BECQUEREL, Henri (1852-1908)
Fransız fizikçi. Doğal radyoaktifliği ve bu radyoaktifliğe bağlı ışımanın özelliklerini keşfederek nükleer fiziğin doğuşunu hazırlamıştır.
Antoine-Henri Becquerel 15 Aralık 1852’de Paris’te doğdu. Kuşaklar boyunca bilim adamı ve öğretim üyesi yetiştirmiş bir ailenin çocuğudur. Elektrokimya alanındaki çalışmalarıyla tanınan büyükbabası da, ülkesinde deneysel fiziğin gelişmesine katkıda bulunan babası da Fransız Bilimler Akademisi üyesiydi. Büyükbaba Antoine-Cesar Becquerel (1788-1878) piezoelektrik olayını incelemiş, platin vepalladyumlu bir termoelektrik pil yapmış ve Paris’teki Museum National d’Histoire Naturelle’de 1838’de kurulan uygulamalı fizik kürsüsünün ilk profesörü olmuştu. Becquerel ailesinin bireyleri, büyükbaba Antoine-Cesar’dan başlayarak Antoine-Henri’nin oğlu Jean Becquerel’e dek dört kuşak boyunca bu görevi birbirlerinden devraldılar. Antoine-Henri’nin babası Alexandre-Edmond Becquerel (1820-1891) de, öğretim görevinin yanı sıra elektrik ve güneş ışığının tayf özellikleri, fotokimya, elektrokimya ve manyetik olaylar üzerinde araştırmalar yapmıştır.
Museum’daki profesörler evinde doğan, yaşadığı bu ortamın etkisiyle ve babasının deneylerine duyduğu derin ilgi nedeniyle küçük yaşta bilimsel araştırmaya yönelen Becquerel, 1872’de Ecole Polytechnique’ te öğrenime başladı. İki yıl sonra Ecole des Ponts et Chaussees’ye geçerek,1877’de bu okuldan mühendislik diplomasını aldı. Becquerel’in özel yaşamındaki en önemli dönüm noktaları, gençlik yıllarındaki dört yıllık bir döneme rastlar. 1874’te Ecole Polytechnique’ ten ayrıldığı yıl, gene Akademi üyesi bir fizik profesörünün kızı olan Lucie-Zoe-Marie Jamin ile evlenmişti. Ertesi yıl optik konusunda deneylere girişerek ilk bilimsel araştırmalarına başladı. 1876’da Ecole Polytechnique’te okutman olarak öğretmenlik mesleğine ilk adımını attığında ise, henüz Ecole des Ponts et Chaussees’de öğrenciydi. Ertesi yıl okulu bitirir bitirmez Köprü ve Yollar İdaresi’ne mühendis olarak girdi. 1878’in Ocak, ayında büyükbabası, Mart’ta, oğulları Jean’m doğumundan kısa bir süre sonra da karısı öldü. Aynı yıl, büyükbabasının ölümü üzerine Museum’daki fizik kürsüsünün başına babası getirilince, ondan boşalan asistanlık görevini de Henri Becquerel devraldı ve tüm yaşamı boyunça Köprü ve Yollar İdaresi, Ecole Polytechnique ve Museum National d’Histoire Naturelle’deki bu üç görevi birlikte sürdürdü.
1888’de, ışığın polarılmasına ve kristallerce soğu-rulmasma ilişkin çalışmasıyla Paris Fen Fakültesinden doktorasını alan Lecquerel, ertesi yıl Fransız Bilimler Akademisi’ne üye seçildi. 1890’da ikinci evliliğini yaptı ve iki yıl sonra Museum National d’Histoire Naturelle ile Conservatoire National des Arts et Metiers’de babasının ölümüyle boşalan iki kürsüde fizik profesörlüğüne atandı. 1894’te Köprü ve Yollar İdaresi’nde baş mühendisliğe yükseltildi, 1895’te de Ecole Polytechnique’te fizik profesörlüğüne getirildi. Böylece, doğal radyoaktiflik üzerinde çalışmaya başladığı 1896 yılında, Paris’in üç büyük eğitim kurumunda birden ders veriyordu. 1908’de Bilimler Akademisi’nin başkanlığına, aynı yılın Temmuz ayında da daimi sekreterliğine getirilen Becque-rel, kısa bir süre sonra, 25 Ağustos 1908’de, kayınpederinin Atlas Okyanusu kıyısında küçük bir plaj ve balıkçı kasabası olan Le Croisic’teki (Loire-Atlantique) evinde öldü.
