Birkaç gündür meraklı ve ilgili olan herkesin gündemini meşgul eden NASA'nın o büyük basın toplantısının sonuçları birçok yerde müthiş keşif açıklandı şeklinde duyuruldu. Çoğunlukla detaylar eksik kaldı bu haberlerde. Biraz daha detayları bilmek isteyenler için bazı bilgi notlarını bu yazımızda bulabilirsiniz. NASA'nın basın toplantısında, TRAPPIST-1 adı verilen bir cüce yıldız ve yörüngesindeki Dünya benzeri büyüklükte ve sıcaklıktaki gezegenlerden oluşan bir gezegen sisteminin varlığı duyuruldu. Aslında ilk gözlemleri 2015 yılında Belçika'daki Liege Üniversitesi'nden Michael Gillon liderliğindeki bir astronom grubu tarafından Şili'nin Atacama çölündeki La Silla Gözlemevi'ne ait TRAPPIST adı verilen teleskop ile geçiş fotometrisi yöntemiyle yapılmıştı. Bu gözlemlerde cüce gezegenin yörüngesinde Dünya büyüklüğünde üç ötegezegenin varlığı ortaya konmuştu ve başka gezegenlerin de olabileceği konusunda öngörüler 2016'nın Mayıs ayında Nature'da yayınlanan makalede paylaşılmıştı. Aradan geçen zaman içerisinde, TRAPPIST teleskobunun yanı sıra Avrupa Güney Gözlemevi'nin Çok Büyük Teleskobu ve NASA'nın Spitzer Uzay Teleskobu dahil çok sayıda teleskobun katılımıyla TRAPPIST-1 yıldızının toplamda yedi ötegezegene ev sahipliği yaptığı keşfedildi. Üstelik bunlardan en az üçünün bu gezegen sisteminin yaşanılabilir alanında yer aldığı da düşünülüyor. Keşfi müthiş kılan da bu üç gezegenin sistemin yaşanabilir alanda bulunma olasılığı. Bu arada bir gezegen sisteminin yaşanabilir alanı ile ilgili kısa bir açıklama eklemeliyim, ev sahibi yıldız ve onun etrafında belirli bir yörüngeye sahip olan gezegen arasındaki uzaklık eğer bu gezegen içerisinde yaşamı destekleyecek ve sıvı su bulundurma imkanı verecek yüzey sıcaklığını sağlayabiliyorsa gezegenimizin bu sistemin yaşanabilir alanında demektir. Örneğin Venüs, Dünya ve Mars Güneş Sistemi'nde yaşanabilir alanda bulunan gezegenlerdir. Dolayısıyla yeni keşifle beraber TRAPPIST-1 sisteminde üç gezegenin yüzeyinde sıvı su hatta okyanuslar mevcut olabilir, mikrop, bakteri düzeylerinde yaşam bile olabilir. Üstelik en dıştaki gezegenler, Güneş Sistemi'nde olduğu gibi dev gaz gezegenlerden değil kayalık gezegenlerden oluşuyor. Bu da sistem içinde bulunan tüm gezegenlerin yüzeylerinin belirli bölgelerinde dahi olsa potansiyel olarak sıvı suya sahip olabileceklerine işaret ediyor. İlk bakışta, belki de aradığımız gezegeni veya gezegen sistemini bulmuş olabiliriz dedirtiyor olabilir. Aman, sakin! Bunlar zor sorular ama bildiklerimizi sırayla anlatayım. Bu gezegen sisteminin nerede olduğunu, nasıl bir tür yıldıza sahip olduğunu biliyoruz. Diğer keşfettiğimiz gezegen sistemlerinden, eski gözlemlerimizden yola çıkarak bu gezegen sisteminin geçmişi hakkında da bir şeyler söyleyebiliriz. TRAPPIST-1 sisteminin ev sahibi yıldızı. 2MASS J23062928-0502285 olarak da bilinen TRAPPIST-1 yıldızı aşırı soğuk bir cüce yıldızdır. Bizden 39 ışık yılı uzaklıkta bulunuyor ve Kova takımyıldızının bir parçasıdır. Yarıçapı Güneş'in yaklaşık yüzde 12'si ve kütlesi de Güneş'in yüzde 8'i kadardır. Güneş'e göre çok küçük, çok sönük. Bu yıldızın ismi La Silla Gözlemevi'ndeki TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope teleskobunun isim kısaltmasından geliyor. Yukarıda söylediğim gibi sistemdeki tüm gezegenlerin keşfi için çok sayıda teleskop kullanıldı. Bunlardan biri Spitzer Uzay Teleskobu ve 20 gün boyunca kızılötesi dalgaboylarında bu yıldızı görüntüledi. Keşif yöntemi. Bu yedi ötegezegen keşif fotometrisi adı verilen bir yöntemle keşfedildi. Bir ötegezegen kendi yıldızının önünden geçtiğinde, bu gezegen yıldız ışığını biraz engeller ve gözlenen ışıkta biraz azalma olur. Daha büyük bir gezegen geçiş yaptığında ise daha fazla ışık engellenmiş olur. TRAPPIST-1 yıldızına odaklanmış teleskoplar bu ışık şiddetindeki azalmaları ölçtüler ve böyle gezegen yarıçapları hassas bir şekilde belirlendi. TRAPPIST-1 çok küçük ve yörüngesindeki ötegezegenler çok yakın olduğu için her bir gezegen geçişi yıldızdan gelen ışığın görece büyük bir yığınını engellemiş oldular. Dolayısıyla, geçiş fotometrisi yöntemi bu gezegen sistemini kolaylıkla keşfetmek için en uygun yöntem oldu. Kütle tayinleri. Geçiş fotometri yöntemi doğrudan bize gezegen kütlelerini vermez. Ancak bazen bir gezegen diğer gezegenlerin kütleçekimsel çekiminden dolayı yörüngesinde gecikir bazen de ilerler. İşte bu yörünge dönemlerindeki değişimlere ait gözlemlerle yapılan bilgisayar modellemesi araştırmacılara gezegenlerin kütlelerini tahmin etme konusunda yardımcı olur. Elbette ki çok hassas sonuçlar alınmaz. Yaşanabilir alan. TRAPPIST-1 yıldızının etrafından dolanan yedi gezegen yıldızlarından 0.011 ve 0.063 astronomik birim kadar uzaklar. Dünya'nın Güneş'e olan uzaklığının 1 astronomik birim olduğuna göre bu yedi gezegen de yıldızlarına oldukça yakın bir konumdalar. Hatta Merkür'ün Güneş'ten 0.39 astronomik birim kadar uzaklıkta olduğu göz önüne alındığında yedi gezegen Merkür'den bile daha yakınlar yıldızlarına. Şanslılar ki, yıldızları çok büyük değil! Yıldızları Güneş'e göre çok daha küçük ve ona Merkür'den daha yakınlar, bu bilgilerin ışığı altında hazırlanan aşağıdaki diyagramda bu gezegenlerin, Güneş Sistemi'ndeki iç gezegenlere kıyasla yıldızlarından aldıkları enerji gösterilmiştir. Araştırmacıların Nature dergisinde dün yayınlanan makalelerinde, e, f ve g olarak adlandırılan gezegenlerin su okyanuslarına sahip olabileceği belirtilmişti. Diğer dört gezegen de yüzeyde suya sahip olabilir ama bu bulutlara, gelgit hareketlerine, atmosfere bağlı olarak değişebilir. Büyüklükleri. Şaşırtıcı bir şekilde, TRAPPIST-1 sisteminin gezegenlerinin büyüklükleri öyle çok büyük farklılıklar göstermiyor. Çoğu da Dünya'ya benzer büyüklükte, gerisi de ya biraz küçük ya biraz büyük. Yıldızlarının Jüpiter büyüklüğünde olması nedeniyle daha çok Jüpiter'in etrafında dolanan uydularına benziyorlar. Yakınlıkları bile benzer. Aşağıdaki grafikte yedi gezegenin büyüklüğü ve nasıl görünebilecekleri konusunda bir bilgisayar çizimi var. Bu çizim eldeki verilere göre tasarlanmış olduğu için gezegen yüzeylerine aldanmamak lazım. Ayrıca bazı çap, kütle, uzaklık gibi bilgiler de sayısal olarak Güneş Sistemi'nin iç gezegenleriyle kıyaslanmış. Su, gezegenlerin iç yapısı. Geçiş fotometri yöntemi bize gezegenlerin ne kadar suya sahip oldukları konusunda bir bilgi sunamaz, bundan emin olmanın da bir yolu yok. Gezegenlerin iç yapısını da bilmek pek mümkün değil. Gezegenlerin Dünya veya Mars büyüklüğünde olmaları onların Dünya gibi levha tektoniğine sahip olduklarına ya da Mars gibi homojen küresel bir kabuğa sahip olduklarını göstermez. Ancak birkaçı hakkında eldeki gözlem verilerinden bir şeyler söyleyebiliriz. Mesela TRAPPIST-1f adlı en dıştaki gezegenlerden biri dikkate değer bir şekilde daha az yoğun gibi görünüyor. Bu çok fazla su ve daha fazla kaya ile demire işaret eder. Eğer gezegen tıpkı Satürn'ün uydusu Enceladus gibi derin bir küresel okyanusa sahipse çok sayıda hidrotermal bacaların olduğu veya tabanında volkanların olduğu bir gezegen hayal edebiliriz. Diğer taraftan TRAPPIST b ve g boyunca olan gezegenler birbirlerinin periyotlarını etkiledikleri için rezonans yörüngelere sahiptirler. Bundan dolayı gelgit etkisi oluşacağı için bu onların iç yapılarını bozacaktır, gezegenlerin ilave ısınmasına yol açacaktır. Bunun dışında kayalık gezegenin iç kısımlarında yer alan radyoaktif elementlerin bozunmasıyla da iç ısı üretimi mümkün olabilir. Yaşam hakkında ne biliyoruz?. Yukarıda bilmediklerimiz arasında saymıştım bu gezegenlerdeki olası yaşamı. Arkasından bildiklerimizi teker teker saymıştım. Ancak bu konuda da bir şeyler biliyor olabiliriz. Çünkü TRAPPIST-1 yıldızı genç ve aşırı soğuk bir kırmızı cüce yıldız. Yaşı da muhtemelen 500 milyon yıl kadar. Yakıtını az kullanan bir yıldız türü olduğundan daha 10 trilyon yıl parlayacak gibi. Güneş öyle değil, ömrü daha kısa. Ancak biyolojide Dünya üzerinde mikroplardan çok hücreli canlılara geçişin iki milyar yıl sürdüğü düşünülürse bu gezegenlerde yaşam üzerine beklentimiz sınırlı olmalı. Gelecekte ne var?. Çok sayıda ötegezegen içeren diğer gezegen sistemlerinin keşfedilmesi ile ilgili arayışlar devam edecek. Buna karşın araştırma grubu TRAPPIST-1 sistemine ait gezegenlerin atmosferlerini incelemeyi umut ediyor. Amaç Oksijen gibi molekülleri ve biyolojik yaşama işaret eden kimyasal malzemelerin bulunması. Hubble Uzay Teleskobu üzerinde bulunan Geniş Alan Kamera 2 ile b ve c olarak adlandırılan gezegenlerin serbest hidrojen bulutların olduğu bir atmosfere sahip olmadığı belirlendi. Gezegenlerin atmosferlerinin daha detaylı karakterizasyonu James Webb Uzay Teleskobu'nun göreve başlamasını bekliyor. Neyse. Bu gelişme ile ilgili esas odaklanmamız gereken nokta şu. Güneş Sistemi'ndeki gezegenleri ve onların uyduları ile diğer gök cisimleri inceleyerek geçirilen onca yılda elde edilen birikim son on yıl içerisinde keşfedilen çok uzaklardaki başka yıldızların etrafında salınan gezegenleri daha kolay tanımamızda, onları sınıflandırmamızda büyük kolaylıklar sağladı. Bu gerçeği görmek lazım. Örnek olarak, bugüne kadar Cassini uzay aracı ile Enceladus'u incelememiş olsaydık, TRAPPIST-1f hakkında bu tahminlerde bulunacak yeterli verimiz olmayabilirdi.


