Steven Chu Kimdir?

Steven Chu, atomları lazer ışığıyla soğutup kontrol etmeyi sağlayan çalışmalarıyla 1997 Nobel Fizik Ödülü’nü kazanan Amerikalı fizikçidir.

Steven Chu kimdir? Bir atomu neredeyse hareketsiz hale getirmek mümkün olabilir mi? Steven Chu’nun bilim dünyasında tanınmasını sağlayan çalışmaların temelinde aslında bu soru vardı. Chu ve çalışma arkadaşları, lazer ışığından yararlanarak atomları olağanüstü düşük sıcaklıklara kadar soğutmayı ve hareketlerini kontrol etmeyi başardı. Bu çalışmalar modern atom fiziğinin gelişmesinde önemli bir dönüm noktası oldu.

Ancak Steven Chu’nun hayatı yalnızca laboratuvarlarla sınırlı kalmadı. Nobel ödüllü bir fizikçiyken enerji ve iklim konularına yöneldi, araştırma kurumlarının yönetiminde görev aldı ve daha sonra ABD Enerji Bakanı olarak bilim ile devlet yönetimini aynı kariyerde buluşturan dikkat çekici isimlerden biri oldu.

Steven Chu’nun Çocukluğu ve Eğitimi

28 Şubat 1948’de St. Louis, Missouri’de dünyaya gelen Steven Chu, eğitime büyük önem verilen Çin kökenli bir ailede büyüdü. Babası Ju-Chin Chu kimya mühendisliği alanında akademisyendi; annesi Li Ching-Chen ise ekonomi eğitimi almıştı. Ailesindeki akademik ortam, Chu’nun küçük yaşlardan itibaren bilim ve matematikle yakın ilişki kurmasında etkili oldu.

Çocukluğunda bir şeyleri söküp yeniden yapmak, modeller hazırlamak ve kimya deneyleriyle uğraşmak hoşuna gidiyordu. Ancak ilerleyen yıllarda onun asıl ilgisini çeken alan fizik oldu.

University of Rochester’da öğrenim gören Chu, 1970 yılında matematik ve fizik alanlarında lisans derecelerini aldı. Ardından doktora için University of California, Berkeley’e geçti. Başlangıçta teorik fiziğe ilgi duysa da laboratuvarda deney yapmanın kendisine daha uygun olduğunu fark ederek deneysel fiziğe yöneldi.

1976 yılında fizik doktorasını tamamladığında önünde akademik bir kariyer vardı. Fakat onu Nobel Ödülü’ne götürecek asıl çalışmalar birkaç yıl sonra başlayacaktı.

Bell Laboratuvarları ve Kariyerindeki Büyük Dönüm Noktası

Steven Chu, doktora sonrasında Berkeley’de çalışmalarına devam etti. 1978 yılında ise dönemin dünyanın en önemli bilim merkezlerinden biri olan Bell Laboratuvarları’na katıldı.

Bell Labs, bilim insanlarının uzun vadeli ve sıra dışı deneyler yapabilmesine imkân tanıyan özel bir araştırma ortamına sahipti. Chu burada atomlarla lazer ışığının etkileşimi üzerine yoğunlaştı.

Ortaya çıkan çalışmalar fizik açısından son derece önemliydi: Lazer ışığı yalnızca atomları gözlemlemek için değil, onların hareketlerini yavaşlatmak ve kontrol etmek için de kullanılabilirdi.

Lazerle Atom Soğutmak Ne Demek?

Bir maddenin sıcaklığını düşündüğümüzde genellikle termometrede gördüğümüz dereceyi aklımıza getiririz. Atom ölçeğinde ise sıcaklık aynı zamanda parçacıkların ne kadar hızlı hareket ettiğiyle ilişkilidir. Atomlar ne kadar hızlı hareket ediyorsa hassas biçimde incelenmeleri de o kadar zorlaşır.

Chu ve çalışma arkadaşları bu hareketi lazer ışığı kullanarak azaltmanın yollarını araştırdı.

Karşılıklı yönlerden gönderilen lazer ışınları uygun frekanslarda ayarlandığında hareket eden atomların hızını azaltabiliyordu. Atomlar giderek yavaşlıyor ve sanki yoğun bir sıvının içinde ilerliyormuş gibi davranmaya başlıyordu.

Bu yöntem bilim dünyasında “optical molasses” (optik pekmez) adıyla anıldı.

Chu ve ekibi atomları mutlak sıfıra son derece yakın sıcaklıklara kadar soğutmayı başardı. Böylece bilim insanlarının atomları çok daha uzun süre ve çok daha hassas biçimde inceleyebilmesinin önü açıldı.

Çalışmalar yalnızca soğutmayla kalmadı. Lazerler kullanılarak küçük parçacıkların tutulması ve hareket ettirilmesi üzerine yapılan araştırmalar, daha sonra optik cımbız olarak bilinen yöntemlerin gelişmesine de katkı sağladı.

1997 Nobel Fizik Ödülü

Yıllar süren bu çalışmalar Steven Chu’ya bilim dünyasının en önemli ödülünü getirdi.

