Aynştaynyum, fermiyum, mendelevyum ve nobelyum… Bu seferki bölümde bu dört elementi beraber konu almamızın sebebi, bir önceki bölümde de söylediğimiz gibi elementlerimizin II. Dünya Savaşı ve sonrasında Manhattan Projesinin devamı niteliğindeki testlerde keşfedilmiş olmaları. Peki, bu bölümde ele alacağımız dört element ne zaman keşfedildi? Her biri nasıl adlandırıldı ve nasıl sentezlendi? Elementlerimizin keşfi sırasında ne gibi olaylar yaşandı? Elementlerin Hikâyesi 31. Bölüm başlıyor…
(intro)
1 Kasım 1952… Pasifik Okyanusu’ndaki Enewetak Atolü’nde Ivy Mike adı verilen bir nükleer test gerçekleştirildi ve ilk kez bir termonükleer silah başarıyla patlatıldı. Kaliforniya Üniversitesi Berkeley, Argonne Ulusal Laboratuvarı ve Los Alamos Ulusal Laboratuvarı işbirliğinde patlama enkazı incelenmeye başlandı. Yapılan ön analizler plütonyum-244 izotopunun oluştuğunu gösteriyordu. Bunun gerçekleşebilmesi için bir uranyum-238 çekirdeğinin 6 nötron kapması ve 2 kere beta bozunması yapması gerekiyordu. İşte bu beklenmedikti. Bir atomun birden fazla nötron yutması, çok daha ağır atomların varlığına işaret ediyordu. Bunun üzerine patlama bulutunun içinden geçen uçaklara yerleştirilen filtre kağıtları analiz edildi. Yapılan incelemeler sırasında Albert Ghiorso ve çalışma arkadaşları yeni bir elemente ait 200 tane atom tespit ettiler. Bu atomlar uranyum-238 çekirdeklerinin 15 nötron kapması ve 7 kere beta bozunması geçirmesiyle oluşmuşlardı. Buna eş zamanlı olarak ekip 16 veya 17 nötron kapmanın da mümkün olabileceğini ve dolayısıyla bir yeni elementin daha üretilmiş olabileceğinden şüphelenince Enewetak Atolü’nden getirilen kirlenmiş mercanlar üzerinde yapılan analizler bu şüpheyi doğruladı. Böylece birisi 99 diğer ise 100 atom numaralı iki yeni element daha fark edilmiş oldu. Yapılan deneylerde uranyum-238’in azot-14 ve oksijen-16 çekirdekleriyle füzyona uğratılmasıyla bu iki element yeniden sentezlendi. Yeni elementlerin keşfi ve çoklu nötron yakalama ile ilgili yeni veriler, Soğuk Savaş gerilimleri ve Sovyetler Birliği ile nükleer teknolojilerdeki rekabet nedeniyle başlangıçta 1955 yılına kadar ABD ordusunun emriyle gizli tutuldu. Yine de Berkeley ekibi, sivil yollarla yani plütonyum-239’un nötron bombardımanı yoluyla 99 ve 100 atom numaralı elementleri hazırlamayı başardı ve bu çalışmayı 1954 yılında, elementler üzerinde yapılan ilk çalışmalar olmadığı uyarısıyla birlikte yayınladı. “Ivy Mike” çalışmalarının gizliliği kaldırıldı ve 1955 yılında yayınlandı. Berkeley ekibi, gizli araştırmalarını yayınlamadan önce başka bir grubun iyon bombardımanı teknikleriyle element 100’ün daha hafif izotoplarını keşfedebileceğinden endişe ediyordu ve gerçekten de öyle olduğu ortaya çıktı. Stockholm’deki Nobel Fizik Enstitüsü’nden bir grup bağımsız olarak elementi keşfetmiş çalışmalarını Mayıs 1954’te yayınlamışlardı. Ancak Berkeley ekibinin önceliği kabul edildi, çünkü yayınları İsveç makalesinden önceydi ve 1952 termonükleer patlamasının daha önce açıklanmamış sonuçlarına dayanıyordu; bu nedenle Berkeley ekibine yeni elementleri adlandırma ayrıcalığı verildi. Bunun üzerine ekip “Atom numarası 99 olan elemente Albert Einstein’dan esinlenerek einsteinium ve atom numarası 100 olan elemente de Enrico Fermi’den esinlenerek fermium adını öneriyoruz.” açıklamasında bulundu. Einstein ve Fermi yeni elementlere kendi isimlerinin önerileceği duyurulduğunda hâlâ hayattaydı. Ancak her ikisi de bu isimlerin onaylandığını göremeden hayatını kaybetti. Bu yeni elementlerin keşfi Albert Ghiorso tarafından 8-20 Ağustos 1955 tarihlerinde düzenlenen ilk Cenevre Atom Konferansında duyuruldu. Böylece periyodik tabloya iki yeni element daha eklenmiş oldu.
