Süperiletkenlik 100 Yaşında

İnsanlık tarihi; özgürlüğü, demokrasiyi, hukuk devletini ve emeğin karşılığını arama tarihidir. Bilim tarihi ise doğanın ve maddenin sırlarını, davranışını deneyle, gözlemle, kuramla keşfetmenin, doğaya egemen olmanın tarihidir. Neden? Niçin, Nasıl? diye sormanın tarihidir. İnsanlık tarihi ve bilim tarihinin bu anlamda diyalektik bir paralelliği, bütünselliği toplumsal değişimlerin temel dinamiğidir. Yıl 1907; Hollanda Leiden Üniversitesi öğretim üyesi K.Onnes Helyumu sıvılaştırıyor? Bilim dünyasında yeni bir ufuk ve yeni bir heyecan başlıyor. Helyumun sıvılaştırılmasıyla maddeleri alçak sıcaklıklara soğutma potansiyeli ve sonuçta düşük sıcaklıklarda çok yönlü araştırma yapmak olanağı doğuyordu. Tarih 8 Nisan 1911; K.Onnes bu kez maddelerin alçak sıcaklıklardaki elektriksel dirençlerini merak ediyor. Sıvı Helyum ile deneylere başlıyor ve cıvada (Hg) elektriksel direnç kritik sıcaklık (Tc) olarak adlandırılan 4.2 Kelvin (K)?de yani (-268.8 oC) derecede sıfır olduğunu keşfediyor. 1911 yılından süperiletkenliğin ?mükemmel iletkenlik? özeliğinin keşfinden sonra savaş koşulları nedeniyle 1911-1935?lu yıllar arası çok fazla yol alınamaz. 1935 yılında süperiletkenliğin ikinci çok temel manyetik özelliği ?mükemmel diyamanyetik? karakteri keşfedilir. 1911 sonrası yapılan çalışmalar pek çok metal, bileşik ve alaşımın alçak sıcaklıklarda normal halden süperiletken hale geçerek dirençlerini kaybettikleri gösterilmiştir. Azotun sıvılaştırılması süperiletkenlik çalışmalarının yaygınlaşmasını sağlıyor ve 1986 sonrası ise seramik süperiletkenler olarak adlandırılan Yittriyum, Bizmut, Talyum, Civa tabanlı yüksek sıcaklık süperiletkenler araştırma dünyasına giriyor. Günümüzde en yüksek kritik sıcaklık HgBaCuO ailesinde Tc=164 K olarak rapor edilir.Süperiletken madde ne demektir? Fiziksel anlamı nedir? Çoğu yerde ?üstüniletkenlik? olarak tanımlanan bu olay katı madde içinde elektronların enerji kaybına uğramadan, bir dirençle karşılaşmadan özgürce hareket edebilmeleri olayıdır. Süperiletkenliğin keşfi fizikte bir devrimdir. Teknolojik pek çok karşılığı olan yeni bir çığır. Ancak alçak sıcaklıklarda karşımıza çıkan maddenin yeni bir durumudur. Sonuç; tıpta, enerji iletiminde, ulaşımda, iletişimde, bilişim teknolojisinde, insanlığın yaşam kalitesinde, çevre sağlığında ve pek çok alanda yeni ufuklar? İlköğretim, lise eğitimi alan tüm öğrenciler fen-fizik derslerinde (R=V/I) olarak formüle edilen direnç kavramıyla tanışırlar. Maddenin içindeki elektron hareketi, maddenin yapısını oluşturan iyon örgüleriyle, madde içindeki safsızlıklarla çarpışması sonucu engellenir. Elektron özgürce hareket edemez. Katı içinde çarpışa çarpışa yol alır. Elektronun özgürce hareket edememesi maddenin elektriksel direnci olarak adlandırılır. Böyle bir madde soğutularak süperiletken hale geldiğinde bu direnç sıfıra iner. Süperiletken durumda maddenin örgüsü elektronları engellemek yerine onların elektron çiftleri halinde adeta sörf yaparcasına hareketine katkı sağlar. Bunun uygulamadaki anlamı süperiletken bir maddede elektrik akımının ilke olarak kayıpsız akacağıdır. Süperiletkenlik hala gizemini korumaktadır. 1935?li yıllarda klasik London Teorisi ve sonra 1950-1960?lı yıllarda kuantum mekaniğinin devreye girmesiyle ortaya konan Ginzburg-Landau, BCS teorileri maddenin bu gizemli doğasını anlamaya yönelik önemli çalışmalar olarak bilim tarihinde yerini almıştır.Yıl 2011; Süperiletkenliğin keşfinin 100. Yıldönümü. Tüm dünyada bilimsel toplantılar yapılıyor ve 100 yılda bilim dünyasının aldığı yol ve geleceği konuşuluyor. Ülkemizde üniversiteleri süperiletkenlik konusunda uluslararası yayın dünyasına çok değerli katkılar yapmakta ve yaklaşık 10-15 üniversitedeki fizik bölümlerinde süperiletkenlik araştırma laboratuarları kurulmuştur. Süperiletkenlik çalışmaları Katıhal Fiziğinin üzerinde çok çalışılan bir dalı haline gelmiştir. 29 Nisan 2011 tarihinde Ankara Üniversitesi?nde ?Süperiletkenliğin 100. Yılı? adlı bilimsel bir toplantı düzenlenmiştir. Toplantı açılış konuşmasını yapan AÜ. Rektörü Prof. Dr. Cemal Taluğ, “Kısa süre sonra Ulusal Süperiletkenlik Araştırma Laboratuvarının temelini atma aşmasına geleceğiz” diyerek üniversite olarak konuya verdikleri önemi ifade etmişlerdir. Yine Karadeniz Teknik Üniversitesi Fizik Bölümü süperiletkenliğin ilk keşfedildiği gün olan 8 Nisan günü Trabzon?da ?Süperiletkenliğin 100. Yılı? adlı bir toplantı düzenleyerek ülkede ve dünyada bu alanda yapılan çalışmalar değerlendirilmiştir. İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü (İYTE) Fizik Bölümü 3-6 Temmuz 2011 tarihleri arasında ?5. Ulusal Süperiletkenlik Sempozyumu? ev sahipliği yapacak. Bu sempozyumda Yüksek hızlı Maglev Trenlerinden, kuantum limitli sensörlere, yüksek verimli elektrik motorlarından, süper hızlı bilgisayarlara kadar geniş bir yelpazedeki ileri teknolojilerde uygulama alanı bulan süperiletkenlerle ilgili ulusal düzeyde yapılan bilimsel çalışmalar tartışılacaktır. 4 Temmuz 2011 günü düzenlenecek bir panel ile de son 100 yılın çalışmaları değerlendirilecektir.Bu hafta ülkenin eğitim, kültür, politika, sanat, edebiyat gündemi yerine 1989?dan beri yol arkadaşım olan çalışma alanımla ilgili 100. Yıl kutlamasını ve maddenin süperiletken davranışını yazmayı amaçladım. 1989 yılında çok zor koşullarda başladığım ve ancak iki yıl sonra sıfır dirençli bir süperiletken madde ürettiğimde kendimi iki gün kutlama törenlerine kattığım 22 yıllık çalışma konumu, okurlarımla paylaşmak istedim. Dilerim ki oda sıcaklığında bir süperiletken malzeme üretilerek ?hızlı trenler ve MR cihazlar ? olarak günümüzde yaygın karşılık bulan çalışmalar yeni bir teknolojik devrimle insanlığa güzellikler ve zenginlikler katar.