Doğa, bizlere ücretsiz üç enerji kaynağı sunmaktadır; güneş ışığı, rüzgar ve yerçekimi. Güneş ve rüzgar enerjisinin kullanımı giderek yaygınlaşırken yerçekimi bu iki enerji kaynağının daha gerisinde kalmaktadır. Akan suyun gücünden enerji üreten hidroelektrik santrallerinin kurulumunda baraj alanı sıkıntısı yaşanmaktadır. Buna karşılık, okyanuslar Dünya'nın yaklaşık %70'ini kaplar. Gece gündüz ne olursa olsun bol miktarda bulunan bu enerjiyi yakalamak için çok küçük arazi alanı yeterlidir. Ayrıca güvenlik endişeleri çok daha azdır. Ancak bu mavi enerji yaygın olarak kullanılmıyor. Bugünün dalga çiftlikleri bir kasabanın elektrik enerjisini sağlamak için 1-10 MW kapasitede kuruluyor. Günümüzde ticari anlamda dalga çiftliklerinin bulunmamasının esas nedeni teknolojik zorluklardır. Dalga enerjisinden elektrik üreten sistemler büyük ve ağır jeneratörler , pervaneler, mıknatıs ve bobinlerden oluşmaktadır. Elektromıknatısları desteklemek veya onları sabitlemek için okyanus tabanına kuleler inşa etmek teknik açıdan zor ve pahalıdır. Yüzey şamandıraları kıyıdaki jeneratörü çalıştırmak için deniz tabanındaki pompalara bağlanabilir, ancak derin suda veya açık okyanusta kullanılamaz. Daha temelde dalgalar, rastgele yönlerde yavaş akışlar ve titreşimler içerir. Bu durum, elektromanyetik jeneratörler için kötü bir çalışma ortamıdır. Dalga gücünü yakalamak için radikal olarak farklı yollara ihtiyacımız var. Bunun için dalgalar gibi nispeten yavaş olan insan hareketlerinden enerji alan yeni teknolojilerden ilham almamız gerekiyor. Georgia Teknoloji Enstitüsü'nden profesör Zhong Lin Wang ve araştırma grubu bu yönde cihazlar geliştiriyor. Bunlar, kalp atışlarıyla yönlendirilen tıbbi sensörlerden aydınlatma, sağlık bakımı ve güvenlik için elektrik üreten paspaslara kadar uzanıyor. Bazı malzemeler birbirine sürtüldüğünde oluşan statik yüklerden etkilenirler plastik tarak yüne sürtüldüğünde olduğu gibi. Sürtünmeden elektrik toplama, basınçla bir akım oluşturan piezoelektrik malzemelerden daha verimli ve daha ucuzdur. Hareket temelli cihazların ölçeklendirilmesi ve çoğaltılmasının, on yıl içinde dalga enerjisi topluluğunu değiştirebilir. Mavi enerji rüyası şimdilik erken bir aşamada; Bu vizyonda pek çok teknik engelin aşılması gerekiyor. Bunlar arasında jeneratör malzemelerinin ve tasarımlarının verimliliğini ve dayanıklılığını artırmak, onları açık okyanusta çalışan büyük ağlara bağlamak ve elektrik üretir & karaya nakleder hale getirmek var. Elektriksel iletimi kötü olan malzemeler kağıt, cam ve plastikler birbirlerine sürtüldüğünde yüzeylerinde statik elektrik oluşur. Bu 'triboelektrik' elektrotlar kullanılarak boşaltılabilir. İki şerit dielektrik malzemenin hareket ettirilmesi bir akımın akmasına neden olur. Bu yöntem, mekanik enerjinin %50'sini hareketlerden elektriğe dönüştüren elektromanyetik jeneratörler kadar etkilidirler. Piezoelektrik yöntemler ise yalnızca %10'u kadar dönüştürmektedir. Dalga enerjisini yakalamak için, nanojeneratörlerin su geçirmez şamandıralara dahil edilmesi gerekir. Bir çeşit dielektrik malzemeden yapılmış bir top, hareket ettikçe yükler oluşturmak üzere başka bir küre içine sarılır. Bu işlemin yavaşça olmasını sağlamak için top kısmen havayla doludur. Nanojeneratörlerin üretiminde politterfloroetilen, kauçuk, polidimetilsiloksan, silisyum, florinatlı etilen propilen, kapton ve metal folyolar gibi ucuz, konvansiyonel malzemeler kullanılır. Bu malzemeler on yıl boyunca okyanustaki kapalı bir ünitede tutulmalı ve ondan sonra deniz kirliliğine neden olmamak için geri kazanılmalı ve geri dönüştürülmelidir. Üretilen güç, nanojeneratörlerin dalgalarla ne kadar hızlı hareket ettiğine göre değişir. Yön önemli değildir. Saniyede iki veya üç kez çalkalanırsa, her bir birim yaklaşık 1-10 milliwatt'lık bir güç üretir. Birçok cihaz daha elektrik üretmek için iletken kablolarla bağlanabilir. Şu ana kadar, konseptin 4 metrekare üzerinde 400 nanojeneratör bağlayarak çalıştığını gösterdik ve geliştirme çalışmaları devam ediyor. Küçük bir ölçekte bile triboelektrik nanojeneratör ağlarının, yerel üretim tesisleri veya elektrik şebekesine faydalı miktarda güce katkıda bulunabileceğine inanılıyor. Teorik olarak, bir metreküplük alanda 10 santimetre aralıklarla yerleştirilen 1000 cihaz bir ampülü çalıştırmak için yeterli iken bir kilometrekarelik alanda ise bir kasaba için yeterli elektrik üretebilir. Günümüzün dünya enerji tüketimi, ABD'nin Georgia eyaletinin büyüklüğündeki bir okyanus alanının, her 10 santimetre aralıklarla ve yüzeyin altına 10 metre derinlikte uzanan aygıtlardan oluşan 3 boyutlu (3D) bir nanojeneratör ağı ile kaplanmasıyla karşılanabilir. Üretilen elektriğin kablolarla karaya taşınması ya da yüzen platformda lokal olarak kullanılması gerekecektir. Güç, su moleküllerinden hidrojen yakıtı üretmek, tuzlu suyu saflaştırmak veya kirleticileri uzaklaştırmak amacıyla kullanılabilir. Işıklara veya navigasyon sistemlerine güç verebilir. Güneş panelleri ve rüzgar türbinleri, kombine bir yenilenebilir enerji santralinde nanojeneratör ağının yanında kurulabilir. Bu teknolojinin geniş çapta uygulanmasına bazı engeller vardır. Ana sınırlama muhtemelen nanojeneratörlerin dayanıklılığı olacaktır. Üretiminde kullanılan organik malzemeler tuzlu suda ve güneş ışığında bozunurlar. Su, kürelere girerse aygıtlar çalışmayı durdurur. Bu nedenle çatlaklar ve derzleri doldurmak amacıyla su altı kabloları için kullanılan oldukça yapışkan maddeler gibi yeni su yalıtım malzemeleri gerekebilir. Kabloların fırtınalara dayanacak kadar sağlam olması gerekir. Mavi enerji ağlarının yerleri ve boyutları, halkın deniz yaşamı ve nakliye düzeninin bozulmasını en aza indirgemek için dikkatli seçilmelidir. Onları nakliye şeritleri ve kıyı şeritlerinden uzaktaki derin okyanusa koymak, insanların yaşam alanlarına müdahale etmesini önleyecektir. Fakat bu kadar uzaktaki bölgelere giden gücü taşımak zor olacaktır. Ağların yıkanmasını veya uçurulmasını önlemek için adalara ya da su altındaki tepelere sabitlenmesi gerekebilir. Ancak bu durumda da denizdeki yaşamı etkilememeleri gerekir. Nanojeneratörler, onlarca yılda gelişen mevcut enerji santralleri ve güneş ve rüzgar teknolojileri ile rekabet edecekler mi? Güneş ve rüzgar çiftliklerinin enerji üretimi gece-gündüz ve farklı hava koşullarında dalgalandığından, gelecekte enerji üretmek için birçok yola ihtiyacımız olacak. Ayrıca gelişmekte olan ülkeler artan enerji ihtiyaçlarını karşılamak zorunda kalacaklar. Mavi enerji enerji üretiminin değerli bir parçası olabilir. Nanojeneratörlerin geliştirilmesi, birçok disiplinde endüstriyel ve akademik laboratuvarlardaki araştırmaları içerecektir. Yük hücrelerini verimli bir şekilde üretenler de dahil olmak üzere malzeme bilimcilerinin sağlam malzemeler tasarlamaları gerekecek. Elektrik mühendisleri, gücü yönetmek ve taşımak için en iyi yolları bulmalıyken, makine mühendisleri okyanustaki ağların davranışını modellemek ve optimize etmek zorunda kalacaklar. Çevre bilimcileri ve deniz biyologları, ağların çevresel etkilerini değerlendirmelidir. Mavi enerjiye ayrılmış bir araştırma enstitüsünün kurulması bu temiz, sürdürülebilir teknolojinin gelişimini hızlandıracaktır. Teknolojik gelişmenin ilk aşaması 50 milyon dolar ile 100 milyon dolar arasında desteğe ihtiyaç duyacaktır. Özel yatırımcılar ve büyük enerji şirketleri gösteri ve test aşamalarını finanse etme konusunda yardımcı olabilirler. Küçük pilot ağlar adalar, tesisler veya köyler için dağıtılan güç kaynakları olarak geliştirilebilir. Güç yönetimi için malzeme ve teknolojilerin sağlanmasından kirletici uzaklaştırma veya su ayrıştırma gibi uç noktalara kadar ticari imkanlar bol miktarda bulunur. Yeterli yatırım ve teknolojik destekle umarım bir gün mavi-enerji ağları güneş paneli veya rüzgar türbinlerinden daha ucuza gidebilir.


Uzunca bir zamandır yazmıyordum. Yeni yazı dizimde günlük hayatımızda oldukça fazla yer tutan bir malzeme grubunu kaleme alacağım. Plastikler olarak bilinen bu malzemelerin bilimsel isimleri polimer! Polimerler aslında günlük hayatımızda sıklıkla kullandığımız malzemelerdir. Sadece biz hayatımızda ne kadar yer tuttuklarına pek dikkat etmiyoruz. Evet, evet. Plastiklerden bahsediyorum. Kimi zaman yeni aldığımız ürünleri koyarız içine kimi zamanda önemli evraklarımızı. Hayat kurtaranları bile vardır plastik ailesinin. Örneğin, otomobilinizin kütlece %30'unu oluşturuyorlar. Öncelikle bilimsel bir tanımlarını yapalım. Kabaca polimer, monomer olarak tanımlanan moleküllerin bir araya gelmesiyle oluşan büyük moleküllerdir. Her monomer tıpkı bir tespihteki boncuklar gibi dizilerek polimeri oluşturmaktadır. Monomerler polimer moleküllerinin en küçük tekrarlayan yapı taşlarıdır. Örnek vermek gerekirse, DNA'mıza göre sentezlediğimiz proteinlerimiz birer doğal polimerdir. Polimerler organik moleküllerdir ve doğada biyolojik olanları haricinde bulunmazlar. Sentetik olarak elde ettiklerimizin hemen hepsi petrol kökenlidir ve özel şartlar altında sentezlenirler. Doğal bir polimer ve genetik şifremiz olan DNA! Polimerleri daha anlaşılabilir olarak şöyle modelleyebiliriz. Bir tencere spagettiyi düşünün. Uzun iplikler şeklinde oldukları halde bir anda düğümlenebilir, karışabilir veya birbirine yapışarak düzenli bir görünüme sahip olabilirler. İşte polimerler de tıpkı böyledir. Polimer zincirlerinin kendi içindeki monomerleri birbirlerine kimyasal olarak bağlıdır ve bu bağların kırılması için hayli enerji gerektirir. Bu uzun zincirler birbiriyle ikincil etkileşimler olarak tanımlanan Van der Waals kuvvetleriyle etkileşmektedir. Tıpkı metaller gibi kristal veya amorf halde bulunurlar. Kristal yapıya mı yoksa amorf yapıya mı sahip olacaklarını uzun zincirleri arasındaki etkileşimleri belirler. Fiziksel ve mekanik özellikleri de yine zincirleri arasındaki ikincil etkileşimleri tarafından belirlenir. Polimerleri veya halk arasında sıkça duyduğumuz isimleriyle plastikleri, hayatımızın her alanında çok sık kullanıyoruz. En basitinden elinizden düşmeyen telefonlarımız polikarbonat veya polimetilmetakrilat denen özel mühendislik plastiklerinden üretilmiştir. Araçlarımızın tamponları mesela, ABS malzemesinden yapılmıştır. Su içtiğimiz şişeler. Hani şu PET dediklerimiz işte. Poli Etilen Teraftalat. Evlerimizde, ofislerimizde, okullarımızda pimaş, pimapen diye adlandırdığımız doğramalar. PVC , Poli Vinil Klorürden yapılmıştır. Daha birçok örnek verebiliriz. Bu yazımda polimerler hakkında sadece geniş ve ön bir bilgi verdim. İlerleyen yazılarımda polimerleri sınıflandırıp, her sınıfın kullanım yerlerine göre özelliklerinden bahsedeceğim.