Bu bölüme konu aldığımız bir diğer elementimiz ise mendelevyum. Mendelevyum ilk olarak 1955 başlarında Albert Ghiorso, Glenn T. Seaborg, Gregory Robert Choppin, Bernard G. Harvey ve ekip lideri Stanley G. Thompson tarafından Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley’de sentezlendi. Ekip, sadece bir milyar aynştaynyum atomundan oluşan aynştaynyum-253 hedefini Berkeley Radyasyon Laboratuvarı’nın 60 inçlik siklotronunda alfa parçacıklarıyla bombardıman ederek 17 adet mendelevyum-256 atomu üretmeyi başardı. Aynştaynyum öncesi elementlerin sentezinde kullanılan siklotron yöntemine geri dönmek zorundalardı çünkü aynştaynyum ve fermiyum üretimindeki çoklu nötron yakalama yöntemi için doğal sınır fermiyumla birlikte aşılmıştı. Yapılan üç oturumluk sentez girişiminin ardından mendelevyum atomları başarıyla sentezlendi. Glenn T. Seaborg elementin isimlendirilmesi hakkında şunları söyledi: “Periyodik tabloyu geliştiren Rus kimyager Dmitri Mendeleev’in adını taşıyan bir element olmasının uygun olacağını düşündük. Transuranyum elementlerini keşfettiğimiz neredeyse tüm deneylerimizde, onun elementin tablodaki konumuna göre kimyasal özelliklerini tahmin etme yöntemine güvenmiştik. Ancak Soğuk Savaş’ın ortasında, bir elemente bir Rus’un adını vermek, bazı Amerikalı eleştirmenlerin hoşuna gitmeyen biraz cesur bir jestti.” Bu sözlerin ardından Amerikan yetkililerinden elemente bir Rus’un adının verilmesi için gereken izin alındı ve IUPAC tarafından elementin ismi mendelevyum olarak kabul edildi. Böylece bir element daha periyodik tabloya eklenmiş oldu.
Bu bölüme konu aldığımız son elementimiz ise nobelyum. Nobelyumun keşfinde sıkı bir rekabet söz konusuydu. İlk defa 1957’de İsveç’teki Nobel Fizik Enstitüsü’ndeki fizikçiler küriyum hedeflerinin karbon-13 iyonlarıyla bombardımanı sonucu 102 atom numaralı bir element tespit ettiklerini duyurdular. Ekip, yeni element için nobelyum adını önerdi ve bu isim IUPAC tarafından hemen onaylandı. Ancak bu aceleci bir karardı. Çünkü 1958’de Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndaki bilim insanları deneyi tekrarladığında aynı sonuçları elde edemediler. Albert Ghiorso, Glenn T. Seaborg, John R. Walton ve Torbjørn Sikkeland’dan oluşan Berkeley ekibi, yeni ağır iyon doğrusal hızlandırıcısını (HILAC) kullanarak bir küriyum hedefini karbon-13 ve karbon-14 iyonlarıyla bombardıman etti. Ancak yapılan ölçümlerde İsveçli grubun iddia ettiği bozunma aktiviteleriyle karşılaşmadılar. Ölçtükleri aktiviteler fermiyum-250’ye aitti ve bunun nobelyum-254’ün bozunmasıyla oluşmuş olabileceğini düşündüler. Fakat Berkeley ekibi de yanılıyordu. Yapılan itirazlardan sonra İsveç ekibi 1959’da deneydeki bu hata iddialarını açıklamaya çalıştı. Ancak gerçekten de elementin keşfiyle ilgili bir yanlışlık olduğunu anladıklarında keşif iddiasını geri çekmek zorunda kaldılar. Tekrar deneyler yapıldı ve bu sefer nobelyumu elde ettiklerini ancak yine de tereddütte olduklarını duyurdular. Artık Berkeley ekibi isim konusunda İsveç ekibiyle rekabet etmeyi bırakıp nobelyum ismini benimsemeye başladı. Bu arada Sovyetler Birliğindeki Dubna’da da 1958, 1960 ve 1964 yıllarında element 102’yi sentezlemeyi amaçlayan deneyler yapıldı. 