Yaşamın gizemini çözme süreci bilim insanlarınca aralıksız olarak sürdürülürken, yeni çalışmalar yaşamı anlamamıza yardımcı oluyor. Bu yıl fizik ve kimya nobel ödülleri dikkat çekici
K. Bülent Ongun
Nobel ödülleri, dinamit ve daha başka birçok patlayıcıların mucidi, kimyacı, mühendis ve silah imalatçısı olan dönemin en zengin kapitalistlerinden İsveçli Alfred Nobel’in vasiyetine dayanıyor. Alfred Nobel’in kardeşinin ölmesi, Alfred Nobel öldü olarak yayılması sonrası bir Fransız gazetesinde “Le marchand de la mort est mort” (ölüm taciri öldü) başlığı atılırken devamında, “İnsanları daha önce görülmemiş hızda öldürmenin yollarını keşfederek zengin olan Dr. Alfred Nobel dün öldü” haberini okuyan Alfred Nobel, öldüğünde arkasından neler söyleneceğini gördüğü ve bunun üzerine vasiyetine ekleme yaptığı bir rivayete olarak aktarılmakta. İlk vasiyetinde, mirasının tamamına yakınını (yüzde 94) fizik, kimya, tıp, edebiyat, ekonomi başlıklarında ödüller verilmesini içerirken, sonradan eklediği iddia edilen barış ödülü, alanlarında insanlığa en büyük hizmetleri etmiş kişi ve kurumlara verilmek üzere vakfettiği belirtilmekte.
Fizik ve kimya ödülleri!
Her yıl Nobel Barış Ödülü tartışma ve eleştirilere konu olurken, 2025 Barış Ödülü’ne ABD tarafından Madura’ya yapılan darbe sonrası başa geçen ve ABD’ye teslim olmuş Venezuela’dan Maria Corina Machado’yu layık görülümesi tepki çekmişti. Her yıl verilen ekonomi ödülleri ise kapitalizmin sürdürülebilir kılınmasına hizmet edenlere verilirken, kimya ve fizik ödülleri ise yaşamı anlamamızı ve geleceği görmemizi sağlayan içeriklerle öne çıkıyor. Bu yıl Nobel Fizik Ödülü “IceCube Nötrino Gözlemevi’ne belirleyici katkıları ve astrofizik kökenli yüksek enerjili nötrinoların keşfi” ile Belçikalı fizikçi Francis Halzen’e verildi. Kimya ödülü ise yaşamın asimetrisine ilişkin kimyasal gizeme çözüm getiren çalışmalarıyla Fransız bilim insanı Henri B. Kagan ve Japon bilim insanı Kenso Soai’a verildi.
Hayalet parçacıklar
Fizik ödülünün arkasında yaklaşık 40 yıl önceye dayanan bir fikir olan ve evrenin en şiddetli olaylarını görmek için teleskobu gökyüzüne çevirmek yerine, Antarktika buzunun 2,5 kilometre altına binlerce ışık sensörü gömmek olduğu Reuters’te yer aldı. Bu fikir, bugün evrenin en temel olaylarından birini, nötrinolar olarak da bilinen hayalet parçacıkları gözlenmesini sağlıyor. Nötrinolar evrendeki en bol temel parçacıklardan. Elektrik yükleri yok, kütleleri son derece küçük ve diğer maddelerle çok zayıf etkileşiyorlar. Her saniye Güneş’ten gelen trilyonlarca nötrino vücudumuzdan geçip gidiyor ve neredeyse hiçbiri vücudumuzdaki atomlarla etkileşmiyor. Dünya’nın tamamı bile nötrinolar için büyük ölçüde saydam. Bir nötrino gezegenin bir tarafından girip diğer tarafından hiçbir şeye çarpmadan çıkabiliyor. Bu yüzden hayalet parçacıklar diye de anılıyorlar. Bu özellik onları yakalamayı son derece zorlaştırıyor.
Nötrinoların bıraktığı iz
Nobel Ödülü’nü Francis Halzen’e getiren ‘IceCube’un yaptığı da nötrinonun geride bıraktığı izi görmek oldu. Zira nadiren de olsa bir nötrino buzun içindeki bir atom çekirdeğiyle etkileşiyor. Bu etkileşim sonucunda “müon” gibi elektrik yüklü ikincil parçacıklar oluşabiliyor. Bu parçacık buzun içinde hareket ederken “Cherenkov ışıması” adı verilen karakteristik, çoğunlukla mavi bir ışık parlaması yaratıyor. IceCube sensörleri ışığın hangi sensöre, hangi anda ulaştığını kaydediyor. Bilgisayarlar bu zamanlama ve ışık deseninden parçacığın yönünü ve enerjisini hesaplıyor.