Nature Physics dergisinde 2016'nın Aralık ayında, Liesbeth Venema ve çalışma arkadaşları tarafından yayınlanan The quasiparticle zoo başlıklı makalede quasiparçacıklar çok cisim fizik problemlerinde karmaşık olgulara daha sezgisel anlayış sağlayan son derece yararlı bir kavram olarak tanımlanıyor. Özellikle yoğun madde fiziğinde quasiparçacıklar ile karşılaşsak da plazma fiziği, akışkanlar mekaniği gibi fiziğin farklı dallarında bu kavram kullanılmaktadır. Çünkü bu quasiparçacık kavramı kuantum mekaniksel çok cisim probleminin basitleştirilmesinde bilinen birkaç yoldan biridir. Bu yol, katı gibi mikroskobik karmaşık bir sistem serbest uzayda farklı sayıda zayıfça etkileşen parçacıklar içeriyor gibi davrandığında oluşan beliren olguyu tanımlamak için kullanılır. Başka bir deyişle, bu kavram fizikçilere çok cisim etkileşmelerini tek bir parçacık gibi davranıyormuşçasına tanımlama yapmalarına izin verir. Yarıiletken fiziği alanında çalışan fizikçiler elektronların yanı sıra katı içerisindeki elektron quasiparçacıklarından bahsederler. Bu tür bir quasiparçacık olan elektron katıdaki etkileşmelerden, potansiyellerden ve diğer kuvvetlerden etkilenir. Bu etkilenme sonucu kütlesi serbest elektronunkinden farklıdır. Her malzemede, bu malzemeye uygun bir etkin kütleye sahip elektron quasiparçacığı tanımlanır. Ancak diğer özellikleri aynıdır, yükü ve spini gibi. Aynı şekilde, katı malzemelerde, değerlik bandı içinde bir elektron eksikliği varsa bu durum elektron deşiği adı verilen bir quasiparçacık ile açıklanır. Elektrondan farkı ise yükünün negatif yerine pozitif olmasıdır. Aynı şekilde kütlesi de tıpkı elektron quasiparçacığı gibi bir yarıiletken kristal örgüsündeki etkileşmelere göre değişiklik gösterir. Bu yaklaşım, bu quasiparçacık kavramı günümüz elektroniğin temelini oluşturan yarıiletkenlerin fiziğini anlamamızda ve onlar üzerinden teknoloji geliştirmemizde oldukça yararlı olmuştur. Bu The quasiparticle zoo makalesinde yapılan tanımın ne kadar doğru olduğunu da gösterir. Bilimde ilerleyiş sürüyor ve yeni öngörüler ile yeni keşifler gerçekleşiyor. İki yıl önce ilk kez teorik olarak öne sürülen angulon adı verilen yeni bir quasiparçacığın varlığına dair güçlü bir kanıt bulunmuş gibi görünüyor. Angulon bir çözücüdeki bir atomik veya moleküler safsızlığın dönmesini açıklamak için öne sürülmüştü. Physical Review Letters dergisinde Mikhail Lemeshko tarafından yayınlanan makalede, angulonların varlığı sıvı helyumdaki dönmekte olan farklı aralıktaki moleküllerin tuhaf davranışını açıklamak için gösterilmiştir. Lemeshko'nun çalışmasının detaylarına geçmeden önce, Physics World'de verilen bir bilgi notuna öncelikle değinmek istiyorum. Tıpkı quasiparçacıklarda olduğu gibi Türkçe internette hakkında bilgi bulmanın zor olduğu polaron quasiparçacıklara değinilmiş, ben de hakkında bir şeyler belirtmek isterim. Çünkü bu konular, haklarında onlarca kitabın ve çok sayıda makalenin yazıldığı konular. Aynı zamanda angulonları anlamaya çalışırken polaronların nasıl öne sürüldüğü güzel bir örnek olacak. 1930 ve 1940'lı yıllarda, fizikçiler quasiparçacıklar üzerine çalışmalar gerçekleştiriyorlardı. Bunlardan biri 1933'te Lev Landau ve Solomon Pekar'ın bir katı içinde yer alan bir elektronun kristal örgü boyunca hareketi sırasında etrafındaki pozitif iyonlarla etkileşimi neticesinde bu elektronun davranışını açıklamak için polaron fikrini öne sürmüşlerdi. Pozitif iyonlar negatif yüklü bir taşıyıcı olan elektronu hafifçe çekme eğilimi içinde olacaktır. Aynı zamanda iyonların konumlarında hafif değişimler de olur, bu değişimler yüklü parçacıkla olan etkileşimleri ve iyonları bir arada düzenli yerlerde tutan kuvvetleri dengelemek için gerçekleşir. Yani elektronun hareketi iyonlar arasında bir düzensizliğe yol açar ve bu düzensizlik kristalin bu bölgesinde polarizasyon ile sonuçlanır. Buna indüklenmiş polarizasyon diyebiliriz ve bu indüklenmiş polarizasyon elektronun kristal örgü içindeki hareketini takip edecektir. Elektron nereye giderse o da peşindedir yani. Bu birlikteliği tek bir varlık olarak düşünerek, bunu bir polaron olarak adlandırmak cazip geldi. Çünkü sürecin tam olarak tanımlanması çok sayıdaki atom ve elektron arasındaki değişen etkileşimleri hesaplamakla mümkün olacaktı. Ne var ki, bu basitleştirilmesi gereken bir kuantum mekaniksel çok cisim problemiydi. Landau bu sürecin elektron ve polarizasyon birlikteliğinin serbest uzay boyunca hareket eden elektrondan daha kütleli tek bir parçacık gibi davrandığı konusunda bir yaklaşım yapılabileceğinin farkına vardı. Bu tanım bugüne değin dielektrik kristallerdeki elektron hareketinin açıklanmasında kullanılagelmiştir. Viyana'daki Avusturya Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nden Mikhail Lemeshko bir süperakışkan helyum damlası içindeki çok sayıda atomla etkileşen dönen bir molekülün toplu hareketini ele aldı. Bilim insanları için bu tür damlalar mutlak sıfırın biraz üzerinde tek molekülleri inceleme ve bir bozulma olmaksızın onların tayfını kaydedebilme olanağı sağlar. Bu durum özellikle serbest radikaller gibi çok aktif moleküllerin incelenmesinde kullanışlıdır. Yine bir parantez açarak süperakışkanlığın kısa bir tanımını vermem gerekiyor. Süperakışkanlık sıfır viskoziteye sahip bir akışkanın karakteristik özelliğidir. Sıfır viskoziteden dolayı akışkan kinetik enerji kaybı olmadan akar. Süperakışkanlık daha çok helyum ile bilinse de ultrasoğuk atom gazlarında da gözlenebilir. Ayrıca nötron yıldızları içinde de süperakışkanlığın var olduğuna dair bazı çalışmalar var. Bununla birlikte, süperakışkanlığın helyumda gözlenmesi onun 2.17 K gibi kritik bir sıcaklığa soğutulmasıyla mümkün olmaktadır. Bu sıcaklıkta ve daha düşük sıcaklıklarda, ısı kapasitesinde olağanüstü bir süreksizlik oluşur ve sıvı yoğunluğu düşer. Ardından sıvı sıfır viskoziteye sahip olur, süperakışkana dönüşür ve süperakışkanlık mümkün olan en düşük enerjiye yoğunlaşan helyum atomlarından meydana gelir. Lemeshko'nun incelediği sistem tuzaklanan bir molekülün döndükçe kendi etrafında süperakışkan olmayan helyumdan bir kabuk ürettiği var sayılarak yarı klasik olarak incelenebilir. Ancak süperakışkan helyum Bose-Einstein istatistiği ile tanımlanabilen temel bir kuantum mekaniksel malzemedir. Geçtiğimiz yıllarda fizikçiler tarafından bu sistemin nümerik simülasyonları gerçekleştirildi ve çok cisim etkileşimlerinin karmaşıklığı bu simülasyonlardaki helyum atomlarının sayısı olarak 100 ile sınırlı tutuldu. Ne var ki deneylerde kullanılan damlalar 1000'den fazla atomu içerme eğiliminde. Dolayısıyla bu sistemin doğasını anlamak için gerçekçi bir simülasyon gerçekleştirmek zor. Şimdi quasiparçacıkların nasıl kullanışlı olduklarını bir daha görme vakti. Çünkü Lemeshko angulon kavramını kullanarak problemi oldukça basitleştirebileceğini buldu. Bir polaron nasıl sadece örgü etrafındaki bozulmalar ve elektrondan oluşuyorsa, bir angulon da dönen molekül ve bu dönen molekülün etrafındaki helyumda oluşturduğu rahatsızlıklardan, bozulmalardan oluşabilirdi. Bir polaron elektronun serbest hareket eden ama daha kütleli bir versiyonu iken angulon da tıpkı bir molekülün tuzaklanmamış ama daha büyük eylemsizlik momentine sahip versiyonu gibi davranır. ABD'deki Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi'nden Richard Schmidt 2015 yılında angulonlar teorisini ortaya koymuştu. Şimdi Lemeshko bu teoriyi 20 yıllık deneysel sonuçlarla kıyasladı. Her bir 25 farklı molekül için moleküllerin dönme sabiti üzerine etraflarındaki helyum atomlarının etkisi hesaplandı. Sonra elde edilmiş deneysel sonuçlarla angulonların var olduğu duruma göre yapılan hesaplamalarla elde edilen değiştirilmiş yeni sabitler üzerinden kıyaslamalar yapıldı. Hesaplamalar ve kıyaslamalar, öylesine basit bir işlem olmadığı için moleküler dönmeyi açıklayan basit analitik ifadeler elde etmek adına angulon problemi iki rejimde çözüldü. Rejimin biri helyumla önemli çiftlenim yapan ama kinetik enerjisi az olan moleküllerin dahil olduğu sülfür atomlarını içeren ağır moleküller için uygulanabilir, diğer rejim ise zayıf çiftlenimli, kinetik enerjisi büyük olan su gibi daha hafif moleküller için uygulanabilir şekilde ayrıldı. Bütün güçlü çiftlenim rejimi için olmasa da Lemeshko çoğu ağır moleküller için elde ettiği hesaplamalar deneylerle iyi bir uyum içerdi. Bu uyum, çoğu hafif molekülleri içeren zayıf-çiftlenim rejiminde daha yüksek olarak elde edildi. Bunların hepsi angulonların uygulanabileceğine dair aşılan birer engeldi. Ancak bazı orta boylu moleküller için hesaplamalarla değiştirilen dönme sabitleri deneylerle uyumlu sonuç vermedi. Bunun üzerine Lemeshko, angulonlar için bir ara-çiftlenim teorisinin daha iyi öngörüler sağlayabileceğini makalesinde belirtti. Bu problemlere karşın bu makalede, Lemeshko elde ettiği bulguların süperakışkan helyum içinde dönen moleküllerin angulonları gerçekten de oluşturduğuna dair güçlü kanıt sağladığı sonucuna varıyor. Lemeshko bu teorisini sıvı helyumdaki moleküllerin ötesine de uygulamayı düşünüyor. Angulonların yörüngesel açısal momentumunu bir kristal örgü ile değiştiren elektronları temsil edip edemeyeceğini araştırıyor. Eğer bunu kanıtlayabilirse, elektron angulonların önü açılmış olacak. Physics World'e göre bunu yaparken ultrahızlı anahtarlama ve ileri veri depolamanın geliştirilmesini amaçlayabilir. Ancak bu araştırmasının daha başlarında olduğunu belirtmiş. Angulonlar hakkında son çalışmaları irdelerken quasiparçacıklar ve polaronlar hakkında birer tanım yapmış olduk. Quasiparçacıkların özellikle yoğun madde fiziğinde nasıl anlayışlar sağladığı konusunda biraz da fikir vermiş olduk. Daha fazla bilgi için referanslarda yer alan bazı makale ve internet sitelerini inceleyebilirsiniz.


Aralarında IBM şirketinden araştırmacılar ile İsviçre'deki Ecole Polytechnique Federale de Lausanne 'den araştırmacıların olduğu uluslararası bir araştırma grubu dünyanın en küçük mıknatısını ürettiler ve tek bir atomdan oluşan mıknatısın tek bir veri bitinin depolanmasında kullanılabileceğinin mümkün olduğunu gösterdiler. Bu son araştırma öncesinde, şimdiye kadar ki en küçük veri depolama birimi moleküllerdi. 1993 yılında tek bir molekülün bir mıknatıs gibi davranabildiği ve bilgi depolayabildiğinin gösterilmesiyle veri depolamada depolama alanının küçültülmesine ilişkin çok sayıda araştırmanın önü açılmış olmuştu. Moleküllerden atomlara kadar veri depolama ölçeğinin küçülmesinin sağladığı en önemli şey elbette ki, önceden çok büyük alanlarda depoladığımız veriyi, bilgiyi çok daha küçük alanlara depolama imkanı vermesidir. Atom başına bir bit düştüğüne göre, bu durumda 35 milyon şarkıdan oluşan tüm iTunes şarkı kütüphanesini bir kredi kartından çok da büyük olmayan bir aygıt üzerine depolamak mümkün olabilecek. IBM Almaden'den araştırma grubu geçen yıl Science dergisinde yayınladıkları bir çalışma ile bir taramalı tünelleme mikroskobu ucu üzerindeki tek bir demir atomundan oluşan bir elektron-spin rezonans sensörü geliştirmişlerdi. Taramalı tünelleme mikroskopları aslında ultra-keskin probe ile taranan yüzey arasındaki elektronların tünellemesinin algılanmasında kullanılıyordu. Ancak bu mikroskopların demir atomu ile birleştirildiklerinde, herhangi bir başka yönteme göre daha yüksek duyarlılıkla ve daha doğrudan bir atomun manyetik alanını ölçebildikleri belirlendi. Bu teknik manyetik alanını ölçmek istediğimiz atomun yakınına sensör görevini gören bir atomun yerleştirilmesini içeriyordu. Bu çalışmada, STM ve ESR teknolojisinin birlikte kullanılmasıyla magnezyum oksit alttaş üzerine dizilmiş demir atomlarının manyetik alanlarını algılamayı başardılar. Bu yıl ise, MgO alttaş üzerinde dizilmiş holmiyum atomlarının manyetik alanlarını algılamak için bu atomların arasında sensör atomu olarak demir atomunu kullandılar. Önceki çalışmadan farklı olarak, MgO alttaş üzerine dizilen atomların holmiyum olarak seçilmesinin nedeni bu holmiyum atomu manyetizma seviyesi yüksek olduğu bilinen nadir bulunan dünya metallerinden biri olmasından kaynaklandı. Demir atom sensörünün geliştirilmesinden önce, bir atomun manyetik alanını bozmadan sadece STM kullanılarak bir atomun manyetik kutbunu hem okumanın hem de manipüle etmenin bir yolu yok gibi görünüyordu. Peki neden bir atomun manyetizmasını incelemeye ihtiyacımız var? Demir atomu ile holmiyum atomlarının manyetik kuzey veya güney kutbunu okuyabilmek, holmiyum atomunun dijital mantıkta kullanılan sıfır ve birleri depolamak için kullanılabilir olduğunu gösterir. Teoride, araştırmacılar bir ESR sensörü olarak çalışan bir demir atomuna sahip bir STM kombinasyonu ile tek bir atom üzerine veri depolamak için bir okuma-yazma yöntemi geliştirebilirlerdi. Şimdi tek bir atomun dünyanın en küçük mıknatısı olarak veri depolayabilmesinin mümkün olduğunu gösteren ve Nature dergisinde 8 Mart 2017'de yayınlanan çalışmaya gelelim. Veri depolamada veri depolama alanını küçültmede görünen o ki en son ulaşılan sınır tek atom manyetik bitlerin kullanılmasına dayandı. Bunun için kolayca depolanan bilgiyi kaybetmemesinden dolayı holmiyum atomları üzerinde çalışıldı. Dr. Fabian Natterer ve çalışma arkadaşları bir STM kullanarak tek holmiyum atomlarının manyetizmasını okumayı ve yazmayı başardılar. Birkaç saat boyunca her bir atomun manyetik durumlarını veya yazılan bilgiyi koruyabildiği bu çalışma ile gösterildi. Araştırmacılar iki-bitli bellek yapmak için bu atomları kullandılar. Daha sonra yakında olan manyetik demir atomlarını sensör olarak kullanarak manyetik durumların korunduğunu onayladılar. Aslında bu okuma işlemiydi. Böylece tek atom manyetik belleğin mümkün olabildiği ortaya konmuş oldu. Bu çalışmada, araştırmacılar holmiyum atomunun bir nanometre kadar yakınına demir atomunu yerleştirebileceklerini buldular. Yani, bu şekilde, demir atomu holmiyum atomunun manyetik kuzey ve güney kutuplarını okuyabilir. Her bir kutup dijital mantıktaki 0 ve 1'e karşılık geliyor, örneğin manyetik kuzey kutbunu okuduğunda 1 ve güney kutbu okuduğunda 0 gibi, ya da tam tersi. Üstelik bunu yaparken holmiyum atomunun manyetik durumunu kuzeyden güneye döndüren elektrik akımına neden olan sensör atomu olmadan yapılmış oluyor. Çünkü demir ve holmiyum atomları çok yakın bir şekilde aralıklı dizilebilirler, bu mühendislere bugünkü hard disk ve katı hal hafıza çiplerinden bin kat yoğun manyetik depolama oluşturma imkanı verdi. IBM tarafından geliştirilen ilk STM'den bu yana olan tarihsel sürecin de paylaşıldığı aşağıdaki videoda, tek atomlar için okuma-yazma veri depolama sistemin STM'in yardımıyla nasıl geliştirildi hakkında bilgi veriliyor. Bu çalışmada verilen tek atom düzenlemesi yani okuma-yazma bellek depolama sistemi, magnezyum oksit alttaşı üzerine atomların yerleştirilmesiyle başlıyor. Bu alttaş ise altında yer alan metal elektrotlar ile üstündeki manyetik atomlar arasında bir yalıtkan malzemesi görevini görüyor. Holmiyum atomları da bu magnezyum oksit katmanın yüzeyine bağlı durumdadır. Holmiyum atomlarının kullanılmasında mıknatısların varlığı dahil çok sayıda koşul altında bu atomlar uzun süre boyunca polarizasyonlarını koruyorlar. Bu da bu atomları veri depolama ortamı için ideal yapıyor. STM ucu holmiyum atomuna akım gönderdiğinde, bu akım atomun manyetik kuzey ve güney kutuplarını çevirmektedir. Dolayısıyla manyetik durumu 1'den 0'a veya tam tersi olacak şekilde değişmektedir. Bu adım hard disk sürücüsündeki yazma sürecine karşılık gelmektedir. Okuma süreci ise holmiyum atomunun manyetik durumunu tespit etmek için demir atomunu içerir. Bu precess olarak bilinen bir olgunun kullanılmasıyla başarılır. Çiftlenmemiş elektron spinlerine sahip atomlar bir manyetik alana koyulduklarında, onlar hassas bir frekansta manyetik alan etrafında dönerler. Bu frekans alanın şiddetine ve atomun manyetizma şiddeti olan atomun manyetik momentine bağlıdır. Araştırmacılar mikroskoba bir manyetik alan ve sonra STM'in tünel eklem yerine bir yüksek-frekans voltajı uyguladılar. Voltajın frekansı spin devinim frekansıyla uyuştuğunda, spin kendi termal dengesinden uzaklaşır. STM ucu üzerindeki demir atomu yani sensör yönelimdeki bu değişimi tespit edebilir çünkü frekans rezonans frekansı boyunca taranmış olur ve rezonans frekansında tam olarak görünen tünel akımında keskin bir değişim bu yönelimdeki değişime karşılık gelir. IBM Almaden'de çalışan bilim insanı Dr. Chris Lutz bu teknolojinin yakın bir zamanda günümüz bilgisayar hard disk sürücülerinin yerini almasını beklememiz gerektiğini söylüyor. Bu çalışmayı gerçekleştirmek amacıyla atomların hareketini sınırlandırmak için STM'ler 4 Kelvin sıcaklığında tutuldular. Dolayısıyla böyle bir teknolojiyi sizin cebinizin içine sokacak bir teknolojiye dönüştürmek şimdilik pek mümkün görünmüyor. Ancak bu tür manyetik atomları elektron yapıları yüzünden STM ile incelemek çok zor iken şimdi tek bir demir atomundan oluşan yeni ESR sensörün keşfiyle işler biraz daha kolaylaştı. Üstüne üstlük bu keşif sadece bilgisayar belleği ile sınırlı kalmayabilir, bu alandan çok daha öte konularda yeni çok sayıda bilimsel atılımlar gerçekleşebilir. Bu çalışmanın bir benzeri 6 Mart'ta Nature Nanotechnology dergisinde yayınlandı ve burada anlatılan aynı teknik MgO alttaş üzerindeki kobalt atomlarına uygulandı ve bu atomların konumuna bağlı olarak manyetik alandaki değişimleri algılandı. Bu bir bakıma bize NanoGPS oluşturma imkanı veriyor çünkü diğer mikroskop tekniklerine göre 1000 kat daha yüksek çözünürlükte görüntüleme sağlıyor. Yukarıda verdiğim bağlantı adresinden makaleyi inceleyebilirsiniz. En küçük mıknatıs ve veri depolama aygıtı olarak atomların işe yarayabileceğinin gösterilmesi bu alanda çok önemli bir atılım oldu. Eğer uygulamada bu teknik yaygınlaşabilirse gündelik yaşantımızda önemli ölçüde değişiklikler yaşayabiliriz.


