Alexander Müller Kimdir?

Fizik dünyasında önemli bir yere sahip olan K. Alexander Müller kimdir, neler yapmıştır, keşifleri nelerdir? Seramik malzemelerde yüksek sıcaklık süper iletkenliğini keşfederek fizik dünyasında devrim yaratan, 1987 yılında Nobel Fizik Ödülü’nü kazanan İsviçreli fizikçidir.

Georg Bednorz ile birlikte yaptığı bu buluş, o güne kadar 23 Kelvin’de (yaklaşık -250°C) takılıp kalmış olan süperiletkenlik sıcaklık rekorunu 35 Kelvin’e (-238°C) çıkarmış ve bambaşka bir çağın kapılarını aralamıştır.

Müller, bu çalışmasıyla yalnızca yeni bir süperiletken malzeme sınıfı keşfetmekle kalmamış, aynı zamanda yüksek sıcaklık süperiletkenliği (High-Tc) olarak bilinen araştırma dalının doğmasına öncülük etmiştir. Onun ve Bednorz’ın keşfinin ardından tüm dünyadaki laboratuvarlar, sıvı azot sıcaklığının (77 K) üzerinde çalışan süperiletken malzemeler bulmak için adeta bir yarışa girmiştir.

Bu yarış, kısa sürede meyvesini vermiş ve 93 Kelvin’de ( -180°C) çalışan YBCO gibi malzemelerin keşfiyle süperiletkenlik araştırmaları hız kazanmıştır. Müller’in çalışmaları sayesinde, daha önce sadece pahalı sıvı helyum ile ulaşılabilen süperiletkenlik, daha ekonomik olan sıvı azot ile sağlanabilir hale gelmiş, bu da enerji iletiminden manyetik levitasyon teknolojilerine kadar birçok alanda uygulama umutlarını artırmıştır.

K. Alexander Müller Biyografisi

Karl Alexander Müller, 20 Nisan 1927 tarihinde İsviçre’nin Basel şehrinde dünyaya gelmiştir. Doğduktan hemen sonra ailesi, babasının müzik eğitimi alması için Avusturya’nın Salzburg kentine taşınmıştır. Babası Paul Müller ve annesi Irma (kızlık soyadı Feigenbaum) olan Müller’in annesi Yahudi kökenlidir. Babasının müzik eğitiminin ardından, önce Dornach’a, ardından İsviçre’nin İtalyanca konuşulan bölgesi Lugano’ya taşınmış ve burada okula gitmiş, bu sayede İtalyancayı akıcı bir şekilde öğrenmiştir.

Müller, 11 yaşındayken annesini kaybetmiş ve bu kaybın ardından doğu İsviçre’de bir dağ vadisinde bulunan Schiers’teki Evanjelik Koleji’ne gönderilmiştir. 1938’den 1945’e kadar burada kalan Müller, yedi yıl süren bu lise eğitimini lisans derecesi (Matura) alarak tamamlamıştır. Bu dönem, II. Dünya Savaşı’nın tamamına denk gelmiş ve tarafsız bir ülkede olmalarına rağmen savaşın yankılarını yakından takip etmişlerdir.

Schiers’teki kolej yılları, onun kariyeri için büyük önem taşımaktadır. Boş zamanlarında radyo kurmaya merak saran Müller, elektrik mühendisi olmayı çok istemiştir. Ancak kimya öğretmeni Dr. Saurer, onun yeteneklerini görerek fizik okuması konusunda onu ikna etmiştir. 1945’te mezun olduktan sonra İsviçre ordusundaki temel askerlik eğitimini tamamlayan Müller, Zürih’teki ünlü İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü’ne (ETH Zürich) kaydolmuştur.

ETH Zürih Yılları ve Akademik Gelişimi

Müller, ETH Zürih’e kaydolduğunda, “atom bombası dönemi” olarak adlandırılan büyük bir öğrenci grubunun içinde yer almıştır. Nükleer silahların kullanılması, birçok öğrenciyi nükleer fiziğe yönlendirmiştir. Temel fizik dersini, etkileyici deney gösterileriyle ünlü olan Paul Scherrer vermiştir. Müller, ilerleyen dönemlerde ise efsanevi fizikçi Wolfgang Pauli’nin derslerine katılmış ve sınavlarına girmiştir. Pauli’nin doğaya ve insana dair derin anlayışı, onu derinden etkilemiş ve şekillendirmiştir.