Doğal radyoaktifliğin keşfi
Doğal radyoaktifliğin keşfine yol açan çalışmaları nedeniyle, 1903 Nobel Fizik Ödülü’nü Pierre ve Marie Curie ile bölüşen Becquerel, ayrıca Londra’daki Royal Society, Berlin Krallık Akademisi, İtalyan Akademisi gibi pek çok yabancı bilim kuruluşuna üye seçilmiş, 1900’de Legion d’honneur madalyasıyla ödüllendirilmiştir.
Daha öğrenciliği sırasında, 1875’te başladığı ilk deneysel çalışmalarını optik konusunda yoğunlaştıran Becquerel, önceleri ışığın polarılmasını ve polarma düzleminin manyetik alanların etkisi altında dönmesini incelemişti. Sonradan, 1886’dan başlayarak, doktora çalışmasında ışığın kristallerce soğurulmasını, özellikle de soğurulmanm polarma düzlemiyle ve ışığın kristal içindeki yayılma doğrultusuyla ilişkisini konu aldı. Doktora tezinden sonra, yoğun öğretim görevi nedeniyle araştırmalarına eskisi kadar zaman ayıra-mayan Becquerel’in, önceki tüm çalışmalarını gölgede bırakan en önemli buluşu, kuşkusuz 1896’da doğal radyoaktiflik olayını keşfetmesidir. Becquerel’i bu araştırmaya yönelten Henri Poincare olmuştur. O yılın başlarında Röntgen, havası boşaltılmış tüplerdeki elektrik yükü boşalımının, tüpün çeperlerinde bir ışıldamaya yol açtığını ve niteliği anlaşılamayan bir ışın yaydığını bulmuş, bu ışınlara da “X ışını” adım vermişti. Poincare Becquerel’e, X ışınlarıyla doğal ışıldama arasında bir ilişki olup olmadığını araştırmasını önerdi. Gerçekten de Becquerel’in babası,-gelen ışığı soğurarak dalgaboyu daha büyük ışınlar halinde yeniden yayınlayan maddelerin flüorışı, fosforışı gibi doğal ışıldama özellikleriyle yakından ilgilenmişti. Bu nedenle, Röntgen’in buluşu, belki bütün fizikçilerden çok Becquerel’in ilgisini çekti.
Babasının hemen tüm deneylerine katılan ve onun laboratuvarındaki bazı uranyum tuzlarının ışığa tutulduktan sonra değişik renkte bir ışık yaydığını hatırlayan Becquerel, Poincare’nin de önerisiyle, flüorışıl bir maddenin X ışınları yayıp yaymayacağım araştırmaya başladı. Röntgen buluşunu açıklamak için, bir elin X ışınlarıyla çekilmiş fotoğrafını Fransız Bilimler Akademisi’ne de göndermiş ve Becquerel bu ışınların maddeden geçme (girim) gücünün görünür ışıkla, hatta morötesi ışıkla ölçülemeyecek derecede yüksek olduğunu görmüştü. Bu bilgilerin ışığında, flüorışıl bir maddenin X ışınları yayıp yaymadığım sınamanın en kestirme yolu ışıldayan cevherlerden birini maddesel bir engelin önüne koyarak, yayılan ışığın maddeden geçip geçmediğini araştırmaktı. Becquerel de, bir fotoğraf filmini ışık geçirmeyen siyah kağıtlara sarıp, üzerine babasının flüorışıl kristallerinden birini, potasyum uranil sülfatı yerleştirerek bir-kaç gün güneş ışığında bıraktı. Böylece, üzerine güneş ışığı vuran kristal flüorışı duruma geçecek, eğer flüorışı yayına X ışınları da eşlik ediyorsa, siyah kâğıttan kolayca geçen bu ışınlar fotoğraf filmini etkileyecekti. Gerçekten de olay Becquerel’in düşündüğü gibi oldu ve fizikçi, görünür ışık almayan fotoğraf filminin uranyum tuzundan yayılan ışıldama nedeniyle karardığını, Şubat ayı içinde Akademi’ye sunduğu bir bildiriyle açıkladı.