YTÜ Makine Teknolojileri Kulübü tarafından düzenlenen Mekatronik Teknolojileri Etkinliği'17 bu yıl 14-15 Mart'ta YTÜ Oditoryum ve Sergi Salonu'nda! Gelişen teknoloji artık disiplinler arası işbirliğini karşı konulamaz bir zorunluluk haline getirmiştir. Çağ, makinelerin adeta akıllandığı, sadece mekanik aksamların değil, yazılım, elektronik, internet, makina-makina, makina-insan ve makina-doğa etkileşiminin ön planda olduğu bir çağ. Bu duyuru, Kuark Bilim Topluluğu Bilim Sitesi'nin medya sponsoru olduğu YTÜ Makine Teknolojileri Kulübü tarafından hazırlanmıştır.


Formula Student, üniversiteler arasında gerçekleştirilen dünyanın en büyük mühendislik organizasyonudur. 1981 yılında ABD'de Society of Automotive Engineers tarafından Formula SAE adıyla kurulmuştur. Kurulduğu yıldan itibaren hızla farklı ülkelere yayılmıştır. Günümüzde 12'den fazla ülke ve 600'den fazla takımın katılımıyla devam etmektedir. Formula Student yarışmasındaki temel amaç, formula tipi bir araç tasarlamak ve tasarlanan araç ile kurallara uygunluk testlerini başarı ile bitirip, devamında yarış pistine çıkıp etapları tamamlamaktır. Yarışma kapsamında, araç tasarımı ile birlikte maliyet raporu, dizayn ve iş sunumları, aracın sunulacağı pazar, lojistik planlamalar gibi proje yönetimi konuları da bulunmaktadır. Her kategori için bir derecelendirme yapılan etaplarla birlikte öğrencilerin bir şirket gibi çalışabilme becerileri arttırılmaya çalışılmaktadır. YTU Racing Formula Student ekibi, Yıldız Teknik Üniversitesi bünyesinde farklı bölümlerde öğrenim gören öğrencilerden oluşmaktadır. Takım 2012 yılında yarışmanın sadece araç tasarımlarının yarıştığı Class-2 kategorisine katılmıştır. Yarışma jürilerinden aldığı olumlu yorumlarla ülkeye 6. olarak dönen takım Class-1 etabı için çalışmalara başlamıştır. 2014 yılında ilk araç olan YTR01 ile Formula Student yarışmasının en zor ülkelerinden olarak görülen İngiltere ayağında yarışmış ve altı testten ikisini geçebilmiştir. 2015 sezonunda YTR02 ile tekrar İngiltere yarışına katılan takım, altı testin beşini geçmiştir. 2015 yılı içerisinde kurduğu ikili ilişkiler ve aktif sosyal medya kullanımından dolayı 'Most Effective Communication Strategy Award' etabında 1. olup kupa kazanmıştır. 2016 yılı ile, tüm testleri geçme ve yarışı bitirme hedefi doğrultusunda üçüncü araç olan YTR03'ün çalışmalarına başlanmıştır. YTR03 Karbosan, İngiltere Silverstone ve Almaya Hockenheimring pistlerinde gerçekleşen iki yarışa katılmıştır. İki yarışta da tüm testleri geçip, yarışı başarıyla bitirmiştir. İngiltere'de 111 takım arasında 34. Almanya'da ise 73 takım arasında 41. takım olmuştur. Formula Student tarihinde ilk defa bir Türk takımı bütün testleri başarıyla geçip yarışı bitirme başarısı göstermiştir. 2017 yılı hedefleri için YTR04 çalışmalarını yoğun bir şekilde sürdüren takım, yıl sonunda Macaristan, Çek Cumhuriyeti ve Almanya yarışlarına katılacak ve ülkemizi gururla temsil etmeye devam edecektir. YTÜ Racing projesinin gelişimini aşağıdaki sosyal medya hesaplarından takip edebilirsiniz,


Şimdiye kadar ötegezegenlerden binlercesi keşfedildi ama bunların çoğu geçiş yöntemi gibi dolaylı yöntemler ile yapıldı. Teleskoplarla Mars'ı ya da Satürn'ü doğrudan gözlemlediğimiz gibi bu ötegezegenleri gözlemleyebilmek ve onları keşfedebilmek oldukça zordur. Bu nedenle Güneş'ten başka bir yıldızın yörüngesinde dolanan ve keşfedilmiş ötegezegenlerden biri olan 2M1207b'nin yukarıdaki görüntüsü özeldir. Çünkü kayıtlara bir ötegezegenin doğrudan gözlendiği ve ilk fotoğrafı olarak geçmiştir. Genellikle biz ötegezegenleri yıldızlarının önünden geçerken izlenen ışıkta olan azalmadan varlıklarını belirleyebiliyoruz. Bu dolaylı yola nazaran doğrudan görüntüleme ise böyle bir yola gerek kalmadan bir ötegezegenin var olduğunu gösteren yegane kanıttır. Yukarıdaki görüntüde sol alt kısımda yer alan kırmızı leke bir ötegezegenden bize ulaşan ışığı gösterirken bu öte gezegen görüntüde merkezde yer alan 2M1207 kahverengi cücenin etrafında dolanıyor. 2M1207b doğrudan görüntülenen ve aynı zamanda bir kahverengi cücenin yörüngesinde keşfedilen ilk ötegezegen olmuştur. Bu görüntü ise 2004 yılında Avrupa Güney Gözlemevi'nin Çok Büyük Teleskobu tarafından elde edildi. Bir yıl süren gözlemler ile 2005 yılında bu ötegezegenin gezegensel kimliği ve karakteristikleri onaylanmış oldu. 2M1207b Jüpiter benzeri bir gezegendir hatta Jüpiter'den 5 kat daha fazla kütleye sahiptir. Dünya ile Güneş'in arasındaki uzaklığın 55 katı kadar bir mesafe ile kahverengi cücenin yörüngesinde dolanmaktadır. Bu mesafe öyle ki, Neptün'ün Güneş'ten uzaklığının neredeyse iki katı kadardır. Eldeki verilere göre bu sistemde kahverengi cücenin etrafında dolanan tek ötegezegen gibi görünüyor, dolayısıyla oldukça yalnız bir gezegen! 2M1207 gezegen sistemi bizden 230 ışık yılı uzaklıkta ve Hidra takımyıldızında yer almaktadır. Şimdiye kadar olan bilgimiz bize ötegezegenlerin doğrudan görüntülenmesinin oldukça zor olduğunu söyler. Onlarca ışık yılı uzaklıktaki parlak ve devasa yıldızların yörüngesinde dolanan görece küçük ve sönük gezegenleri uçsuz bucaksız evren içinde kolaylıkla kaybedebiliriz. Ancak buna rağmen günümüz teleskop teknolojisi ile birkaç ötegezegeni doğrudan görüntülemeyi başardık. 2004 yılının Temmuz ayında ESO'nun VLT'si kullanılarak bir grup gökbilimci tarafından Jüpiter'in 5 katı kadar kütleye sahip 2M1207 b adı verilen bir ötegezegen kahverengi bir cüce yıldızının yörüngesinde olduğu tespit edildi. Dünya'dan 230 ışık yılı uzaklıktaki bu olası gezegen sistemi sonraki yıl içerisinde 2M1207b'nin 2M1207 kahverengi cücenin etrafında bir yörüngeye sahip olduğunun doğrulanmasıyla onaylanmış oldu. Yukarıda verilen bu görüntü ise doğrudan görüntülenen ilk ötegezegenin görüntüsü olarak kayda geçti. Ancak, bu ötegezegenin doğrudan görüntülenmesi bazı şüpheciler için sorunlu olabilir. Soru işaretleri kahverengi cücelerin daha çok kendisinden ileri geliyor. Çünkü kahverengi cüceler ilk keşfedildiğinde ne yıldız ne de gezegen olarak sınıflandırılmışlardı. Onların hikayesi bir hayli ilginç. Bu gök cismi ömrünün belirli kısımlarında özellikle de ilk zamanlarında ışıma yayan ama bu ışıması Güneş'te olduğu gibi hidrojenin helyuma dönüşmesiyle bir füzyon reaksiyonu nedeniyle değil de içindeki maddenin kütleçekimin etkisiyle büzüşmesinden ileri gelir. Maddenin büzüşüp sıkışması ve ısınması, ısınarak ışıma yayması haliyle onu bizim bildiğimiz yıldızlardan yapmıyor. Hatta başarısız yıldızlar olarak da anılıyorlar. Çünkü gerçek yıldızlar gibi onlar da yıldızlararası gaz bulutlarından medyana gelirler ama onları birer gerçek yıldız yapacak içlerindeki yakıtı nükleer tepkimelerle kullanamayacak kadar kütleleri azdır. Işıması da bildiğimiz yıldızlara kıyasla oldukça kısa sürer, birkaç milyon yıl kadar ışıma yapar ve zamanla görünür ışık dalga boyunda ışımasını yitirir. Gezegenlerin yıldızlar etrafında bir yörüngede olmaları gerektiği ve 2M1207b'nin ömrü kısa bir kahverengi cücenin etrafında yörüngeye sahip olmasından dolayı keşfin ilk zamanlarında bazı şüpheciler ötegezegen olarak sınıflandırılmasını kabul etmemişlerdi. Bu tartışmanın aksine, 2M1207b dev gaz ötegezegeni ile ilgili araştırmalar devam etti. Son olarak, 2017'nin Şubat ayında yayınlanan bir çalışmada yeni bir görüntüleme yöntemi kullanılarak bu ötegezegenin Dünya'dan iki kat daha hızlı döndüğü ve yamalı bulutlara sahip olduğu keşfedildi. ABD'deki Arizona Üniversitesi'nden gökbilimciler ilk defa bir ötegezegenin ilk doğrudan zaman-çözümlü görüntülerini aldılar. Yani belirli zaman aralıklarıyla bu ötegezegenin görüntülerini elde edip üzerinde inceleme yapılmış. Çalışmaları da The Astrophysical Journal'da yayınlandı. Bu çalışma sonucunda 10 milyon yıl yaşında olan 2M1207b'den günlerin kısa, 11 saatten az olduğu ve sıcaklığının da 1426 santigrat derece olduğu belirlendi. Ayrıca gökten sıvı demir ve cam halinde yağmurların yağdığı düşünülüyor. Bu bulguları elde edebilmek için gökbilimciler Hubble Uzay Teleskobu'nun Geniş Alan Kamera 3'ün yüksek kontrast ve yüksek çözünürlük görüntüleme imkanlarıyla on saatlik arayla ötegezegenin toplam 160 görüntüsünü aldılar. Bu görüntüler ötegezegenin dönme periyodunun ve atmosfer özelliklerinin daha iyi anlaşılmasında yardımcı oldu. Bu haliyle, bir ötegezegenin zaman-çözümlü görüntülerinin alınmasında bu çalışmaya dek Hubble hiç kullanılmamıştı. Bir şekilde, 2M1207b hep ilklere denk geliyor. Dünya üzerindeki en büyük teleskobun bile 2M1207b kadar uzak bir gezegenin uygun bir fotoğrafını yakalayabilir durumda olmaması bilim insanlarını Hubble gibi bir uzay teleskobuna yöneltti. Arizona'lı gökbilimciler bu görüntülerde parlaklığın zamanla değişimini incelediler ve aşağıdaki gibi bir grafik ortaya çıktı. Sözünü ettiğimiz yeni görüntüleme yöntemi de bu grafik üzerinden anlaşılabiliyor. Gezegen döndükçe on saat aralıklı gözlemlere göre gezegenin parlaklığında bir değişim söz konusu. Bu değişim ise gezegenin dönüşüyle birlikte kızılötesi radyasyon miktarını etkileyen bir şeylerin varlığına işaret ediyor. Bilim insanlarına göre bu parlaklığın değişiminin nedeni 2M1207b'nin üzerindeki yamalı bulutlar. Görünüşe göre çok uzaklardaki Süper Jüpiterimiz 2M1207b, Jüpiter gibi çizgili bulut desenlerine sahip. Söz konusu bu çalışma, yeni görüntüleme yönteminin ötegezegenlerin bulut haritalarının elde edilmesinde Hubble ve yakında uzaya fırlatılacak Jamess Webb Uzay Teleskobu gibi uzay teleskoplarının kullanılabileceğini gösteriyor. Böylece bu gezegenlerin atmosferi, iklimi ve hava durumu hakkında aklımızda beliren sorulara aradığımız yanıtları bulabileceğiz. Şimdiye kadar doğrudan görüntüleme yöntemi ile 80'inin üzerinde ötegezegenin varlığı onaylanmış durumda. Bunlardan birkaçını hangi şartların olmasıyla doğrudan görüntülemenin mümkün olduğunu görmek amacıyla belirtmek istiyorum. 2008 yılının Kasım ayında bir grup gökbilimci Hubble Uzay Teleskobu'nun yardımıyla Fomalhaut yıldızının yörüngesinde olan bir gezegeni görüntülediklerini duyurdular. Ancak yine bir olağan dışılık var. Bu defa, gerçekleştirilen keşif Fomalhaut'un etrafının kalın bir gaz ve toz diski ile çevrili olması sayesinde mümkün oldu. Diskin keskin iç kenarı gökbilimcilerine bir gezegenin yolu üzerindeki kalıntıları temizlediği ve aslında bunun onun bir yörüngeye sahip olduğuna işaret ettiğini öne sürmeleri için imkan verdi. Bu ipuçlarını takip eden gökbilimciler diske ait Hubble görüntülerinde Fomalhaut b adı verilen gezegenin yerini bulabildiler. Gezegenin Jüpiter'in kütlesinin iki katından daha fazlasına sahip olmayacağı öngörüldüğü için Hubble ile yapılan gözlemde görünmez kalması beklenirdi. Ancak bu civarda olan son derece parlak bir halka sisteminin varlığı nedeniyle onu bilim insanları gözlemleyebildi. Onlar, Fomalhaut b'nin Satürn'dekinden daha parlak ve daha kalın bir halka sistemi ile çevrelenmiş olduğunu düşünüyorlar. Fomalhout'un etrafındaki gezegenin görüntülendiği zamanlarda başka bir gökbilimci grubu HR 8799 yıldızının yörüngesinde olduğu düşünülen 3 gezegenin görüntülendiğini duyurdu. Görünür ışıkta görüntülenen Fomalhaut b'nin aksine bu üç gezegen kızılötesi dalgaboylarında tespit edildi. Bu defa gökbilimcilerin bu ötegezegenleri keşfetmesi gezegenlerin hala ısı yayıyor yani oluşum aşamasında olması sayesinde gerçekleşti. HR 8799 yıldızının genç bir yıldız olması ve gezegenlerin etrafında halen oluşum aşamasında olmaları sonucu ısının birazının hala korunması sayesinde bu ısı kızılötesi aralıkta olduğu için onların tespit edilmesi mümkün oldu. Buna ilaveten, gezegenlerden yansıyan görünür bölgedeki ışığın yıldızın parlaklığıyla yutulması da gezegenlerin sadece ısısı onları kızılötesi spektrumda çok belirgin bir şekilde açığa çıkardı. Bu sisteme ait gözlemlerden oluşturulan aşağıdaki görüntü ilginizi çekecektir, Sonuç olarak, bu üç ayrı keşif gösteriyor ki bugünün teknolojisiyle ötegezegenlerin doğrudan görüntülenmesi nadir olarak gerçekleşiyor ve bu olağan dışı durumlara bağlı olarak mümkün oluyor gibi. Bir gök cismini doğrudan görmek o gök cismini daha iyi detaylandırmamızı ve daha doğru bir şekilde hakkında bilgi edinmemizi sağlar. Bu konuda en iyi örnek Plüton. Çünkü Yeni Ufuklar uzay aracının Plüton'a olan en yakın geçişi hafızalarımızda bir parça hala taze. Yeni Ufuklar'ın Plüton'a her bir adım yaklaştıktan sonra Plüton'un zihnimizde nasıl belirdiğini ve şekillendiğini hatırlayalım. Yaklaştıkça kalp görünümlü büyük bir platonun varlığı Yeni Ufuklar misyonuna olan dünyanın ilgisini bir hayli artırmıştı. Ötegezegenler konusunda ise bir ötegezegeni görmek aynı zamanda onun var olduğuna dair kanıt da olacaktır. Geçiş yöntemi ile sadece ana yıldızda oluşan ışık azalmasından yola çıkarak bir ötegezegenin varlığından söz etmekle görünür ışıkta veya kızılötesi dalgaboylarında doğrudan görüntüleme ile artık bu ötegezegen var diyebilmek arasında daha cezbedici olan bir fark vardır. Nadir durumlarda olsa da doğrudan görüntüleme mümkün olduğunda, bu bilim insanlarına gezegen hakkında değerli bilgiler sağlayabilir. Fomalhaut b'nin durumunda, gezegenin gezegen oluşum diski ile etkileşmesi ve kütlesinden dolayı kızılötesinde görünmez olması ve onun olağanüstü parlaklığı bilim insanlarının bu gökcisminin büyük bir halka sistemi ile çevrelenmiş olduğu teorisine yönlendirdi. HR 8799 yıldızı durumunda, gezegen oluşum modelleri ile birleştirilen cisimlerden gelen kızılötesi radyasyon gezegenlerin kabaca kütlesi hakkında bir tahmin yapmamızı sağlar. Açıkça görülen nedenlerden dolayı, doğrudan görüntüleme yıldızlarından çok uzakta yörüngeye sahip gezegenler ve gezegen sistemleri için en iyi sonucu verir. Buna rağmen, günümüz gözlem teknolojisi ile doğrudan görüntülemenin çok nadir durumlarda mümkün olduğunu unutmamak gerekir. Sadece doğru koşullar oluştuğunda başarılı gibi görünüyor. Bu can sıkıcı sınırlamalar yüzünden doğrudan görüntüleme yeni ötegezegenlerin keşfi için günümüzde iyi bir aday yöntem değildir. Öngörülebilir bir gelecek için ise bu bir ölçüde değişebilir. Güçlendirilmiş teleskopların geliştirilmesiyle doğrudan görüntülenerek keşfedilen dev gaz ötegezegenlerin sayısında bir artış görebiliriz.


