Laboratuvarda Güneş’ten sıcak ‘yıldız’ üretildi

ABD’nin Los Alamos Ulusal Laboratuvarı’nda yapılan deneyde, 200 trilyon watt gücünde lazer kullanılarak sıcaklığı Güneş’i bile geride bırakan ‘mini yıldız’ üretildi.

Kozmik boyuttaki olayları deneylere tabi tutabildiğimiz yerlerin başında Büyük Patlama simülasyonları gerçekleştirilen CERN geliyor. Atom altı parçacıkların süper süratlerde çarpıştırıldığı yer altı çemberinin yanı sıra, bilim insanlarının elinde ileri teknoloji farklı donanımlar da bulunuyor. Örneğin New Mexico eyaletindeki Los Alamos laboratuvarındaki Trident Laser.

Flickr’da rastladığım fotoğraf, 17 Haziran 2009’da gerçekleştirilen deneyde çekilmiş. Fotoğrafın ortasındaki parlak nokta, 200 trilyon watt lazer ile ortaya çıkarılan plazmayı temsil ediyor. Güneş’ten bile sıcak olan plazma, aslında bir yıldızın milyonlarca küçültülmüş hali olarak da tanımlanabilir.

Plazma, gaz halindeki maddenin ısıtılması veya güçlü elektromanyetik alana maruz bırakılmasıyla ortaya çıkan, maddenin dördüncü hali. Elektromanyetik alan uygulamak için mikrodalga veya lazer kullanılıyor ki, simülasyonda üç ana lazer biriminden oluşan Trident kullanılmış. Lazer, gaz halindeki maddenin elektron sayılarını değiştiriyor ve artı veya eksi iyonlara dönüştürüyor. Dahası, var olan moleküler bağların çözülmesine neden oluyor.

Güneş’in ne kadar sıcak olduğuna kısaca değinirsek, çekirdeğinde yaşanan nükleer füzyon ile ortaya çıkan olağanüstü basınç ve ısı, 15 milyon dereceye ulaşabiliyor. Çekirdeğin bir üst katmanı olan konvektif bölgede (convective zone) sıcaklık yaklaşık 2 milyon dereceye düşüyor. Güneş’in saçtığı radyasyonun ışın olarak tespit edildiği ilk katman olan fotosferde (photosphere) sıcaklık 5,500 derece, Güneş’in atmosferindeki diğer katman olan kromosferde (chromosphere) ise 4,320 dereceye düşüyor.

Çekirdekten kolektif bölgeye ulaşması 1 milyo yıl alan enerji, Güneş ışını halini aldıktan sonra yüzeyden Dünya’ya 8 dakika içinde erişiyor. Kısaca, Dünya ile Güneş arasındaki mesafenin 8 ışık yılı olduğunu da söyleyebiliriz. Güçlü güneş fırtınalarında sıcak plazmanın uzaya saçıldığı Taç (corona) katmanında ise sıcaklık yeniden ciddi artış gösteriyor. 2 milyon dereceye ulaşan Taç soğudukça ve radyasyon kaybettikçe güneş fırtınalarıyla uzay boşluğuna saçılıyor.

Işık hızına ulaşan atomlar

Los Alamos, deneyin nasıl gerçekleştirildiğini şu şekilde açıklıyor:

Trident tarafıdan ateşlenen 200 trilyon watt gücündeki görünür kızılötesi ışık, fotoğrafın merkezindeki 1 mikrometre kalınlığındaki folyoya vuruyor. Lazer atışı, iyon yüklü gazı temsil eden plazmayı ortaya çıkarıyor. Saniyenin trilyonda biri kadar sürede ortaya çıkan plazma, Güneş’in çekirdeğinden katlarca fazla bir sıcaklığa ulaşıyor. Bu esnada, folyodaki bazı atomlar ışık hızına ulaşıyor, bazı iyonlar ise on milyonlarca volt enerji yükleniyor.

Fotoğrafta ortaya çıkan birçok renkli plazma, enerji yüklü X-ışınları ile çevredeki parçacıkların çarpışmalarından doğuyor. Yeşil ışık, Trident’in lazer-plazma arayüzünde oluşturduğu doğrusal olmayan süreçten kaynaklanıyor(muş). Turuncu ışık demetleri ise lazer ile folyonun çarpışmasından doğan enkazın nasıl sektiğini gösteriyor.

Yıldız olur süpernova olmaz mı?

Büyük Patlama ve yıldız simülasyonlarının yanı sıra geçtiğimiz yıl yapılan bir diğer deneyde bilim insaları bir yıldızın ölümünü temsil eden süpernova patlamasını laboratuvar ortamında gerçekleştirmişti.

Oxford Üniversitesi’nde yapılan deneyde, lazer atışıyla süpernovaya dönüşen madde, 500 mikron kalınlığındaki karbon çubuk oldu.