Uranyum ışıması üzerine deneyler
Birkaç hafta sonra, deney sonuçlarım ışıksız ortamda da sınamak için bu kez hem fotoğraf filmini, hem uranyum tuzunu ışık geçirmez kağıtlara sardığında, hiç beklemediği bir sonuçla karşılaştı: film, önceki deneyden daha da çok kararmıştı. Demek ki olay, Becquerel’in sandığı gibi güneş ışınlarına, hatta herhangi bir dış enerji kaynağına bağlı değildi. Üstelik, uranyum tuzu ile film’ arasına yerleştirdiği alüminyum levhalar da filmin kararmasını engelleyemiyordu; öyleyse X ışınlarından çok daha güçlü bir ışıma söz konusuydu. Başka uranyum bileşikleriyle de aynı deneyi yinelediğinde, ışıldamayan uranyum tuzlarının bile filmi etkilediğini, buna karşılık bileşiminde uranyum bulunmayan flüorışıl kristallerin aynı sonucu vermediğini gördü. Katıksız uranyum metalinde ise, ışımanın girim gücü bileşiklerinkinden çok daha yüksekti. Sonuçta, bu ışımanın uranyum atomunun bir özelliği olduğundan kuşkusu kalmamıştı. Uranyumun, herhangi bir dış etkenle uyarılmaksızın kendiliğinden yaydığı bu ışınlara “Becquerel ışınları” adı verildi. Becquerel’in çalışmalarını yakından izleyen Curie’ler, kısa bir süre sonra, uranyum dışındaki bazı atomların da (örneğin toryumun) aynı türden bir ışıma yaydığını keşfettiler ve araştırmaları, aynı özelliği gösteren radyum, polonyum gibi uranyumötesi yeni elementlerin bulunmasıyla sonuçlandı. Böylece, dar anlamda uranyum atomunun değil, kendiliğinden etkin duruma geçen bazı element atomlarının ortak özelliği olan bu ışımaya, Curie’lerin önerisiyle doğal radyoaktiflik adı verildi.
Becquerel’in doğal radyoaktiflik olayını keşfetmesi fizikte çığır açacak nitelikte bir olaydı. Röntgen1 in bulduğu uyarılmış ışıma olayının, ışıldayan tüm maddeler için geçerli olup olmadığını araştırmak üzere işe başlayan Becquerel, ilk aşamada bu radyoaktifliğin güneş, ışık, elektrik ya da ısı gibi o zamana değin bilinen türden herhangi bir enerji kaynağına bağlı olmadığını kanıtladı. Bu da, nükleer enerji gibi yeni bir enerji kaynağının varlığını gündeme getirdi.