Süperkütleli karadelikler günümüzdeki en büyük kütleli galaksilerde bulunurlar, bu galaksiler genelde çok yüksek parıldamaya sahip aktif bir galaktik çekirdeğe sahiptir. Bu çekirdek kuasar olarak bilinir. Süperkütleli karadelikler ise kuasarların merkez motorları olarak tanımlanır. Çünkü bir kuasar etrafı dairesel bir toplanma gaz diski ile çevrili bir süperkütleli karadelikten oluşmaktadır. Süperkütleli karadeliğin yörüngesinde dönen toplanma diskindeki gaz karadeliğe yaklaştıkça -aslında buna yaklaşma denilmez, karadeliğe doğru düştükçe- ortaya elektromanyetik ışıma formunda bir enerji çıkar. Bu enerji elektromanyetik spektrum boyunca yayıldığı için radyo, kızılötesi, görünür, ultraviyole ve X-ışını dalgaboylarında gözlenebilir. Dolayısıyla kuasarları gözlemlemek zor değildir ve tabii bunların merkezindeki karadelikler hakkında bilgi toplamak da. Bir süperkütleli karadeliğin kütlesi yıldızımız Güneş'in kütlesinden yüzbinlerce milyar kat daha büyüktür. Ancak bazı süperkütleli karadelikler vardır ki, bu karadeliklerin kütlesi diğerlerinden daha fazladır. Bunlara örnek olarak son zamanlarda keşfedilen ULAS J1120+0641 ve SDSS J0100+2802 adlı süperkütleli karadeliklerinden söz edilebilir. Aslında kütlelerin diğerlerinden çok büyük olması bilim insanları için problem olmayabilirdi, belki de en büyük kütleli karadelikler listesindeki üst sıraların yerini değiştirebilir. Ancak bu karadeliklerden bazıları böylesine büyük bir kütleyle evrenin ilk zamanlarında nasıl oluşabiliyor? Biliyoruz ki karadelikler süpernovalar sonrası yıldızların kütleçekimsel olarak çökmesiyle oluşuyorlar. Bu evrenin ilk bir milyar yıldan daha evvel ki erken zamanlarında böylesine büyük karadeliklerin oluşumunu sağlayacak yıldızların var olmasını gerektirir. Bazısı Büyük Patlama'dan 800 milyon yıl sonra meydana gelmiş bu süperkütleli karadeliklerin onların oluşması için görece çok kısa bir zamanda nasıl bu kadar büyüdükleri gizemini koruyor. Karadelikler bir büyüme hızı sınırına sahiptir. Karadeliklere doğru girdap hareketiyle düşen bu gaz diski karadeliklerin hızlıca büyümesini engelleyebilir. Bunun için iki teori var, biri toplanma diskindeki maddenin bir karadeliğe yaklaştıkça karadelik civarında fazla madde birikmesinin büyümeyi yavaşlatması. İkincisi ise bu sıkışan, bir araya gelen madde içindeki çarpışmaların oluşturduğu ısının ürettiği yüksek enerjili ışımanın gazın yani maddenin karadelikten uzaklaşmasına neden olması. Her nasılsa, evrenin ilk zamanlarında oluşan süperkütleli devasa karadelikler bu hız sınırını aşıp meydana geldiler. Bilim insanları teorik hesaplamalı çalışmalar ile bunun nasıl mümkün olduğunu bulmaya çalışıyorlar. Bunlardan en yeni olanı henüz tamamlandı ve ABD'deki Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'ndaki araştırmacılar tarafından arXiv'de yayınlandı. Yıl içinde hakemli bir dergide yayınlanması bekleniyor. Bu çalışmada araştırmacıların tanımladığı yeni bir bilgisayar simülasyonu evrenin ilk zamanlarında gözlenen süperkütleli karadeliklerinin anlaşılması zor varlığının açıklanmasına katkı sağlayabilir. Bu simülasyon karadelik çevresindeki belirli maddenin ve ışımanın çiftlenmesinin yani aralarındaki etkileşmenin daha iyi anlaşılması için kullanıldı. Bu hız sınırı süperkütleli karadeliklerin ne kadar hızlı ve ne kadar geniş büyüyeceklerini kontrol etmektedir. Ancak bu hız sınırının daha iyi anlaşılması için madde ve ışımanın etkileşmesini modelleyebilen simülasyonların ve hesaplamaların yapılması gerekiyor. Los Alamos'ta geliştirilen bilgisayar kodlarını kullanarak araştırmacılar beklenenden daha az sürede süperkütleli karadeliklerin oluşmasıyla sonuçlanan yıldızların kütleçekimsel çöküşüne dair bir simülasyon oluşturdular. Aşağıdaki videoda çalışmayı gerçekleştiren araştırmacıların keşifleri hakkında verdikleri bilgiye ulaşabilirsiniz. Bunun dışında bu bilgisayar simülasyonu süperkütleli karadeliklerin sadece hızlı bir şekilde oluşma olasılığını onaylamıyor aynı zamanda astrofizikçiler tarafından sıklıkla gözlenen karadelikler hakkındaki çok sayıda diğer olguyla da uyumlu sonuçlara sahip. Bu araştırma simülasyonu yapılan süperkütleli karadeliklerin yıldız oluşum oranları, galaksi yoğunluk profilleri ile gazlardaki termal ve iyonizasyon oranlarını içeren doğada gözlenen yollarla galaksiler ile etkileştiğini gösteriyor. Yeterli büyüklükteki kütlelerle bir karadelik oluşturmanın ve özel bir konfigürasyonda büyük kütleli bir yıldızın büyümesi fikri bilim insanları tarafından öngörülüyordu ama karadeliklerin yıldız oluşumunu indüklediği ve doğada gözlemlenen dinamiklerin sürmesini sağladığı da bulgular arasında yer aldı. Süperbilgisayarların desteği ve fizik biliminin öncülüğünde kullanılan bu bilgisayar kodları evrenin evrimini yönlendiren bazı kuvvetleri modelleyebilme imkanı vermektedir. Buna karşın bu modellemelerin deneysel gözlemlerde karşılığının olması gerekir. Araştırmacılar makalelerin sonunda görünür ışıktaki tüm spektrumu kapsayan gözlemlerin gelecek birkaç on yıl içinde evrendeki ilk kuasarların doğumunu ve gelişimini ortaya çıkarabileceğini belirtiyorlar.


Günümüzde yaygın olarak kabul gören evren teorilerine göre evrenimizin yaklaşık yüzde 24-25'i karanlık maddeden oluşmaktadır. Ne var ki karanlık maddenin evrende bu bulunma oranına rağmen şimdiye kadar onu gözlemlemek mümkün olmadı. Karanlık madde bir şekilde görülmeyen ve tespit edilemeyen olarak kaldı. Dolayısıyla karanlık madde üzerine anlayışımız karanlık maddenin görünür yani bildiğimiz sıradan madde üzerindeki etkisi sayesinde yapılan gözlemlere dayalıdır ve oldukça kısıtlıdır. Yine de eldeki gözlem verilerine göre karanlık maddenin evrendeki işleyişi hakkında bazı teorik çalışmalar yapılarak yeni çalışmaların önü açılmıştır. Gökbilimcilerin birkaç on yıldır üzerinde düşündüğü bir teori ise son yayınlanan bir çalışma sayesinde oldukça güçlendi. Bu teoride, karanlık maddenin galaksileri bir arada tutan bir kozmik köprü olduğu öngörülüyordu. İşte bu son çalışmada, Waterloo Üniversitesi'nden araştırmacılar galaksileri birbirine bağlayan bir karanlık madde köprüsünün ilk kompozit fotoğrafını yakalamayı başardılar. Elde ettikler bulguları ise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society dergisinde bir makale olarak yayınladılar. Yukarıda, yazının başında gördüğünüz bu görüntüde parlak galaksilerin konumları beyaz bölgeler olarak gösterilmektedir ve galaksiler arası köprü kuran bir karanlık madde lifinin varlığı ise kırmızı olarak gösterilmiştir. Eğer bu görüntü ve araştırmanın sonuçları diğer gökbilimciler tarafından kabul edilir, yeni araştırmalarda yinelenirse karanlık maddenin var olup olmadığına dair tartışmalara yeni bir boyut getirebilir. Zira, 2016 yılında Amsterdam Üniversitesi'nden fizikçi Erik Verlinde galaksilerdeki yıldızların hareketlerini açıklamak için karanlık maddeye ihtiyaç olmadığını gösteren yeni bir kütleçekim teorisi öne sürmüştü. Erik Verlinde gibi bazı bilim insanları karanlık maddenin gerçekte var olmadığını düşünüyorlar ya da bu ihtimali göz ardı etmek istemiyorlar. Bu açıdan Waterloo Üniversitesi'nden araştırmacıların son çalışması ayrıca önemli. Kompozit görüntüler çok sayıda farklı görüntülerin bir araya getirilmesi ile oluşur. Astronomide kompozit görüntü yaygın kullanılan bir tekniktir. Çünkü incelenen astronomik gök cisimleri oldukça büyüktür ve ayrıca kompozit görüntüler geniş bir görüş alanı sağlar. Araştırmacıların elde ettiği kompozit görüntü ise evren boyunca dağılmış galaksilerin, her ne kadar karanlık madde şimdiye kadar gözlenmemiş olsa da, karanlık madde ile bağlı bir kozmik ağ boyunca birbirleriyle bağlantılı olduklarına dair öngörüleri onaylıyor. Karanlık madde evrenin yüzde 25'ini oluşturduğu düşünülen gizemli, hala özellikleri ve varlığı tam olarak anlaşılmamış bir maddedir. En azından bizim kanıksadığımız yolla parlamadığını, ışığı soğurmadığını veya yansıtmadığını biliyoruz. Sadece kütleçekim etkiler üzerinden karanlık maddenin var olması gerektiğini düşünüyoruz. Waterloo Üniversitesi Astronomi bölümü profesörü Mike Hudson'a göre onlarca yıldır araştırmacılar galaksileri birbirlerine bağlayan bir ağ gibi davranan karanlık madde liflerinin varlığını öngörüyorlardı. Bu görüntü ise bizi tahminlerin ötesine götürüyor ve artık biz bazı şeyleri görebilir ve ölçebiliriz. Araştırmalarının bir parçası olarak aynı zamanda yüksek lisans öğrencisi ile birlikte Hudson zayıf kütleçekimsel merceklenme adı verilen bir teknik kullandılar. Bu teknik bir karadelik, bir gezegen veya bu çalışma bazında karanlık madde gibi görünmeyen bir kütlenin etkisi altında uzak galaksilerin görüntülerinin biraz eğrilmesine neden olan bir etkidir. Bu etki Hawaii'de Mauna Kea dağında yer alan Kanada-Fransa-Hawaii Teleskobu'nda birkaç yıllık süreyle yapılan gökyüzü gözlemlerinden elde edilen görüntülerde ölçüldü. Araştırmacılar iki galaksi arasındaki karanlık maddenin var olduğunu gösteren bir kompozit görüntü veya harita elde etmek için bizden 4.5 milyar ışık yılı uzaklıkta yer alan 23 binden fazla galaksi çiftinden elde edilen merceklenmiş görüntüleri birleştirdiler. Bu kompozit görüntülerden bulunan sonuçlar gösteriyor ki karanlık madde lif köprüsü 40 milyon ışık yılından daha az bir uzaklıkta birbirine yakın olan sistemlerde daha güçlü! Waterloo Üniversitesi araştırmacılarının bu çalışması sadece evrende karanlık madde liflerinin var olduğunu bize göstermiyor aynı zamanda karanlık madde liflerinin galaksileri bir araya getirme ölçüsünü görmemizi sağlıyor.


