmış haldedir deriz. E taban seviyesindeki atomun enerjisi, En n. uyarılmış seviyedeki atomun enerjisi ise, Bir atomun uyarılmış hale gelebilmesi ve kuantum sıçrama yapılacak enerji seviyesine ulaşabilmesi için yeterince enerjiyi absorbe etmesi gerekir. Elektronun taban seviyesinden n. seviyeye sıçrayışında atom, En azından bir sonraki enerji düzeyine geçiş için yeterli olan enerjinin bulunması gerekir. Enerjinin bundan daha az olan miktarları emilemez ya da depolanamaz. Uyarılma için enerji, foton parçacıklarının enerjisi şeklinde ya da atom çarpışmalarından elde edilebilir. Uyarılma için atom enerjisini serbest bırakmalı, enerji de kesikli miktarlarda salınmalıdır. Bir foton yayınlanması ile uyarılan atom, kendisini tekrar daha düşük enerji seviyesine taşıma eğilimi gösterir. Bir fotonun enerjisinin E=hf olduğunu hatırlarsınız. Burada f frekans ve h ise Planck sabiti idi. frekans değerine sahipse taban seviyesinden geçişlere izin verilir. Atom foton emilimi yaptığı için bu sürece absorbsiyon ya da soğurulma adı verilir. Sadece belli frekansları olan fotonlar absorbe edilebilir. Yukarıdaki durumun tersi sürece emisyon adı verilir. Yüksek enerji seviyesindeki fotonun, daha düşük enerji seviyesine geçişi foton yayınlanması olarak adlandırılır. Eğer elektron n. enerji seviyesinden taban seviyesine geçiş yaparsa foton, Beyaz ışık prizmadan geçirildiğinde dalga boylarına göre kırılarak bileşenlerine ayrılır. Buna görünür ışığın spektrumu denir. Renkler arasında kesin bir sınır olmadığında sürekli spektrum oluşur. Eğer bir atomdan yayılan ışın prizmadan geçirilecek olursa kesikli spektrum ya da çizgi spektrumu elde edilir. Kesikli spektrum ise yayma ve soğurulma spektrumu olarak iki kısımda incelenir. Kimyasal elementler çekirdeğin proton sayısına göre belirlenir. 1 elektron 1 protondan oluşan hidrojen atomu basit atomik yapısı, ışık soğurulma ve yayma spektrumu sayesinde atomik yapının geliştirilmesinde önemli rol oynar. Atom iyonize halde değilken elektron sayısı proton sayısına eşittir. En= -R ile verilir. Burada n kuantum sayısını, R Rydberg sabitini (R=1.097373156852510 m =13.6056923 eV) Z ise atom numarası nı temsil eder. formülü ile enerji seviyeleri arasındaki geçişler karakterize edilmiştir. Eğer atom çok fazla enerji yüklü ise bir veya daha fazla elektron atomdan uzağa çekilebilir. Bu duruma iyonizasyon adı verilir. Üretilen iyonun artı veya eksi olmasına göre süreç farklı işler. Artı yüklü bir iyon için, atomdaki elektronun onu kısıtlayan elektriksel gerilimden kurtulmasına yetecek miktarda enerjiyi dış kaynaktan soğurması gerekir. Eksi yüklü bir iyon için ise bir elektronun atom ile çarpışıp elektriksel gerilimine kapılması gerekir. Bir atomun n sonsuz seviye geçişi dikkate alınarak, gerek duyduğu minimum enerjiye ise iyonizasyon enerjisi adı verilir. Hidrojen için taban seviyesindeki iyonizasyon enerjisi 13.6 eV'tur. Eğer atomlar sıcak bir ortamda bulunuyorsa, birbirleriyle çarpışmaları sonucu iyonize olurlar. İyonun elektron yakalamasının aksine gerçekleşen bu sürece ise yeniden birleşme süreci denir. Bu dersimizde atomun yapısını ve atomların kesikli spektrumlarını ele aldık. Astronomi ve Astrofizik Dersleri'nde gelecek konumuz Kirchhoff Yasaları ve Yıldızların Spektrumu olacak. Önceki dersler için aşağıdaki listeyi kontrol edebilirsiniz.


