Gezegenlerin merkezinde olağanüstü koşullar bulunuyor: Binlerce derecelik sıcaklıklar, atmosfer basıncından bir milyon kat daha büyük basınçlar… Dolayısıyla gezegenler, yalnızca sınırlı bir dereceye kadar doğrudan keşfedilebiliyorlar. Bu yüzden uzman camiası, karmaşık deneyler kullanarak bu olağanüstü koşulların eşdeğer halini yeniden oluşturmaya çalışıyor. Dresden-Rossendorf Helmholtz Araştırma Merkezi’nin (HZDR) de içerisinde bulunduğu uluslararası bir araştırma takımı, yerleşik bir ölçüm yöntemini söz konusu olağanüstü koşullara uyarlayıp başarılı şekilde test etmiş: Dünyanın en kuvvetli X-ışını lazerini kullanan araştırma takımı, karbon elementine ve onun kimyasal özelliklerine daha yakından bakmayı başarmış. Physics of Plasmas bülteninde yayımlanan bu yeni yöntem, güneş sistemimizin hem içindeki hem de dışındaki gezegenlerin iç kısımlarına dair yeni tespitler sunma potansiyeli taşıyor.
Isı hayal edilemezken, basınç ise devasa: Jüpiter veya Satürn’ün iç kısımlarındaki koşullar, oralarda bulunan maddenin olağan dışı bir hal sergilemesini sağlıyor; bu maddeler bir metal kadar yoğunken, aynı zamanda bir plazma gibi elektrik yükü taşıyor. Rostock Üniversitesi profesör ve HZDR’de fizikçi olan Dominik Kraus, “Bu hali sıcak yoğun madde şeklinde adlandırıyoruz” diyor. “Katı madde ile plazma arasındaki bir geçiş hali. Gezegenlerin iç kısımlarında bulunuyor fakat Dünya’da da kısa süreliğine meydana gelebiliyor; mesela gök taşlarının çarptığı sırada olduğu gibi.” Maddenin bu halininin laboratuvarda her türlü detay ile incelenmesi, örneğin bir numuneye kuvvetli lazer ışıkları göndermek ve onu göz açıp kapayıncaya kadar kısa bir sürede ısıtıp yoğunlaştırmak gibi karmaşık süreçleri kapsıyor.
Peki bu sıcak yoğun maddenin kimyasal özellikleri gerçekte neye benziyor? Mevcut yöntemler, şimdiye kadar bu soruya tatmin edici cevaplar sunmamış. Bu sebeple altı farklı ülkeden bilim insanının yer aldığı bir araştırma takımı, dünyadaki en kuvvetli X-ışını lazeri olan Hamburg’taki Avrupa XFEL cihazına dayalı yeni bir yöntem geliştirmiş. Bir kilometre uzunluğundaki bir hızlandırıcıda son derece kısa, yoğun X-ışını darbeleri üretilmiş. HZDR Radyasyon Fiziği Enstitüsünde çalışan baş yazar Katya Voigt, “Bu darbeleri ince karbon yapraklara yönlendirdik” diyor. “Bu yapraklar grafitten veya elmaslardan meydana geliyor.” Söz konusu yapraklarda, X-ışınlarının ufak bir kısmı elektronlara ve onların yakın çevresine dağılmış. En önemli şey ise dağılan bu ışınların, karbon atomlarının çevreleriyle ne tür bir kimyasal bağ oluşturduğunu ortaya çıkarabilmesi.
Kaynak: Dresden-Rossendorf Helmholtz Araştırma Merkezi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