Tüm antimaddenin nerede olduğu sorusunun cevabı hala çözülmemiş bir gizem olarak bilim insanlarının önünde duruyor. Büyük Patlama sonrası madde ile antimaddenin eşit miktarda evrende dağıldığı düşünülüyor. Bu durumda, evrenin ilk erken zamanlarında antimadde ile madde birbirlerini tamamen yok etmiş olmalıydı. Ancak madde antimadde üzerine üstün geldi ve her nasılsa, gezegenler, yıldızlar ve galaksiler gibi görebildiğimiz her şey sadece maddeden oluşmuştur. Antimadde ile maddenin birbirini yok etmemiş olmasıyla ilgili bugüne kadar çok sayıda parçacık fiziği deneyinden bazı bulgular elde edildi. Kaon atom altı parçacığının anti-parçacığına dönüşmesi sırasında bir dengesizlik oluştuğu ve kaon parçacığının daha çok karşıt parçacığından dönüştüğü, karşıt parçacığına dönüşmesinin ise daha az olduğu bulunmuştu. Bu düzensizlik yük ve parite simetrisinin bozulması veya ihlali ile ilgilidir. Antimadde bir maddenin kütlesi gibi özellikleri aynı ama yük olarak zıttı olan maddeler olduğu için etkileşimler sırasında yükün korunumunu bekleriz. Ancak kaonda ve bazı diğer atom altı parçacıklarda olduğu gibi bu yükün korunmadığı durumlar olabiliyor. Dolayısıyla bu zincirleme etkileşimler sonucu giderek antimaddenin azalmış olabileceği makul bir yaklaşım olarak görünüyor. Başka bir düşünce ise evrenin gözlemlenebilir olmayan kısımlarında antimaddenin daha baskın olduğu üzerine. Ancak bu varsayımlar gizemin ortadan kalkması için yeterli çözümler öne sürmüyor. Buna karşın bilim insanlarının antimaddenin doğasını daha iyi anlamaya yönelik çabaları sürüyor ve yeni gelişmeler bu tüm antimaddenin nerede olduğunun aydınlatılmasında bizi bir adım ileriye götürmekte. İtalya, Rusya, Almanya, İsviçre gibi ülkelerden uluslararası bir araştırmacı grubunun gerçekleştirdiği yeni bir çalışma daha önce fizikçiler tarafından öngörülmüş ama henüz tespit edilememiş radyoaktivitenin garip bir formunun biraz daha açıklığa kavuştuğunu gösteriyor. Araştırmanın sonuçları evrendeki maddenin antimadde üzerine neden baskın geldiğini açıklama çabalarını ileriye taşıyacak boyuttadır. Radyoaktif bozunma üzerine çalışan fizikçiler nötrinosuz çift-beta bozunumu olarak adlandırılan bahsini ettiğim görülmemiş radyoaktif bozunmanın tabir-i caizse peşinde koşuyorlardı. Bu bozunmanın varlığı netleşirse, bu durum antimaddeden daha fazla maddenin üretilmiş olması ile ilgili bazı tuhaf koşulların gerçekten de var olduğunun kanıtı olmuş olacak. Nötrinosuz çift-beta bozunumunun gözlenmesi evrendeki madde-antimadde asimetrisinin yanı sıra nötrinoların kütlesinin neden çok ama çok küçük olduğunun anlaşılmasında da yardımcı olabilir. Yani bu bozunumun var olması nötrinoların bu kütleyi nasıl kazandıklarını açıklamanın bir yolunu sağlayabilir. Nötrinoların geçmişi bir yüzyıl öncesine kadar uzanıyor ve ilk öne sürüldüklerinde fotonlar gibi kütlesiz oldukları düşünülüyordu. Son birkaç on yıldır, bunun böyle olmadığı ve tekrarlanan deneyler ile nötrinoların belirli bir kütleye ama çok düşük bir kütleye sahip oldukları anlaşılmıştı. Çünkü yapılan deneyler nötrinoların üç çeşnisi arasında salınımların olduğunu gösteriyordu, bu salınımlar ancak nötrinoların bir kütleye sahip olması ile var olabilirdi. Hatırlarsanız, nötrinoların salınımı keşfi 2015 Nobel Fizik Ödülü'nü getirmişti ve KBT Bilim Sitesi bilim yazarı Tuğba Yaşar bu salınımları keşfeden ve ödülü kazananlardan Prof. Takaaki Kajita ile bir röportaj gerçekleştirmişti. Atom altı parçacıkların özelliklerini açıklayan parçacık fiziğinin Standart Modeli'nin ise yaklaşık 40 yıllık bir geçmişi var. Temel parçacıkların özelliklerinin nasıl etkileştiğini yararlı bir şekilde ortaya koyan bu modelin açıklayamadığı bazı şeyler de vardır ve bunlardan biri evrendeki madde-antimadde asimetrisidir. Bu sorunu çözmeye yönelik Standart Model'e yapılan eklemelerden biri nötrinoların Majorana adı verilen kendi antiparçacıklarından ayırt edilemeyecek şekilde davranan varsayımsal parçacıkların var olduğunun öne sürülmesidir. Böylece evrendeki asimetri anlaşılabilir olabilir. Nötrinoların Majorana olması için nötrinosuz çift-beta bozunumu (0 bozunumu) gibi bir tür nükleer bozunmanın gözlenmesi gerekiyor. Majorana nötrino ile söylemek istenilen çok da alışılagelmiş bir şey değil, zira henüz doğrulayamadığımız bozunma etkileşmesine göre nötrinonun kendisi de bir antiparçacık olabilir! Peki nasıl olur? Nötrino ve antiparçacığı olan antinötrinonun aynı parçacık olma ihtimali onların yüksüz olmasından ileri gelir. Yazının geri kalanında hem konuya açıklık getirmeye hem de son çalışmanın katkısına yer vermeye çalıştım. Bu daha önce görülmemiş radyoaktif bozunmayı araştıran fizikçiler İtalya'daki Grand Sasso dağı derinliklerinde yer alan Germanyum Dedektör Dizisi'ni kullandılar. Burada yapılan deneylerde doğal asimetriyi gösterme potansiyeli olan radyoaktif parçacıklar arandı. Normal bir -bozunmasında nötr bir nötron bir pozitif protona, bir negatif elektrona ve bir antinötrinoya ayrılır. Germanyum atomlarında ise bu bozunma süreci iki kez oluşur. Eş zamanlı olarak iki nötron bozunmuş olur ve bu bize nötrinoların atomdan çıkmadan önce kendilerini yok edişlerini görmemizi sağlayabilir. Nötrinosuz çift-beta bozunmasında bir atom içinde iki nötron iki protona dönüşüyor ve iki elektron serbest kalıyor ama ortada antinötrinolar yok. Ve işte madde antimaddeye karşı üstün geliyor! Bir çift -bozunmasının nötrino oluşmadan gerçekleşmesi için Majorana nötrinosunun gerçekten var olduğunun kanıtlanması gerekiyor. Buna göre bir Majorana nötrinosu bir nötrondan yayımlanmalı başka bir nötron tarafından bir antinötrino olarak yeniden soğurulmalıdır. 0 bozunumu ile gözlenmek istenen şey tam olarak budur. Bu süreç nötrino oluşmadığı için nötrinosuz olarak adlandırılır. Nötrinosuz çift-beta bozunumunun gözlenmesinin önündeki en büyük zorluk kozmik mikrodalga arkaplan ışımasından kaynaklı arkaplan gürültüsüdür. GERDA'da deneylerini gerçekleştiren araştırmacılar büyük bir su tankı tarafından etrafı çevrili sıvı argonla dolu daha küçük bir tank içinde 35.6 kilogramlık germanyum kullanılarak oluşan beta bozunmasını gözlemlemeye çalıştılar. Germanyum yarıiletken dedektörlerin yerin altına bu düzenekle yerleştirilmesi 0 bozunması sonucu oluşacak yüklü parçacıklara benzer parçacıkların kozmik ışınlar nedeniyle üretilmesinin önüne geçmek için sağlandı. GERDA'da gerçekleştirilen deneyde araştırmacılar, germanyumdaki etkileşmeler tarafından doğrudan pozitif yükler üretmek için bir elektroda elektrik alan uyguladılar. Deşiklerin elektrotlara hareketini hızlandırmak için dedektör ve elektrotları yeniden tasarlayarak dedektörde defalarca saçılan arkaplanın oluşmasının önüne geçti. Ancak araştırmacılar henüz nötrinosuz çift-beta bozunumunun gerçekleştiğine tanıklık edemediler ama ilk defa arkaplan gürültüsüne deney sırasında rastlanılmadı. Bu tür araştırmalar için arkaplan gürültüsünün görülmemiş olması ciddi ve önemli bir başarı olarak değerlendiriliyor. Çünkü sonraki adım radyoaktif bozunmanın görülmemiş formunu ortaya çıkarmak olacak ve Majorana nötrinolarının gerçekten var olup olmadıkları anlaşılacak. Araştırmacılar Nature dergisinde yayınladıkları makalede nötrinosuz çift beta bozunmasının keşfinin parçacık fiziği ve kozmolojisi anlayışımız için çok geniş kapsamlı sonuçlarının olacağını yazdılar.


İnsanlık gözüyle göremediğini hep daha çok merak etmiştir. Bu görülemeyen şeyler bazen çok uzaklarda, bazen de o kadar yakınımızda ki yine insan gözü bunları görmekte yetersiz kalmakta. Teknolojinin ilerlemesiyle birlikte daha ileri özellikler gösteren malzemelerin üretilmesi gerekliliği, maddeyi daha fazla bilme, görme ve anlama isteğini de yanında getiriyor. Merak duygusu zamanla meyvesini veriyor ve mercekler, bizlere uzakları görmemizde yardımcı olan teleskoplar ve çok küçük ayrıntıları görmemizde yardımcı olan mikroskoplar ortaya çıkarıyor. İlk olarak ışık mikroskopları kullanılmaya başlanıyor. Işık mikroskoplarında, bir ışık kaynağından çıkan ışınlar mercekler ve optik aynalar yardımıyla incelenecek olan numune üzerine düşürülerek görüntü oluşumu sağlanıyor. Bilimin ve teknolojinin ilerleyişiyle optik mikroskoplardan elde edilen veriler insanlık tarafından yeterli bulunmamaya başlanmış, elektrikteki ve kuantum mekaniğindeki gelişmeler elektron mikroskoplarının icat edilmesine imkan sağlamıştır. Günümüzde de taramalı elektron mikroskopları birçok alanda görüntü ve numune analizi yapmak üzere kullanılmaya devam etmektedir . 1928 yılında ilk bilimsel çalışmasını tamamlayan Ernst Ruska, 1931 yılında Dr. Max Knoll ile birlikte elektron mikroskobunun ilk prototipini üretmişlerdir . 1937 yılında Manfred von Ardenne Berlin'de kendi laboratuvarında yüksek çözünürlüklü taramalı elektron mikroskobu geliştirmeyi başarmıştır . İlk ticari taramalı elektron mikroskobu da 1965 yılında Cambridge Scientific Instrument Company tarafından geliştirilmiş ve teknik gelişmeler ile birlikte cihazlar da farklı özellikler kazanmaya devam etmektedir. Elektron mikroskopları temelde bir elektron kaynağından salınan elektronların numune ile etkileşimleri sonucunda elde edilen verilerin algılayıcılar tarafından işlenerek görüntü oluşumu sağlanır. Konuyu detaylandırmak gerekirse; elektron mikroskoplarında elektron kaynağı olarak elektron tabancaları kullanılmaktadır. Elektron tabancası içerisinde volfram flaman tel yer almaktadır. Flaman tele uygulanan voltaj neticesinde telin sıcaklığı 2700 K'e kadar çıkabilmekte ve telden elektron salınımı gerçekleşmektedir. Tele uygulanan voltaj sonucu ısınan telde zamanla korozyon meydana gelmekte, oksitlenip gevrekleşmektedir. Telin ömrünü uzatmak için tel kalınlığı arttırılabilir. Ancak telin elektron salınımı yapması için üzerinde uygulanan akımı da arttırmak gerekmektedir. Yapılan çalışmalar ve hesaplamalar neticesinde uygun tel kalınlığının 0.125 mm olduğu saptanmıştır . Salınan elektronların tekrar flaman tel üzerine düşmesini önlemek ve numune yüzeyine doğru hızlandırmak maksadıyla anot plaka kullanılır. Anot plaka vasıtasıyla yönlendirilen elektronlar sırasıyla kondansör mercekten ve objektif merceklerden geçmektedirler. Bu mercekler elektromanyetik özellik gösterirler. Kondansör mercek elektron demetini yoğunlaştırarak objektif merceğe göndermekte, objektif mercek de elektron demetini numune üzerine odaklamaktadır. Salınan elektronların sistem içerisindeki gaz molekülleriyle etkileşimini önlemek maksadıyla bütün işlemler vakum ortamında gerçekleştirilmektedir. Şekil 1'de taramalı elektron mikroskobu şematik görünümünü gösterilmektedir . İvmelendirilen elektron demeti ile numune arasında çeşitli etkileşimler meydana gelmektedir. Bu girişim hacmi, su damlası görünümü şeklinde adlandırılmaktadır (Şekil 2). Numune atomları ile elastik çarpışma sonucu yön değiştiren ve geri saçılan elektronlar geri saçılmış elektronları oluşturmaktadırlar. Demet elektronlarının numuneyi oluşturan dış yörünge atomların dış yörünge elektronları ile elastik olmayan etkileşimleri sonucunda da düşük enerjili Auger elektronları oluşur. Auger elektronları numune yüzeyi hakkında bilgiler taşımaktadır. Çarpışmalar sonucunda yörüngelerinden koparılmış ve enerjisini kaybeden demet elektronları ikincil elektronları oluşturmaktadır. İkinci elektronlar yüzeyin 10 nm veya daha altındaki derinliklerden geldiği için numune hakkında yüksek çözünürlüklü topografik görüntüler elde edilmiş olmaktadır. Elektron demetleri tarafından uyarılan elektronlar X-ışınları yayımlamaktadır. Yayımlanan X-ışınları numuneyi oluşturan elementler hakkında bilgi vermektedir . Numune ile elektron demeti hacimsel etkileşiminin boyut ve şekli numuneyi oluşturan atomların ortalama ağırlığı ile ilişkilidir. Atom ağırlığı düşük olan numunelerde hacimsel etkileşim sonucunda yağmur damlası şeklinde bir görünüm meydana gelirken yüksek atom ağırlığına sahip numunelerde yarı küresel bir hacimsel etkileşim meydana gelmektedir. Tabi ki uygulanan gerilim meydana gelen hacimsel görünümlerin boyutlarını etkilemektedir. Bu durum Şekil 3'te şematik olarak gösterilmiştir. Elektron demeti ile numune arsındaki etkileşimler sonucunda oluşan ikincil elektronlar, Auger elektronları, saçılmış elektronlar ile X-ışınları çeşitli dedektörler tarafından algılanarak bilgisayarlara veri olarak aktarılmaktadır. Bu veriler ışığında numune topografyası ve numune bileşimi hakkında bilgi edinimi sağlanmaktadır . -Malzeme bilimi, jeoloji, biyoloji, tıp vb. çeşitli alanlarda kullanım alanları sağlamaktadır. Herhangi bir numune veya numune üzerinde elementel kompozisyonu tanımlamak için kullanılan bir yöntemdir. Taramalı elektron mikroskobunda kullanılan bir tekniktir. Numune üzerine taramalı elektron demeti gönderilerek analiz işlemi gerçekleştirilir . Numune yüzeyine çarptırılan yüksek enerjili elektronlar numuneden elektron koparır. Kopan elektronlar iç yörüngelerden kopmuş ise atomik kararlılığı sağlamak üzere dış yörüngelerden elektronlar bu boşluklara sıçrama yaparlar. Daha yüksek enerjili olan dış yörüngedeki elektron fazla enerjisini ışıma yaparak kaybeder. Bu kaybedilen enerji de X-ışını olarak karşımıza çıkar. Yayımlanan X-ışının karakteristik özelliği, yapının element atomunu barındırdığını ve hangi enerji kabuğundan yayımlandığıyla ilgili bilgiler verir. Açığa çıkan X-ışınları elektronik alıcılar tarafından algılanırlar. Elde edilen veriler bilgisayar monitöründe pikler oluşturur ve elementel analiz yapılmış olur. Elementlerin yaptıkları pikler altlarındaki alanlarla orantılıdır . Ana görsel: Bir kar kristalinin SEM görüntüsü. Kaynak ise wikipedia.org.