1964’teki deneyle birlikte nobelyumun kesin tespiti yapılmış oldu. Aynı zamanda daha stabil yarı ömür verileriyle birlikte Berkeley ekibinin oluşan fermiyum atomlarının nobelyumdan bozunarak oluştuğu iddiasını da yanlışlamış oldular. Dubna’da yapılan çok daha ikna edici bir deney daha 1966’da yayınlandı. Daha sonra 1967’de Berkeley’de ve 1971’de Oak Ridge Ulusal Laboratuvarında yapılan çalışmalar element 102’nin keşfini tam olarak doğruladı ve daha önceki gözlemleri netleştirdi. Aralık 1966’da Berkeley ekibi Dubna deneylerini tekrarladı ve tam olarak doğruladı ve bu verileri daha önce sentezledikleri ancak o sırada henüz tanımlayamadıkları izotopları nihayet doğru bir şekilde atamak için kullandı. Böylece 1958-1961 yılları arasında nobelyumu kendilerinin de keşfettiklerini iddia ettiler. Rus bilim insanları yeni elemente, kısa süre önce ölen Irène Joliot-Curie’nin adını vererek joliyotyum ismini önerdiler ve her grubun kendi önerdiği isimleri kullanmasıyla on yıllar boyunca çözülemeyecek bir element isimlendirme tartışmasını başlattılar. 1992’de IUPAC Berkeley ekibinin deneyleri sırasında element 102 üretilmiş olsa dahi kanıtlı tespiti yapan Dubna ekibi olduğu için elementin keşfini Rus ekibe verdi. 1994 yılında element isimlendirme tartışmalarına çözüm getirme girişiminin bir parçası olarak IUPAC, element 102’ye verilen nobelyum ismini onayladı. Çoğunlukla kaşiflerin seçimlerine saygı göstermeyen 1994 isimlerine yönelik tepkiler nedeniyle 1995’te element 102’ye Rus fizikçi Georgy Flyorov’un isminden hareketle flerovyum ismi verildi ancak 1997’de bundan vazgeçilerek nobelyum ismi geri getirildi. Flerovyum ismi ise daha sonra başka bir elemente verildi.
İşte bu, Manhattan Projesi ve devamındaki teknolojiyle keşfedilen son 4 element; aynştaynyum, fermiyum, mendelevyum ve nobelyumun hikayesidir. Böylece 31. Bölümün de sonuna gelmiş olduk. Bir sonraki bölümde görüşmek üzere!
Kaynakça:
Albert Ghiorso, “Einsteinium and Fermium”, Chemical and Engineering News, 2003
Albert Ghiorso & G. Bernard Rossi & Bernard G. Harvey & Stanley G. Thompson, “Reactions of U-238 with Cyclotron-Produced Nitrogen Ions”, Physical Review, 1954
G. T. Seaborg & S.G. Thompson & B.G. Harvey & G.R. Choppin, “Chemical Properties of Elements 99 and 100”, Journal of the American Chemical Society, 1954
A. Ghiorso & S. Thompson & G. Higgins & G. Seaborg & M. Studier & P. Fields & S. Fried & H. Diamond & J. Mech & G. Pyle & J. Huizenga & A. Hirsch & W. Manning & C. Browne & H. Smith & R. Spence, “New Elements Einsteinium and Fermium, Atomic Numbers 99 and 100”, Physical Review, 1955
A. Ghiorso & B. Harvey & G. Choppin & S. Thompson & Glenn T. Seaborg, “New Element Mendelevium, Atomic Number 101”, Physical Review, 1955
Robert C. Barber & Norman N. Greenwood & Andrzej Z. Hrynkiewicz & Yves P. Jeannin & Marc Lefort & Mitsuo Sakai & Ivan M. Úlehla & Aaldert Hendrik Wapstra & Denys H. Wilkinson, “Discovery of the transfermium elements. Part II: Introduction to discovery profiles. Part III: Discovery profiles of the transfermium elements”, Pure and Applied Chemistry, 1993
Peter R. Fields & Arnold M. Friedman & John Milsted & Hugo Atterling & Wilhelm Forsling & Lennart W. Holm & Björn Åström, “Production of the New Element 102”, Physical Review, 1957
V. Karpenko, “The Discovery of Supposed New Elements: Two Centuries of Errors”, Ambix, 1980
0 Yorum