Küresel elektroniğin izlendiği ve her an siber saldırılarına bir yenisinin eklendiği bir çağda devletler ve vatandaşları haberleşmelerinin gizliliğini ve güvenliğini sağlamak için çeşitli yollar arıyorlar. Çin de bu kapsamda önemli bir adım attı. Kırılamayan bir haberleşme sistemini sağlamak üzere bir projeyi başlatmak üzere. Çin'in bu yeni Kuantum Uzay Uydusu programı sadece bilimsel amaçlar taşıyan bir deney değildir. Kuantum haberleşme teknolojisinde halihazırda bir dünya lideri olmaya başlayan Çin için kuantum iletişimi sağlayan bir uydu çığır açıcı bir araştırmayı stratejik bir varlık haline dönüştüren bir dönüm noktası olacaktır. Kriptografi yani şifreleme bir şifreleme algoritması uygulayarak, bir şifreleme anahtarı sayesinde bir mesajı şifrelemek için ya da o mesajın şifresini çözmek için kullanılır. Kuantum dolanıklık iki veya daha fazla parçacığın birbirlerinden ne kadar uzaklıkta olursa olsun birbirlerini etkilediklerini açıklayan bir kuantum fiziği olgusudur. Kuantum dolanıklık durumunda, dolanık haldeki iki parçacık arasından herhangi birini birbirinden bağımsız olarak düşünemezsiniz, bunun yerine parçacıklar paylaşımlı bir kuantum durumunda var olurlar. Kuantum şifreleme de olası bir haberleşmeyi dinleyen kulak misafirleri yani casusları tespit etmek amacıyla bir avantaj olarak bu özellikten yararlanır. Buna ilaveten, kuantum mekaniğinin karmaşıklığı kuantum dolanıklık sayesinde üretilen kuantum anahtarının çözümlenmesini neredeyse imkansız kılar. Kuantum anahtarların teorik olarak kırılması imkansızdır, hatta kuantum bilgisayarlar kullanılsa bile. Burada önemli bir noktayı da vurgulamak gerekir, her ne kadar neredeyse imkansız olduğundan bahsetsek de, tüm kuantum şifrelemelerinin mükemmel olmayacağını da belirtmek lazım. Geleneksel şifreleme yöntemlerinde olduğu gibi kuantum güvenli haberleşmeler de operasyonel güvenlikteki insan hataları, mesaj göndericinin taklit edilmesi, kuantum haberlerşme aygıtlarının fiziksel olarak kurcalanması gibi şeylere karşı kırılgandır. Ancak geleneksel şifreleme yöntemlerine karşı oldukça üstün olduğu yönünde büyük bir potansiyeli vardır. Kuantum Uzay Uydusu QUESS bu teoriyi gerçeğe dönüştürecek gibi görünüyor. 16 Ağustos 2016 tarihinde uzaya fırlatılan bu uydu başarıyla yörüngeye oturdu. Şimdi sırada ilk deneylerin gerçekleşmesi var. Bu deneylerle birlikte Kuantum Uzay Uydusu Pekin ve Şanghay arasındaki 2000 kilometre uzunluğundaki ağı içeren Çin'in büyüyen kuantum haberleşme ağını genişletmiş olacak. Bu uydunun esas fonksiyonu kuantum dolanıklığını test etmektir. Bunun için de Çin Bilimler Akademisi tarafından kontrol edilen bu 500 kg'lık uydu bir kuantum anahtar iletişimci, kuantum dolanıklık yayıcı, dolanıklık kaynağı, işlemci birimi ve bir laser iletişimciden oluşuyor. Kuantum uydu biri Çin'de ve diğeri Avrupa'da olmak üzere iki yer istasyonu arasındaki iletişimi yeniden yayınlayacaktır. Uydunun 1000 km irtifada yörüngede olması fotonların kuantum ışınlanmasının test için ideal bir uzaklık olduğunu Çin Bilimler Akademisi'nden Pan Jianwei tarafından belirtiliyor. Buna ilaveten, Avusturya Bilimler Akademisi Avrupa'daki yer istasyonları için optik alıcılar da sağlayacak bu deneyler sırasında. Çinli bilim insanları foton ışınlanması, iletişim hata indirgenmesi ve rastgele sayı üreteçleri gibi diğer kuantum teknolojileri üzerine Avrupalı meslektaşlarıyla bir araya da geliyor. Eğer bu kuantum uydu projesi başarılı olursa, Çin 2020 yılında Asya-Avrupa arasında bir kuantum anahtar dağıtım ağını kurmuş olacak ve 2030 yılında ise küresel bir kuantum haberleşme ağını inşa etmiş olacak.


Yeni bir araştırma, ışığın elektrona bağlanarak iki parçacığın da özelliklerini taşıyan yeni bir form oluşturabileceğini gösteriyor. Imperial College London'da yapılan araştırmaya göre ışık ve elektronun birleşimi ile elde edilen yeni form elektronik devrelerde elektron yerine foton paketlerinin kullanılmasına yol açacak özelliklere sahip olabilir. Diğer yandan bu araştırma kuantum fiziğinde atomaltı parçacıkları görülebilir ölçekte incelenmesini kolaylaştıracak. Normal maddelerde ışığın maddenin yüzeyindeki ve içindeki elektronlarla etkileştiği biliniyor, fakat bu araştırmada yapılan modelleme ile ilk defa ışığın topolojik yalıtkanlar üzerindeki davranışı incelendi ve ışığın sadece bir elektron ile etkileştiği sonucu elde edildi. Bu etkileşim ışığın ve elektronun özelliklerini taşıyan bir birleşmeyi doğurdu. Normalde bir doğru boyunca ilerleyen ışık birleştiği elektron ile bu elektronun üzerinde bulunduğu maddenin yüzeyini takip ediyor. Dr. Vincenzo Giannini ve çalışma arkadaşlarının Nature Communications dergisinde yayınladıkları makalede bu etkileşim, çapı 0.00000001 metrenin (10nm) altında olan topolojik yalıtkandan yapılan bir nanoparçacık ile modellendi. Bu modelleme ile aynı zamanda ışık ile birleşen elektronun da ışığın bazı özelliklerini aldığı ortaya çıktı. Normalde, iletkenlerde elektronlar maddenin yüzeyi boyunca hareket ederler ve bir yalıtkanla karşılaşmadıkları sürece harekete devam ederler. Fakat yapılan araştırmaya göre yüzeyde bozukluklar olmasına rağmen elektron da ışığın yardımı ile hareketine devam etti. Eğer bu yenilik fotonik devrelere uyarlanabilirse elektronlar bozulmaya ve fiziksel bozukluklara karşı daha dayanıklı hale gelebilirler. Dr. Giannini araştırmalarında yaptıkları modellemenin deneysel fizikte de gözlenebileceğini ve bu konuda çalışma arkadaşlarının deneysel fizikçilerle iş birliğinde olduğunu belirtti. Ayrıca, ölçeğin arttırılmasıyla ışık-elektron ikilisinin daha kolay bir şekilde gözlemlenebileceğini düşünüyor. Kuantum etkiler günümüzde sadece ya çok küçük ya da çok soğuk nesnelerde görülebiliyor fakat bu çalışma bilim insanlarına kuantum etkilerini oda sıcaklığında da görebilme olanağını sunabilir.