Eddy Current testi yüksek güvenilirlik, basit ekipmanlar, kolay operasyon gibi birçok avantaja sahiptir. Numunenin şeklini ve performansını değiştirmeden numunedeki hataları kolayca saptayabilir. Bu nedenle Eddy Current testi bir tahribatsız muayene yöntemidir. Elektrik iletkenliğine sahip bir malzeme bir manyetik alan içerisinde bırakılırsa, malzemenin içerisinde bir gerilim indüklenir. Malzeme iletken olduğundan dolayı bu gerilim malzemenin içerisinde bir akım indükler. Bu akım Eddy Current olarak bilinir. Eddy akımı kendini oluşturan akımın özelliklerini taşır fakat doğrultusu terstir. Malzeme yüzeyindeki Eddy akımı doğrudan doğruya kendini oluşturan akımın frekansı ile ilgilidir. Bu açıdan, Eddy akımının etkilediği derinlik bu frekansın artmasıyla azalacaktır. Malzeme yüzeyinden içerideki oluşan Eddy akımları, yüzeyde oluşan akımların faz değişimleri ile ilişkilidir. Eddy akımları eğer çatlak, boşluk, yüzey hasarları veya hatalı kaynak birleştirmeleri gibi malzeme kusurları ile karşılaşırsa, akımın olması gerektiği doğrultuda yayınamazlar. Bunun sonucunda manyetik alanda bir değişiklik oluşur, ve buna bağlı olarak test bobini de reaksiyon verir. Eddy current test prosedüründe bu kavram malzeme hatalarının tespitinde kullanılmaktadır. Aşağıdaki şekilde bu olay görülmektedir. Eddy bobininde üretilen manyetik alan ile indüklenen akım birbirinin zıttı yönündedir. İki manyetik alan birbirini etkilediğinde, bobinin empedansı değişecektir. Yani kırık yüzeyli numune test edildiğinde, numunedeki indüklenen Eddy akımının dağılımı değişecektir ve bu değişiklik nihayetinde bobinin empendansının değişmesini sağlayacaktır. Testteki empendans değişimine bağlı olarak da çatlakların varlığı tespit edilir. Test sırasında test frekansının makul bir seçimi olmalıdır. Test frekansı diğer parametrelerle makul bir şekilde eşleşmelidir ve sadece yeterli test derinliğini sağladığımızdan emin olmak için değil aynı zamanda yeterli test hassasiyetini sağlamak için de gereklidir. Genellikle 2000 Hz civarında test frekansı, doğruluğun test edilmesi durumunda derinliği 3 mm'ye kadar test edebilir. Bir Eddy Current kontrol sistemi esas olarak bir alternatif akım üreticisi, verici ve alıcı olarak çalışan tespit bobini ve sonuçların gösterildiği sinyal göstergesi elemanlarından oluşur. Aşağıdaki şekilde test sistemi şekil ile ifade edilmiştir. Genel Eddy Current uygulamaları birçok alt bölüme ayrılmıştır. Fiziksel özelliklerin farkını ölçmek için hatalar ve kalınlık gibi özelliklerin test edilmesinde, iletkenlikle ilişkili olan sertlik gibi ölçüm parametrelerinin test edilmesinde ya da doğrudan ferromanyetik parçalardaki geçirgenlik değişkenliklerinin test edilmesinde kullanılır. Bunlar kesin olarak alt bölümler olarak sayılamaz çünkü fiziksel parametreler ayrıca bobin direncini ve metal iletkenliğini de etkiler. Isıl işlem ise ferromanyetik olmayan malzemelerde iletkenliği etkilerken ferromanyetik malzemelerde ise geçirgenliği etkiler. 1. Çeşitli şiddetlerdeki yüzey çatlaklarını , kaynak dikişlerini, çukurları, poroziteleri, boşlukları ve ilaveleri tespit etmede kullanılır. 2.Dikişli ve dikişsiz borulardaki taneler arası korozyonu, dikiş kırıklarını ve çatlaklarını tespit etmek için kullanılır. 3.Alüminyum, titanyum ve grafit kompozitlerdeki hataları ölçmek için kullanılır. 4. Bağlantı deliklerindeki kusurları tespit etmek için kullanılır. 5.Kaplama yüzeylerinin kalınlıklarını tespit etmede özellikle de iletken metallerdeki iletken olmayan kaplamaların ölçülmesinde Eddy Current test yöntemi kullanılır. 6.Manyetik olmayan sac kalınlıklarının ölçülmesinde ve işlenmiş, şekillendirilmiş parçaların ölçüsel farklılıklarını tespit edilmesinde kullanılır. 7.Tel kabloların bütünlüğünü tanımlamak ve kırıkların yerini bulmak için kullanılır. 8.Manyetik olmayan malzemelerde istenen ya da istenmeyen metalleri tespit etmek için kullanılır. Metal detektörleri bu alanda sayılabilir. 9.Metal tozlarının karışım oranını ve metal tozlarından oluşan parçaların sinterlenme derecesini tespit etmek için kullanılır. 10. Rulman halkalarında ve diğer parçalarda sertleşme derecesini belirlemek için kullanılır. 11. Boru ve kaplarda korozyon inceltme etkilerini tespit etmede kullanılır. 12. Metalik malzemeleri mikroyapı veya tane yapısı ile sınıflandırmada kullanılır. 13. Elektrik iletkenliğini ölçmede kullanılır. İletkenlik, magnezyum ve alüminyum alaşımlarındaki gerilme mukavemetiyle ilişkilidir. 14. Isıl işlem koşullarını, tavlama derecesini ve yaşlanmanın etkilerini belirlemede kullanışır. 15. Çeşitli çeliklerin karbon içeriğini belirlemekte kullanılır. 16. Geçirgenliğe dayanılarak ferromanyetik malzemelerin alaşım bileşimini belirlemede kullanılır. 17. Manyetik olmayan malzemeler üzerindeki manyetik olmayan kaplamaları ölçmede kullanılır. 18. Manyetik geçirgenliği veya ısıl işlemin manyetik geçirgenlik üzerindeki etkisini ölçmede kullanılır. Küçük çatlaklara ve diğer hatalara karşı duyarlıdır. Yüzey ve yüzeye yakın hataları tespit eder. Metot kusur tespitinden çok daha fazlası için kullanılabilir. Test problarının parçaya değmesi gerekmez. Kompleks şekillerde ve sayıda iletken malzeme kontrolünde kullanılabilir. Sadece iletken malzemeler test edilebilir. Diğer yöntemlerden daha kapsamlı beceri ve eğitim gerektirir. Yüzey temizliği ve pürüzsüzlük gereklidir. Ayar için standart referanslar gereklidir. Prob bobin sarımına ve tarama yönüne paralel olan tabakalar halinde dizilmiş hatalar tespit edilemezler.


Mühendislik, temel bilimlerin ortaya koyduğu gerçekleri üretim süreçlerine girdi olarak uygulayabilme sanatıdır. Her ne kadar tarihteki ilk mühendisi 'tekerleği icat eden kişi' olarak bilsek de bu kavram özellikle sanayi devrimi sonrası önem kazanmıştır. Coğrafi keşiflerle birlikte ticaret yolları değişmiş, dünya pazarında dolaşan para hacmi artmış ve üretim süreçleri önemli hale gelmiştir. Bugün 'atölye tipi' dediğimiz, zamanının proje tipi üretimi olarak nitelendirilebilecek olan üretimler yerini seri üretime bırakmıştır. Üretim süreçlerinin artan ihtiyaçla değişmesi, 'kalite' kavramının anlamını ve uygulanmasını da önemli derecede arttırmıştır. Dün az sayıda ve yavaşça üretilen malların kontrolü oldukça kolay iken, bugün çok sayıda ve hızlıca üretilen malların kontrolü bir üniversite disiplinini doğurmuş, kalite mühendisliği ortaya çıkmıştır. Önceleri üretilen her malın kontrolü olarak başlayan bu bilim dalındaki gelişmeler üretimin standartlaştırılmasıyla örneklem kontrolü uygulamıştır. Bugün ise mal üretilmeden kontrolü ve hangi aşamalarda hata yapılabileceği ve bu hataların etki değeri tasarlanmaktadır. Bu etki hesap yöntemlerinden biri de 'Hata Türleri ve Etkileri Analizi'dir . HTEA, ABD'de ilk kez 1950'li yıllarda uçuş sistemlerinin kontrolünde kullanılmıştır. 1960-1965 yılları arasında NASA tarafından Ay'a insan indirme projesinde kullanılmış ve 1965 yıllarında ABD Silahlı Kuvvetleri askeri standartlarına girmiştir. 1961 yılında ise ilk defa yine NASA tarafından ÇOK GİZLİ olarak niteledikleri HTEA analizinin ilk tabloları yayınlamıştır. HTEA çeşitleri arasındaki ilişki Şekil 1'de ele alınmıştır. Ürünün imalattaki süreçlerindeki yetersizliklerinden kaynaklanan hata türleri üzerine odaklanır. Her bir proseste kullanılan makinaları, aletleri, insanları vb. ürünün kalitesine etki edecek unsurları analiz eder, bu noktalardaki eksiklere odaklanarak, iyileşmelerine yardımcı olur. Amaç devamlı olarak kusursuz ürünler üretmektir . Proses HTEA'nin çıktıları şunlardır: Risk Öncelik Sayısına göre sıralanmış potansiyel hata türleri listesi, Kritik ve/veya önemli hata karakteristiklerinin potansiyel listesi, Kritik ve önemli karakteristikler için önerilen potansiyel önlemlerin listesi, Ürünün kalitesine etki edecek bileşenleri belirler, Ürünün kalitesine etki edecek bileşenlerin yetersizliklerini belirler, bunları engellemeyi önerir. Ürünün kalitesine etki edecek kritik bileşenleri saptar ve kontrol planına yardımcı olur. Sorunların izlenmesini ve düzeltici faaliyetlerin yapılmasını sağlar. Bir HTEA çalışmasındaki ilk aşama; iş akım şemaları ve makine ve teçhizat el kitaplarının kullanılması suretiyle, analiz edilecek sistemin ayrıntılı olarak incelenmesidir. Proses HTEA, ürünün tüm özellilerini yerine getirilebilmesi için ürünün özelliklerini etkileyebilecek her şey üretime başlamadan önce belirlenmesi gerekir. İlk adım olarak üretimin her aşamasında ürünün sahip olası gereken özelliklerinin belirtildiği iş akış seması ile hazırlanmalıdır. Daha sonra PHTEA'ya başlanmalıdır. Davie, J. L., An analysis of risk perception and the RPN index within failure modes and effects analysis, Yüksek Lisans Tezi, University at Buffalo, The State University of New York, Buffalo, 81-74 (2008). Eryürek, Ö. F., Hata türü ve etkileri analizi yönteminde yeni bir karar verme modeli, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul (2004). Musubeyli Erginel, N., Tasarım hata türü ve etkileri analizinin rtkinliği için bir model ve uygulaması, Endüstri Mühendisliği Dergisi, 15 (3): 17-26 (2004). Atmaca, E. ve Keskin, H. Bursa ili otomotiv sektöründe TS 16949 kalite yönetim sisteminin rekabetçi avantajları, V. Ulusal Üretim Araştırmaları Sempozyumu, 25-27 Kasım, İstanbul, 209-214 (2005). Mohammed, A. S., Failure mode and effect analysis a comprehensive quality tool, The 2nd Seminar on Development of Modular Products, 13-14 December, Dalarna, Sweden, 1-6 (2004).


Sanayi devriminden itibaren endüstri hızla gelişmekte ve büyümektedir. Bu gelişmeler sonucunda kaçınılmaz olarak varolan rekabet ortamında ürün kalitesinin önemi de artmıştır. Ürün kalitesinin sağlanmasında ise sadece nihai ürünün kontrolü yeterli gelmemektedir, ürünü meydana getiren süreçlerin kontrol altında tutulması gerekmektedir. Endüstrinin kalite ve süreç kontrolüne verdiği önem koordinat ölçüm cihazlarının gelişmesine katkı sağlamıştır. Gerek mühendislik uygulamaları ve ürün gelişimi gerekse imalat sektörü ve süreç kontrolünde kullanım alanı artan koordinat ölçüm cihazları yüksek ölçüm hassasiyeti ve hızın yanı sıra imalat ile bütünleşik hale getirilebilme konusunda kullanıcılara büyük kolaylıklar sağlamaktadır. ISO 10360-1 uluslar arası standardı, koordinat ölçme cihazını bir ölçme probunu hareket ettiren, iş parçası üzerindeki uzaysal koordinatları belirleme kabiliyetine sahip ölçme sistemi olarak tanımlar . Koordinat ölçüm cihazları İngilizcesi 'Coordinate Measurment Machines' sözlerinin ilk harflerinin birleştirilmesi ile CMM olarak adlandırılmaktadır. CMM'ler, temel olarak gövde, kayıt ve kızaklar, kontrol ünitesi, servo motorlar, elektronik cetveller, problama sistemi, yazılım, bilgisayar donanımı gibi ana bileşenlerden oluşmaktadır. . CMM cihazlarının genel çalışma prensibi ise kontrolü yapılacak olan parçanın, X-Y-Z eksenlerinde, koordinat verilerinin toplanması ve eşleştirilmesi esasına dayanır. Parçaya ait nokta verilerinin toplanması ile önceden belirlenen imalat toleranslarının doğrulaması ya da kullanımda olan bir parçanın deformasyon oranın tespiti gibi pek çok kontrol uygulamaları mümkün kılınmaktadır. CMM ile yapılan ölçü kontrollerinde kullanılan cihazlar ve problar ihtiyaca göre farklı özellikler taşımakla beraber ölçümü yapılacak olan parçaya temas ederek koordinat verilerini toplar. Ölçüm hassasiyeti oldukça yüksek olan prob sistemleri parça üzerinde kısa mesafelerde ölçüm yaparak parça boyutlarını çok iyi tespit edebilmektedir. Toplanan koordinat verileri ölçülecek parçaların yapılarına göre özel olarak hazırlanan yazılım sistemleri ile raporlanabilmektedir. İleri seviye bir koordinat ölçme yazılımı, standart tüm Geometrik Toleransları içermekte olup, tarama, tersine mühendislik yapabilme, grafiksel raporlama yapma gibi özelliklere sahiptir. Özellikle belli bir geometrik elemana sahip olmayan kalıp ve saç parçalar gibi ileri seviye ölçme yapan yazılımlar, mevcut sistemlere adapte edilebilmektedir. Koordinat ölçüm cihazları kullanım şekillerine göre yatay ve dikey tip olmak üzere ikiye ayrılmaktadırlar. Bunun dışında geniş hareket kabiliyeti sağlayan koordinat ölçüm kolları da mevcuttur. Dikey tip CMM'de prob hareketli bir köprü tarafından dikey olarak taşınmaktadır. Ölçülecek parça köprü altına bağlanır ve hareketli köprü vasıtası ile prob parçanın koordinat verilerini toplar. Üretim hatlarında veya ölçüm odalarında kullanılabilen bu tip cihazlar, stabil yapıları ve yüksek hassasiyetleri ile ön plana çıkmaktadır. Dikey tipteki koordinat ölçüm cihazları tek başlarına kullanılabildikleri gibi üretim hattında prosesin bir parçası olarak da kullanılabilmektedir. Yatay tip CMM dikey tipte olduğu gibi dik bir düzleme değil yatay düzleme yerleştirilmiş koldan ve ucundaki probdan oluşmaktadır. Yapısı itibariyle daha büyük ve geniş bir çalışma alanına sahiptir. Ölçüm yapılacak parçaların tezgaha bağlanması ve çözülmesi dikey tipe göre daha kolaydır. Sanayinin çeşitli alanlarında kullanılan kalıpların ölçümlerinde çoğunlukla bu tip CMM'ler kullanılmaktadır. Yapısının dışında kalıpçılıkta tercih edilmesinin bir diğer önemli noktası da ölçüm hassasiyetinin daha iyi olmasıdır. Ölçüm kolları, yüksek hassasiyetli aynı zamanda da istenilen yerde istenilen ölçümü yapabilecek portatif ölçüm cihazlarıdırlar. Ölçme kolları bu yapıları nedeniyle sıklıkla ve farklı istasyonlarda ölçüm yapılan çalışmalarda çokça kullanılmaktadır. Bu özelliği sayesinde süreç kontrolünde ve istatiksel veri toplamada özellikle tercih edilmektedir. Ölçüm kolları, donanımına uyumlu şekilde entegre edilebilen lazer kafalar sayesinde temassız ölçümlere ve tersine mühendislik uygulamalarına uygun hale getirilebilmektedirler. Lazer tarama özelliğiyle nokta bulutu oluşturulması ve oluşturulan bu dataların 'Tersine Mühendislik ' sistemlerinin kullanılarak parametrik modeller elde edilmesi, bu tip CMM'lerin ürün geliştirme süreçlerin de etkin rol almasını sağlamıştır. Parçadan alınan koordinat verilerini, tanımlanan toleranslara göre renk haritası şeklinde raporlama özelliğine sahip olan lazer ölçüm kafaları özellikle parçalarda meydana gelen deformasyonların tespit edilmesinde sıkça kullanılırlar.