1997 Nobel Fizik Ödülü, Steven Chu, Claude Cohen-Tannoudji ve William D. Phillips arasında paylaştırıldı. Ödül, atomların lazer ışığıyla soğutulması ve hapsedilmesine yönelik yöntemlerin geliştirilmesi nedeniyle verildi.

Bu tekniklerin önemi zaman içerisinde daha da belirginleşti. Lazerle soğutulan atomlar sayesinde çok hassas deneyler gerçekleştirilebildi; atom saatlerinden kuantum fiziğine kadar pek çok alanda yeni araştırmaların önü açıldı.

Steven Chu’nun Keşfi Ne İşe Yaradı?

Atomları kontrol edebilmek ilk bakışta yalnızca laboratuvar fizikçilerini ilgilendiren bir başarı gibi görünebilir. Oysa bu teknolojinin etkisi oldukça geniştir.

Lazer soğutma teknikleri çok hassas atom saatlerinin geliştirilmesine katkıda bulundu. Atom interferometreleri sayesinde yerçekimindeki son derece küçük değişikliklerin ölçülmesi mümkün hale geldi. Ultra soğuk atom çalışmaları ise kuantum dünyasının daha ayrıntılı biçimde incelenmesine olanak sağladı.

Chu’nun çalışmaları biyolojiye kadar uzandı. Optik yöntemlerden yararlanarak çok küçük biyolojik yapıların hareketlerini inceleyen araştırmalar yaptı. Böylece fizik ile biyoloji arasındaki sınırların giderek birbirine yaklaştığı yeni çalışma alanlarına katkıda bulundu.

Stanford Üniversitesi Yılları

Steven Chu, 1987 yılında Bell Labs’ten ayrılarak Stanford Üniversitesi’ne geçti. Burada fizik ve uygulamalı fizik profesörü olarak çalıştı.

Stanford yıllarında yalnızca atom fiziğine odaklanmadı. Biyoloji, fizik, mühendislik ve tıbbın birlikte çalışmasını teşvik eden disiplinlerarası projelerde görev aldı. Üniversitenin Bio-X girişiminin oluşumunda önemli rol oynadı.

Bu yaklaşım Steven Chu’nun bilim anlayışını da yansıtıyordu. Ona göre büyük bilimsel problemlerin çözümü her zaman tek bir uzmanlık alanının sınırları içerisinde bulunmuyordu.

Enerji Araştırmalarına Yönelmesi

Chu’nun kariyerindeki ikinci büyük değişim 2004 yılında gerçekleşti. Lawrence Berkeley National Laboratory direktörlüğüne getirildi.

Burada ilgisini giderek enerji sorunlarına yöneltti. Güneş enerjisi, biyoyakıtlar ve yenilenebilir enerji teknolojileri üzerine yürütülen araştırmaların geliştirilmesini destekledi.

Bir atom fizikçisinin enerji politikalarına yönelmesi ilk bakışta şaşırtıcı görülebilir. Fakat Chu, iklim ve enerji sorunlarını büyük ölçüde bilimsel ve teknolojik çözüm gerektiren problemler olarak görüyordu.

ABD Enerji Bakanlığı Dönemi

Steven Chu’nun kariyeri 2009 yılında laboratuvarların dışına taşındı. Barack Obama döneminde Amerika Birleşik Devletleri’nin 12. Enerji Bakanı olarak göreve başladı ve 2013 yılına kadar bu görevde kaldı.

Görev süresince yenilenebilir enerji, enerji verimliliği ve yeni enerji teknolojilerinin geliştirilmesine yönelik programlarla ilgilendi. Enerji alanındaki yüksek riskli ancak başarılı olması halinde büyük teknolojik değişimler yaratabilecek araştırmaları destekleyen ARPA-E de bu dönemin dikkat çeken girişimlerinden biri oldu.

Chu ayrıca farklı bilim dallarından araştırmacıları enerji problemleri üzerinde bir araya getiren çalışmaların geliştirilmesine destek verdi.

2010 yılında yaşanan Deepwater Horizon petrol sızıntısı sırasında da teknik çözüm çalışmalarında görev aldı.

Bakanlıktan Sonra Yeniden Bilime Döndü

2013 yılında Enerji Bakanlığı görevinden ayrılan Steven Chu, yeniden Stanford Üniversitesi’ne döndü.

Araştırmalarını yalnızca atom fiziğiyle sınırlandırmadı. Biyofizik, tıbbi görüntüleme, nanopartiküller, enerji depolama ve karbon yakalama gibi birbirinden farklı alanlarda çalışmalar yürüttü.

Bu yönüyle Steven Chu’nun kariyeri klasik bir fizikçi portresinden biraz farklıdır. Atomların hareketinden canlı hücrelere, enerji teknolojilerinden devlet yönetimine kadar oldukça geniş bir alanda bilimsel çalışmaların içinde yer aldı.

Onu bilim tarihinde önemli bir yere taşıyan çalışma ise değişmedi: Lazer ışığının atomları yalnızca aydınlatmak için değil, onları yavaşlatmak, tutmak ve kontrol etmek için de kullanılabileceğini gösteren öncü araştırmaları.