1 milyar ton buz izleniyor
Nötrino teleskobu fikrini Halzen icat etmedi. 1960’lardan itibaren fizikçiler dev su kütlelerini nötrino dedektörü olarak kullanmayı düşünüyordu. 1991’de Nature’da yayımlanan bir çalışmada Halzen ve meslektaşları buz içine yerleştirilen fotodedektörlerle kozmik ışınların oluşturduğu müonların Cherenkov ışığının gerçekten ölçülebileceğini gösterdi. İlk denemeler Grönland’da yapıldı. Ardından 1993-1994’te Güney Kutbu’na sensörler yerleştirilmeye başlandı. Araştırmacılar 1500 metrenin altındaki saydam buza kadar indi. 1999’da IceCube ekibi ABD Ulusal Bilim Vakfı’na 67 sayfalık bir teklif sundu: Bir kilometreküp Antarktika buzunu parçacık dedektörüne dönüştürmek. Burada baş araştırmacı Francis Halzen’di. Bugün IceCube’da 86 dikey hat üzerinde 5 bin 160 dijital optik sensör yer alıyor. Sensörler 1.450 ila 2 bin 450 metre derinlikte. Dedektörün toplam hacmi de yaklaşık 1 kilometreküp. Yani yaklaşık bir milyar ton buz, fiilen bilimsel cihazın bir parçası.
Kimyasal gizem
Araştırmacılar, doğanın bir molekülün ayna görüntüsü olan versiyonu yerine doğru versiyonunu nasıl ürettiğini keşfetti. Örneğin proteinlerin yapı taşları olan amino asit molekülleri, birbirinin ayna görüntüsü olan iki farklı biçimde bulunuyor. Ancak gezegenimizdeki canlı organizmalar bu biçimlerden yalnızca biriyle işlevlerini sürdürebiliyor. Nobel ödüllü bilim insanları da şu soruya yanıt verdi: Yaşam neden birbirinin ayna görüntüsü olan bu moleküllerden yalnızca birini tercih ediyor Organik kimyada bu özellik “kiralite” olarak biliniyor. Kiral moleküllerin sağ ve sol biçimleri bulunuyor. Bunu ellerimize benzetebiliriz: Ellerimiz birbirinin aynısı değil ancak biri diğerinin ayna görüntüsü.
Kiralite gizemi
Doğa işlevini sürdürebilmek için ihtiyaç duyduğu versiyonu neredeyse yalnızca tek başına üretirken, laboratuvarda gerçekleştirilen kimyasal tepkimeler genellikle sol ve sağ biçimli moleküllerin yüzde 50’şer oranında bulunduğu bir karışım ortaya çıkarıyor. İlaç üretimi söz konusu olduğunda bu durum özellikle önem taşıyor. Çünkü molekülün her bir versiyonu vücudumuzla etkileşime girdiğinde farklı davranıyor. Dolayısıyla bir versiyon hastalıkla mücadele eden özelliklere sahip olabilirken, diğeri hiçbir etki göstermeyebiliyor ya da zarar bile verebiliyor. Henri Kagan ve Kenso Soai, kiralite gizemini çözerek, kimyasal tepkimelerin bir molekülün istenen biçimini çok daha fazla üretecek şekilde nasıl tasarlanabileceğini ortaya koydu.
Kimyasal tepkimeler
Nobel Kimya Komitesi Başkanı Heiner Linke, “Henri Kagan ve Kenso Soai, yüz yılı aşkın süredir çözülemeyen kimyasal bir gizeme, yani homokiralitenin, bir molekülün doğru biçiminin seçici olarak üretilmesinin, kendiliğinden nasıl ortaya çıkabildiği sorusuna çözüm getirdi. Geliştirdikleri kimyasal tepkimeler olağanüstü” dedi. Université Paris-Sud’da görev yapan Henri Kagan, 1986’da kimyasal tepkimeleri yönlendirmek için yeni bir yöntem keşfetti. Bu yöntem sayesinde birbirinin ayna görüntüsü olan iki molekül biçiminden birini, daha önce mümkün olduğu düşünülenden çok daha yüksek oranda üretmeyi başardı.
‘Hiç kimse bunu başaramamıştı’
Tokyo Bilim Üniversitesi’nden Kenso Soai ise 1995’te bu çalışmayı bir adım ileri taşıdı. Nature dergisinde yayımladığı bilimsel makalede, yalnızca organik bir molekülün istenen biçimini üretme potansiyeline sahip ilk kimyasal tepkimeyi anlattı. Soai, 2003’te sonunda iki olası ayna görüntüsünden yalnızca birinin oluştuğu bir tepkimeyi kontrol etmeyi başardı. Nobel Komitesi açıklamasında, “Yaşamın kendisi dışında, daha önce hiç kimse bunu başaramamıştı” dedi.