Malzemelere uygulanan birçok test yönteminin temelinde; malzemeden numune alma, numuneyi test için uygun şartlara hazırlama, hazırlanan numunenin şartlara uygunluğundan emin olma gibi zaman ve para kaybına yol açan işlem adımları yer almaktadır. Sanayi devrimiyle birlikte endüstrinin hızla ilerleyişi, parça/zaman değerinin yıldan yıla azalış göstermesi, özellikle taşınması zor, üretim maliyeti yüksek parçaların test ve muayene yöntemlerinde farklılaşmaya gitmeye zorlanmıştır. Sürecin bu şekilde ilerleyişi tahribatsız muayene yöntemlerini doğurmuş, çeşitliliğini arttırmış ve uygulama sahasının genişlemesine sebep olmuştur. Bu yazıda da tahribatsız muayene yöntemlerinden Manyetik Parçacık yöntemini ele almaktayız . Manyetik parçacık tahribatsız muayene yöntemi, uygulama alanı ferromanyetik malzemelerle sınırlı olan bir yöntemdir. Bunun nedeni ferromanyetik malzemelerin manyetik momentlerinin yüksek oluşundan kaynaklanmaktadır. Manyetik parçacık yöntemiyle malzemenin yüzeyinde ve yüzeye yakın bölgelerinde meydana gelen çatlaklar, katlanmalar, kaynak hataları, kalıntı inklüzyonlar ve boşluk hataları bu yöntem yardımıyla başarıyla analiz edilebilmektedir. Bu yöntem havacılık sektöründe, otomotiv sektöründe, petrol ve doğal gaz boru hatlarında, çelik konstrüksiyon yapılarda oldukça yoğun olarak tercih edilen bir yöntemdir. Muayene sırasında hata oranını minimize etmek adına testin uygulanacağı malzemenin yüzeyi temizlenmelidir. Temizlenen malzeme yüzeyine solüsyon halinde veya toz halindeki manyetik tozlar uygulanmalıdır. Bu tozlar veya solüsyon genellikle Fe3O4 tozlarını barındırmaktadır. Çeşitli yöntemlerle manyetize edilen parça üzerinde manyetik alan çizgileri meydana gelmektedir. Yüzeye uygulanan manyetik tozlar manyetik alan çizgileri boyunca yönlenmektedirler. Ancak incelenen parçada var olan bir süreksizlik manyetik alan çizgilerinde de süreksizliğe neden olmaktadır. Manyetik alan çizgileri boyunca yönlenen tozlar da bu durumdan etkilenerek hatanın olduğu bölgede yoğunlaşırlar ve Şekil 1'de görüldüğü gibi bizlere süreksizliğin yeri, boyutu, doğrultusu, derinliği hakkında bilgiler edinmemizi sağlarlar . Manyetik parçacık yönteminde malzeme direk veya endirekt olarak manyetize edilebilmektedir. Direk manyetizasyonda malzeme üzerine AC veya DC akımlar uygulanarak malzemenin manyetizasyonu sağlanmaktadır. Uygulanan akımın şiddeti, frekansı, manyetik alanın yönü yüzey ve yüzey altı süreksizliklerin belirlenmesinde etkili olan parametreler arasındadır. AC akım uygulamalı testlerde yüzey hataları görülebilmekteyken DC akım uygulamalı testlerde yüzey altı hatalar da tespit edilebilmektedir . Bilindiği gibi bu yöntemde öncelikli olarak incelenecek olan malzemenin manyetize edilmesi gerekmektedir. Bu yöntemler temelde boyuna ve dairesel manyetizasyon olarak iki başlık altında toplanmaktadır. Manyetize edilen, nicel ve nitel değerlendirmeleri geçiren malzeme son olarak demanyetize edilir . Bu yöntem endüstride en çok tercih edilen yöntemlerden birisidir. İncelenecek parça üzerine cihazın ayakları temas ettirilir. Cihaza uygulanan elektrik akımı sonucunda, cihazın bacakları arasında bir manyetik alan oluşarak manyetik alan çizgilerinin kuzey uçtan güney uca akması sağlanmış olur (Şekil 2). Bu yöntemle manyetik alan çizgilerine dik yöndeki süreksizlikler tespit edilebilmektedir . İçinden bir sarım geçen bobine uygulanan elektrik akımı ile bobin üzerinde ve içine yerleştirilmiş test malzemesi üzerinde manyetik alan oluşması sağlanır. Oluşturulan bu manyetik alan çizgileri süreksizliğin yerini tayin etmede kullanılır (Şekil 3). Bu yöntem dairesel şekilli parçalara uygulanmaktadır. Örnek olarak; borular, dişliler, bağlantı parçaları gibi. Şekil 4'te görüldüğü gibi parça içerisinden geçirilen iletkene uygulanan akım sonucunda parça manyetik bir hal alarak parçanın muayenesi yapılmış olmaktadır . Bu yöntemde üzerine akım uygulanan prodlar malzeme üzerinde birbirine zıt yönlerde manyetik alanlar oluştururlar. Bu cihazın da çalışma mantığı yoke cihazına benzemektedir (Şekil 5). Ancak bu yöntemde prodlar arası mesafe parça boyutuna ve kalınlığına göre önem arz etmektedir. Tavsiye edilen prodlar arası optimum uzaklık 80-120 mm arasıdır. Daha uzak mesafeler uçlar arasındaki manyetik akı yoğunluğunun azalmasına sebep olacağından testin hassasiyetini düşürecektir. Bunun yanında belirtilen mesafelerin altında da küçük süreksizliklerin tayin edilmesi pek mümkün olmayacaktır . Malzemenin muayenesi sonrasında malzeme biraz da olsa manyetizedir. Bu durum malzemenin çalışma şartlarına veya uygulanacak olan sonraki işlemlerde sorun teşkil edecek unsurdur. Örneğin, kaplama yapılacak ise veya kaynak yapılacak ise arkın hedeflenenin aksine farklı bölgelerde meydana gelmesine neden olabilir. Talaşlı imalat sırasında talaşların malzeme üzerinde kalmasına, bilyeli bir yatakta kullanılacaksa uygun çalışma şartlarının önüne geçen bir etken olarak karşımıza çıkmaktadır. Demanyetizasyon işleminin yapılması bir anlamda yüzeyindeki manyetik tozlardan da kurtulma yani yüzey temizliği anlamına gelmektedir. Bu tozlar malzemenin çalışması sırasında tahribatlara neden olmaktadır . Uygulaması kolay ve hızlıdır, detaylı yüzey temizliğine ihtiyaç duymaz, kesin sonuçlar elde etme olasılığı yüksektir . Uygulanabilirliği ferromanyetik malzemelerle sınırlıdır. İşlem sırasında aşırı ısınmalar, arklar meydana gelebilir. Bu gibi durumlar malzemenin fiziksel özelliklerine ve geometrisine etkiyecek durumlardır. Demanyetizasyon işleminin iyi yapılmadığı takdirde çeşitli sorunlar doğurabilecektir .


Tersine Mühendislik genel anlamıyla bir ürünün yeniden üretilmesi ya da geliştirilmesi amacı ile 3-boyutlu (3D) sayısallaştırma cihazları ile koordinat verilerinin toplanması ve modelinin oluşturulmasıdır. Oluşturulan 3D model üzerinden imalat adımları belirlenerek, tüm prosesin çözümlenmesi sağlanır. Bu yöntem tasarım, imalat ve kalite kontrol arasında karşılıklı etkileşime dayalı bir döngü oluşturur . Gelişen teknoloji ile birlikte ihtiyaçları karşılamak amacıyla formlu yüzeylere ve düşük toleranslara sahip ürünler tasarlanmaktadır. Tersine mühendislik uygulamaları ile bu ürünlerin tasarımı imalat ile paralel şekilde yürütülürken istenilen kalitede sağlanmaktadır. Günümüzde gittikçe yaygın kullanıma sahip olan 3D sayısallaştırma cihazları sayesinde bu ürünler hızlı ve hassas bir şekilde ölçümlendirilebilmektedir. 3D sayısallaştırma cihazları temeaslı ve temassız cihazlar olark iki ana gruba ayrılmaktadır. Temaslı cihazlar olarak adlandırılan grup prob sistemi ile çalışan CMM ve kollu ölçüm sistemleridir. Bu cihazlarla ürün üzerinden noktasal koordinat verileri hassas şekilde toplanabilmektedir. Temassız sayısallaştırma cihazları ise optik sistemler ile özellikle formlu yüzeylere sahip parçalar için kullanılmakla birlikte yüksek hassasiyet ve hızda veri toplamaktadır. Endüstride kullanılan klasik imalat yöntemi, ürünün tasarlanarak CAD modelinin oluşturulması ve uygun prosesin belirlenmesi esasına dayanır. Tersine mühendislikte ise var olan ürünün koordinat verilerinin toplanması yoluyla nokta bulutu elde edilir. Bu nokta bulutu verileri hizalanarak birleştirilir ve aralardaki boşluklar uygun şekilde doldurularak mesh data oluşturulur. Data STL gibi uygun bir formatta kayıt altına alınabilir. Oluşturulan modelin üzerinde gerekli düzeltmelerin yapılabilmesi için yüzey özelliklerini belirtmemiz gerekmektedir ve bu özellikler sınırlar ile yüzeyleri tanımlarlar . Elde edilen bu yüzeyler istenen şekilde düzenlenir nihai bir CAD model oluşturulmuş olur ve uygun CAM metotları ile proses belirlenerek imalata başlanır. Tersine mühendislik işlemi, fiziksel ve dijital dünya arasında ve tasarım, mühendislik ve üretim bölümleri arasında bir döngü oluşturur. Aynı modelle çalışmak ve bunu imal edilmiş bir ürünle karşılaştırabilmek, hızlı tasarım tekrarlarını mümkün kılar. Bu, endüstriye aynı maliyetle neredeyse sınırsız ürün çeşitliliği ve seçenek sunulmasına olanak sağlar . Yeni parça tasarımı; bu tasarım mevcut bir ürün modelinden gelir. Endüstriyel alanda, tasarımcılar sıklıkla bazı karmaşık parçaları tasarlamak ve sonrasında tersine mühendislik yöntemi ile CAD modellerini oluşturmak için bazı fiziksel modeller oluştururlar. Bir parçanın kopyalanması; bazı durumlarda var olan bir parçanın çizimi yapılamaz ancak tersine mühendislik yöntemi ile model elde edilir. Hasarlı parçanın kurtarılması; Ölçülecek bir parçanın yüzeyi hasar görmüş ya da yıpranmışsa, oluşturulan CAD model yüzeyi parçanın gerçek yüzeyi ile karşılaştırıldığında kesin sonuçlar elde edilemeyebilir. Bu nedenle, tersine mühendislik işleminde, simetrik paralellik ya da diklik gibi bazı özellikler tayin edilir. Model hassasiyetini iyileştirilmesi; tasarımcı işlev ya da estetik konusundaki gereksinimlere dayanan bir ürün konsepti geliştirebilir ve alçı, ahşap gibi kolay şekillendirilebilen malzemeleri kullanarak ürünü modelleyebilir. Bu modelin hassasiyetini yükseltmek için tersine mühendislik yöntemlerini kullanarak zamandan kazanır. Sayısal modelin incelenmesi; işlenmiş bir parçayı taramak ve ters mühendislik yöntemiyle CAD modeli yeniden oluşturarak tasarım modeli ile karşılaştırılabilir. Sonuçlar ile hassasiyet konusunda bilgi edinilir. Hareketli çalışan mekanizmalarda sürtünme sebebiyle parçalarda kaçınılmaz olarak zamanla deformasyon meydana gelecektir. Özellikle iç içe çalışan mekanizmaların bulunduğu sistemlerde parçalardan birinin yenilenmesi gerektiğinde diğer parçalarında kontrol edilmesi gerekmektedir. Plastik enjeksiyon kalıpları zaman içinde sürtünmeye ve yüksek sıcaklığa bağlı olarak hasar görerek aşınmaktadır. Bunun sonucunda istenilen kalite ürün alınamayan kalıplarda parça yenilenmesine gidildiğinde birlikte çalışan parçalarında kontrol edilmesi gerekmektedir. Örneğin Şekil 2'de gösterilen parçalar, kalıp içerisinde iç içe çalışmaktadırlar. Kalıpta 12 'şer adet bulunan bu parçalardan dıştaki çember parçalar deformasyon sebebi ile yeniden imal edilecektir. Dış kısımda kalan çember parçalar imalata alınmadan önce içteki parçalar görsel kontrolden geçirilmiş ve onlarda da deformasyon tespit edilmiştir. Bu imal edilecek olan çember parçaların içteki parça ile uyumsuz olacağı ve mekanizmanın sağlıklı çalışmayacağı anlamına gelmektedir. Tüm parçaların ölçüsel olarak aynı olması ve deformasyonun giderilerek simetrinin sağlanması için CAD modeli bulunmayan parçalardan iç kısımda kalan 12 adet parça 3D sayısallaştırma cihazı ile taranarak oluşturulan nokta bulutundan mesh datalar elde edilmiş ve içlerinden bir tanesi referans model olarak kullanılmak üzere STL formatında kayıt altına alınmıştır. Kayıt altına alınan data üzerinde gerekli düzeltmeler yapılmış ve yüzeyler tanımlanarak referans model olarak kullanılmıştır. Referans olarak alınan model diğer parçalar ölçüsel olarak karşılaştırılmıştır. Deformasyon kaynaklı olarak parçalarda boyutsal olarak farlılıklar gözlenmiş ve tüm parçalar içinden en küçük olanı tespit edilmiştir. Tespit edilen en küçük parçaya ait nokta bulutu yine aynı işlemlerden geçirilerek referans CAD model oluşturulmuştur. Diğer 11 parça bu CAD dataya göre CNC 'de işlenerek tüm parçaların ölçüsel olarak aynı olması sağlanmıştır. Bu işlemden sonra imal edilecek olan çember parçanın CAD modeli oluşturulmuş bu işlemde de içteki parçanın yüzeyi referans alınmıştır. İki parçanın CAD modelinde de temas yüzeyleri Şekil 5 te belirtilmiştir. Bu sayede iki parça için tam temas yüzeyi sağlanmış ve mekanizmanın kusursuz çalışması sağlanmıştır.