Fred Hoyle; Karbon-12'de 7.65 MeV Enerji Seviyesi, 1953 (7.65 MeV energy level in carbon-12)


1953'te İngiliz astronom Fred Hoyle, yaşamda gerekli olduğunu fark ettiği bir tahminde (12C'de özel bir durum) bulundu; çünkü o ve tüm yaşam vardı.

1930'larda Hans Bethe gibi bilim adamları, yıldızların enerjilerini atom çekirdeklerinin füzyonundan aldıklarını belirlemişlerdi; füzyon, protonları (hidrojen iyonları) helyum çekirdeklerine (alfa partikülleri), ardından bunların çiftlerini berilyum-8'e (8Be) dönüştürür.

Fred Hoyle
(1915 – 2001)

Bilim adamları bu işlemin ötesinde nitrojen, oksijen ve diğer çekirdeklerin karbon-12'den (12C) oluştuğunu bulmuşlardı. Ancak, kimse 12C'nin kararsız 8Be çekirdeğinden nasıl ortaya çıktığını bilmiyordu. Elementlerin yıldızların içinde yanarak veya Büyük Patlama'dan sonra ortaya çıkışlarının ‘tam yolu’ bir gizemdi; ancak 12C her yanımızdaydı.

Son derece kararsız 8Be çekirdekleri hızla iki alfa partikülüne dönüşürken, reaksiyonun olasılığı üretilen karbon miktarını açıklamak için çok düşük olduğu için, üç alfa parçacığının 12C oluşturmak üzere birleştiğini öne süren hesaplamalar göz ardı edilmiş gibi görünüyordu.

Ancak Hoyle, cesaretle 12C'de, temel durumunun 7.65 MeV üzerinde yeni bir enerji seviyesi öngördü. “Hoyle durumu” olarak bilinen bu uyarılmış 12C durumu, 8Be'nin bir alfa partikülüyle reaksiyona girmesiyle olması gereken doğru rezonanstaydı.

Hoyle durumu hemen hemen her zaman tekrar üç alfa parçacığına bozunurken, ortalama olarak 2421.3 bozunmada bir kez 12C'nin temel durumuna giderek fazladan enerjiyi gama ışınları olarak yayar. 12C atomları daha sonra ya oldukları gibi kalırlar ya da oksijen oluşturmak için bir alfa partikülü ile birleşirler, ve bu şekilde zincirde yukarıya doğru devam ederler. Yıldız bir süpernovada patladığında, karbon ve diğer çekirdekler soğuyarak atomlara dönüşür ve evreni doldurur.

Birkaç ay sonra, California Teknoloji Enstitüsü'nde Ward Wahling liderliğindeki bir deney grubu, 12C'yi etkilediklerinde nitrojen-14 bozunmasından alfa partikül spektrumunun magnetik analizini yaparak 7.68 ±0.03 MeV'de böyle bir 12C durumu buldu. Böylece Hoyle'un evrendeki en önemli unsurlardan birinin kökenini doğru bir şekilde tahmin ettiğini kanıtlamış oldu.


12C için, (a) açısl momentum – enerji sistematikleri, (b) düşük – yeleşim durumlarını gösteren kısmi seviye şeması (https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/639/1/012003/pdf)

 

https://physicsworld.com/a/the-10-greatest-predictions-in-physics/

6 Ocak 2022

 

GERİ (10 öngörü)