Lisans eğitimini tamamladıktan sonra bir yıl boyunca ETH’nin Endüstriyel Araştırma Bölümü’nde (AFIF) Eidophor adlı büyük ekran görüntüleme sistemi üzerinde çalışmış, ardından Prof. G. Busch’un grubuna asistan olarak dönüp doktora tezine başlamıştır. Doktora tezi için paramanyetik rezonans (EPR) çalışmaları yapmış ve bu sırada Dr. H. Granicher’in önerisiyle yeni sentezlenen SrTiO₃ (stronsiyum titanat) adlı çift oksitin içindeki Fe³⁺ safsızlıklarının EPR çizgilerini tanımlamış ve bu malzeme hayatının geri kalanında araştırmalarının merkezinde yer almıştır. Müller, doktora tezini 1957’nin sonlarında teslim etmiş ve 1958’de mezun olmuştur.

Akademik Kariyeri ve IBM Yılları

Doktora sonrası ilk işi, Cenevre’deki Battelle Memorial Enstitüsü’nde bir manyetik rezonans grubunun yöneticisi olmak olmuştur. Burada grafit gibi tabakalı bileşikler ve alkali metal grafitler üzerine radyasyon hasarı çalışmaları yapmıştır. Bu dönemde, enstitü müdürü Dr. H. Thiemann’ın sürekli tekrarladığı “kişi olağanüstü olanı aramalıdır” sözü, onun üzerinde kalıcı bir etki bırakmıştır. Aynı dönemde Zürih Üniversitesi’nde öğretim görevlisi olan Müller, 1970 yılında profesör unvanını almıştır.

Müller’in kariyerindeki en önemli dönüm noktası, 1963 yılında IBM Zürih Araştırma Laboratuvarı’na (Rüschlikon) araştırmacı olarak katılması olmuştur. Burada, neredeyse 15 yıl boyunca SrTiO₃ ve ilgili perovskit bileşikleri üzerine yoğunlaşmış; bu malzemelerin fotokromik özelliklerini, ferroelektrik ve yumuşak mod özelliklerini, faz geçişlerindeki kritik ve çoklu kritik olaylarını incelemiştir.

1972 yılında laboratuvarın fizik bölümünün yöneticisi olan Müller, bu görevi 1985 yılına kadar sürdürmüştür. Yöneticiliği sırasında, daha sonra taramalı tünelleme mikroskobunu (STM) icat ederek Nobel Ödülü kazanacak olan Gerd Binnig ve Heinrich Rohrer gibi isimlerin laboratuvara kazandırılmasında rol oynamıştır. 1982 yılında IBM tarafından şirketin en prestijli teknik unvanı olan IBM Fellow ile onurlandırılmıştır. Bu unvan, ona kendi araştırmalarına daha fazla zaman ayırma özgürlüğü vermiş ve 1985’te yöneticilik görevinden ayrılmasıyla da bu süreç hızlanmıştır.

Yüksek Sıcaklık Süper iletkenliğinin Keşfi

1980’li yılların başında Müller, o dönemde ulaşılan en yüksek süperiletkenlik sıcaklığının (yaklaşık 23 K) çok daha üzerinde çalışabilecek malzemeler arayışına girmiştir. O dönemde birçok uzman, metalik olmayan oksitlerin süperiletken olabileceği fikrini “çılgınca” buluyor ve bu yaklaşımı ciddiye almıyordu. Ancak Müller, perovskit yapıdaki oksitlerin potansiyeline olan inancını korumuştur.

1983 yılında, doktora öğrencisi olarak laboratuvarını ziyaret eden ve kendisi gibi perovskitler üzerine çalışan genç fizikçi Georg Bednorz’u grubuna katmıştır. Müller teorik çerçeveyi çizerken, Bednorz deneysel olarak farklı seramik oksitleri sentezleyip test etmektedir.

İkilinin arayışı, Fransız bir araştırma grubunun ürettiği bakır-oksit bazlı bir bileşikle ilgili bir makaleyi Bednorz’un okumasıyla ivme kazanmıştır. Bednorz, bu malzemenin lantan, baryum ve bakır oksit içeren bir karışım olduğunu fark etmiş ve farklı oranları denemeye başlamıştır.

Nisan 1986’da, Bednorz tarafından hazırlanan bir numune, gözle görülür şekilde elektrik direncini kaybetmiştir. Ancak bu etkinin gerçek süperiletkenlik olduğunu kanıtlamak için Meissner etkisinin (manyetik alanın dışlanması) de gözlenmesi gerekmektedir. Kesin kanıtı beklemek istemeyen ikili, bulgularını “Ba-La-Cu-O Sisteminde Yüksek Geçiş Sıcaklıklı Süperiletkenlik” (Possible High Tc Superconductivity in the Ba-La-Cu-O System) başlığı altında, Alman dergisi Zeitschrift für Physik’te yayımlamıştır.