Bir süre ara verdikten sonra radyoaktiflik üzerindeki çalışmalarına yeniden başlayan Becquerel, 1899’un sonlarına doğru, bu ışınların hem elektrik, hem de manyetik alanlarda saptığını, dolayısıyla elektrik yüklü parçacıklardan oluştuğunu göstererek X ışınlarından değişik olduğunu bir kez daha kanıtlamış oluyordu. İki yıl kadar önce Thomson’un katot ışınları üzerinde yaptığı deneyleri radyum ışıması üzerinde yineleyerek, bu ışınların eksi yüklü taneciklerden (elektronlardan) oluştuğunu, üstelik maddeden geçme özelliğinin, çevresindeki elektrik yüklü maddelerin yükünü boşaltmasından ileri geldiğini gösterdi. Ertesi yıl da radyoaktifliğini yitiren uranyum tuzlarının bir süre sonra bu özelliği yeniden kazandığını, dolayısıyla radyoaktif ışımanın zamanla değişmeyen kalıcı bir özellik olduğunu kanıtlayarak ilk kez radyoaktif dönüşüm olayına dikkati çekti. Ardından Rutherford ve Soddy’nin bu konudaki araştırmalarından doğan dönüşüm kuramı da, Becquerel’in deneysel çalışmalarıyla açılan yolda radyoaktifliğin kuramsal bir temele oturtulmasını sağladı.
Radyoaktif ışın türleri
Daha sonra Becquerel, Marie ve Pierre Curie, Meyer ve Rutherford’un ortak çalışmalarıyla, doğal radyoaktifliğe bağlı ışımada alfa (α), beta (β) ve gamma (γ) ışını diye adlandırılan üç tür ışımanın söz konusu olduğu, α ışınlarının artı yüklü ağır parçacıklardan oluştuğu, β ışınlarının eksi yüklü ve katot ışınlarıyla aynı yapıda, γ ışınlarının ise X ışınları gibi yüksüz, ancak girim gücünün çok daha yüksek olduğu anlaşıldı.
Bütün bu bulgular, hangi elementin hangi ışınları yaydığı, bu ışınların başka elementler üzerindeki etkileri, ışıma enerjisinin kaynağı gibi konular üzerinde hızla yoğunlaşan bir araştırma programım başlatmış, bunun sonucunda 1896’dan 1908’e değin uzanan on iki yıl gibi kısa bir sürede atomun yapısı ve atom çekirdeğinin özellikleri anlaşılmış, yeni elemetler ve yapay radyoaktiflik keşfedilmiş, çığ gibi büyüyen bu deneysel bulgular kuramsal gelişmeleri de beraberinde getirerek çağdaş fizikte devrim yaratmıştır. Çağdaş atom anlayışı, nükleer etkileşmeler, madde ve ışıma etkileşmesi, nükleer enerji ve her elementin kendine özgü bir ışıma yayma özelliğinin anlaşılması, tümüyle Becquerel’in buluşundan kaynaklanmıştır.
Becquerel’in uyguladığı deneysel tekniklerden çoğu (ışımanın filmler üzerindeki etkisi, elektrik ve manyetik alanlardaki özellikleri, ışımanın maddeyle etkileşmesi, girim gücü) bugün de temel parçacık fiziğinde geçerliliğini korumaktadır.
Araştırmalarını genellikle deneye ve gözleme dayandıran, kuramsal çıkış noktalarından elinden geldiğince kaçman Becquerel’in en güçlü yönü, gözlem sonuçlarını büyük bir titizlikle inceleyip değerlendirmeye koyarak, araştırmalarını buna göre yönlendirmeyi bilmesidir. Kristallerden yayılan ışıldamada X ışınlarını ararken, uranyumun doğal radyoaktiflik özelliğini bulabilmesi de bunun en güzel kanıtıdır.
• YAPITLAR (başlıca): “Recherchıes sur une propriete nouvelle de la matiere. Activite radiante spontanee ou radioactivite de la matiere”, Memoires de I’Âcademıe des Sciences, 46, 1903, (“Maddenin Yeni Bir Özelliği Üstüne Araştırmalar. Maddenin Kendiliğinden Işıma Etkinliği ya da Radyoaktifliği”).
• KAYNAKLAR: L. Badash, “Henri Becquerel and the Discovery of Radioactivity”, Archives Internationales d’Histoire des Sciences, XVIII, 1965; O. Lodge, “Becque-rel Memorıal Lecture”, Journal of the Chemical Society, CI, 1912; A. Ranc, Henri Becquerel et la decouverte de la radioactivite, 1946; A. Romer, The Discovery of Radioactivity and Transmutatıon, 1964.