Makaledeki temkinli dil ve 35 K gibi o dönem için inanılmaz derecede yüksek bir sıcaklık iddiası, başlangıçta büyük bir şüpheyle karşılanmıştır. Ancak yıl sona ermeden önce, Tokyo Üniversitesi’nden Shoji Tanaka ve Houston Üniversitesi’nden Paul Chu gibi araştırmacılar, ikilinin sonuçlarını bağımsız olarak doğrulamış ve Meissner etkisini kanıtlamıştır.

Bu doğrulamaların ardından, dünyanın dört bir yanındaki laboratuvarlarda benzer seramik malzemeler üzerinde çalışmalar patlamış ve kısa süre içinde sıvı azot sıcaklığının üzerinde süperiletkenlik gösteren YBCO (İtriyum-Baryum-Bakır-Oksit) gibi malzemeler keşfedilmiştir. Bu gelişmeler, fizik dünyasında o kadar büyük bir heyecan yaratmıştır ki, 1987 yılında Amerikan Fizik Derneği’nin toplantısı “Fiziğin Woodstock’u” olarak anılmaya başlamış ve Müller bu toplantının baş konuşmacılarından biri olmuştur.

Nobel Fizik Ödülü

Alexander Müller ve Georg Bednorz, keşiflerinden sadece bir yıl sonra, 1987 yılında Nobel Fizik Ödülü’ne layık görülmüşlerdir. Bu, herhangi bir bilimsel Nobel ödülü için keşif ile ödül arasında geçen en kısa sürerekorudur; bu durum, buluşun bilim dünyasında yarattığı devrim niteliğindeki etkinin en açık göstergesidir.

İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi, ödülü “seramik malzemelerde süperiletkenliğin keşfindeki önemli atılımları” nedeniyle takdim etmiştir. Müller, bu ödülü kazandığında 60 yaşındaydı.

Müller, Nobel Ödülü’nün yanı sıra kariyeri boyunca sayısız prestijli ödül ve onur derecesiyle taltif edilmiştir. Bunlardan bazıları şunlardır:

Ayrıca Cenevre Üniversitesi, Münih Teknik Üniversitesi, Pavia Üniversitesi, Leuven Üniversitesi, Boston Üniversitesi, Tel Aviv Üniversitesi ve Roma Üniversitesi gibi dünyanın dört bir yanındaki seçkin üniversitelerden fahri doktora unvanları almıştır.

K. Alexander Müller’ın Bilime Mirası

Alexander Müller, sadece belirli bir sıcaklık rekorunu kırmakla kalmamış; tüm bir araştırma alanını (yüksek sıcaklık süperiletkenliği) yeniden canlandırmış ve bu alanın kurucu babalarından biri olmuştur. Onun ve Bednorz’ın keşfi sayesinde:

• Süperiletkenlik, pahalı sıvı helyum yerine çok daha ucuz olan sıvı azot ile sağlanabilir hale gelmiştir.
• Seramik malzemelerin (kupratların) süperiletkenlik potansiyeli keşfedilmiş ve bu malzemeler üzerinde yoğun araştırmalar başlamıştır.
• Enerji naklinden manyetik levitasyona (maglev trenleri), tıbbi görüntülemeden (SQUID’ler) kuantum bilgisayarlara kadar birçok alanda uygulama umutları artmıştır.

Müller, 1987 yılında aldığı Nobel Ödülü’nden sonra da araştırmalarına devam etmiş, 1992 yılında IBM’den emekli olana kadar süperiletkenlik üzerine çalışmıştır. Onun adı, keşfettiği yüksek sıcaklık süperiletkenliği ile birlikte, fizik tarihinin altın harflerle yazılmış sayfalarında yaşamaya devam etmektedir.

Kaynakça

• Nobel Vakfı. (1987). K. Alex Müller – Biographical. org.
• Nobel Vakfı. (1987). K. Alex Müller – Facts. org.
• (2024). K. Alex Müller.
• National MagLab. (tarih yok). Karl Alexander Müller – Magnet Academy.
• Britannica Ansiklopedisi. (tarih yok). Karl Alexander Müller – Students.
• Lindau Nobel Laureate Meetings. (2023, 17 Ocak). Nobel Laureate Karl Alexander Müller 1927 – 2023.