1960-cı ildə kimya üzrə Nobel mükafatçısı – UİLLARD FRANK LİBBİ (1908-1980)

Amerika fiziki kimyaçısı Uillard Frank Libbi Kolorado ştatında Qrand-Vallidə üçüncü sinif təhsilli fermer Our Edvard Libbi və İv Mey (Rivers) Libbinin ailəsində anadan olmuşdur (1908-ci il dekabrın 17-də). Libbinin beş yaşı olanda onun ailəsi Kaliforniyaya köçür və orta məktəbi orada oxuyur (1926). Libbi dağ-mədən mühəndisi olmaq arzusunda idi. Lakin Berklidəki Kaliforniya Universitetində təhsilə başladıqdan sonra kimyanın daha maraqlı olduğuna qərar vermişdir.O, Berklidə Kaliforniya Universitetini bitirərək bakalavr (1931) və doktorluq dissertasiyası müdafiə edərək doktorluq dərəcəsi almışdır (1933).
Uillard Frank Libbi Berkli universitetdə (1933-1940), Nyu-Yorkda Kolumbiya universitetində (1940-1945, 1943-cü ildən professor), Çikaqo Universitetində (1945-1954), ABŞ-nın atom enerjisi üzrə komissiyasında (1954-1959), Los-Anjeles Kaliforniya Universitetində (1959-cu ildən) çalışmış və Geofizika və planetlər fizikası institutunun direktoru vəzifəsində (1962-ci ildən) işləmişdir.
O, elm üzrə Milli baş komitənin (1950-1954) və ABŞ-ın atom enerjisi üzrə komissiyasının üzvü olmuşdur (1954-1959 və 1960-1962).
Libbi aspiranturada tanınmış fiziki kimyaçı Gilbert Norton Levisin (1875-1946) rəhbərliyi altında işləmiş və samarium elementinin az radioaktivliyə malik olduğunu kəşf etmişdir. Məlum oldu ki, sabit hesab edilən samariumun izotoplarından biri əslində yalnız son dərəcə yavaş parçalanır (yarımparçalanma dövrü - 106 milyard il). Çox zəif radioaktivlik təcrübəsi Libbiyə gələcək Nobel mükafatını almağa kömək etmişdir.
Libbi aspiranturanı bitirdikdən iki il sonra doktorluq dərəcəsini almış və professor olmuşdur. İkinci Dünya Müharibəsinin sonunda Libbi Çikaqo Universitetində kimya professoru oldu və eyni zamanda universitetin Nüvə Tədqiqatları İnstitutunda tədqiqatlar aparırdı.
Əsas elmi işləri radiokimyaya və nişanlanmış atomların istifadəsinə həsr olunmuşdur. İkinci Dünya Müharibəsi dövründə uranın izotoplarının ayrılması problemi üzərində işləmişdir. Təbii urandan 235U izotopunun ayrılmasının qaz diffuziya üsulunun işlənib hazırlanmasında iştirak etmişdir.
Hekayəmizin ikinci qəhrəmanı radiokarbondur. Təbii karbon iki sabit və bir radioaktiv izotopdan ibarətdir. Stabil olanlar 12C (təbiətdə 99%) və 13C (1%)-dir.
Planetimiz davamlı olaraq kosmik hissəciklər tərəfindən şüalanır. Əgər kosmik radiasiyanın yalnız kiçik bir hissəsini Yer səthinə ötürən atmosfer olmasaydı, Yer kürəsində həyat mümkün olmazdı, onun səthi Ayın səthindən çox da fərqlənməzdi. Atmosferin yuxarı qatında baş verən müxtəlif nüvə reaksiyalarının birindən azot atomu bir neytron qəbul edir və bir proton ayıraraq karbon-14 izotopuna çevrilir.
Yer səthinin 1 dm2 sahəsində hər saniyədə orta hesabla yalnız 240 14C atomu əmələ gəlir. Nəticədə, hər il bütün atmosferdə təxminən 8 kq 14C atomu əmələ gəlir və eyni miqdar parçalanır.
14C izotopu radioaktivdir, beta parçalanması nəticəsində yenidən 14N atomu əmələ gəlir. 14C izotopunun yarımparçalanma dövrü 5730 ildir. Buna görə də Yer kürəsində cəmi 60 ton 14C nuklid var. Yer kürəsi üçün 60 ton okeanda bir damladır. Beləliklə, atmosfer karbon qazında 14C izotopunun miqdarı cəmi bir tona yaxındır, yəni karbon 12C izotopunun təxminən 10-11%-ni təşkil edir. Radiokarbonun qalan hissəsi isə əsasən suda həll olmuş şəkildədir.
Atmosferdəki 14C atomları kifayət qədər tez oksidləşərək CO2-yə qədər oksidləşir. Karbon qazı isə fotosintez zamanı bitkilər tərəfindən udulan karbonun əsas mənbəyidir. Heyvanlar bitkilərlə qidalanır, buna görə də bütün canlı üzvi maddələrin tərkibində cüzi miqdarda olsa da - bir trilyon 12C atomu üçün bir 14C radiokarbon olur. Metabolik proseslər nəticəsində bitki və heyvanlarda 14C bütün həyatı boyu sabit qalır. Beləliklə, insan orqanizmində orta hesabla on beş milyon milliqram 14C var. Bu cüzi miqdarda hələ də təxminən 750 trilyon radioaktiv atom var ki, bunlardan hər saniyədə iki mindən çoxu parçalanır. Lakin ətraf mühitlə mübadilə dayanan kimi radiokarbonun tərkibi çox yavaş azalmağa başlayır - hər 5730 ildə iki dəfə.
Bir neçə min ilə qədər yaşı dəqiq müəyyən etmək üçün Libb və onun əməkdaşları nümunədən ən azı 20 q karbon götürməli idilər. Əgər bu, qədim insanın yandırdığı odundan çıxan kömür və ya buzlaşma ilə əlaqədar qırılan ağaclar idisə, onda heç bir problem yoxdur. Deməli, tədqiqat üçün çoxlu miqdarda karbon tapmaq mümkündür. Ancaq nümunə unikal bir məhsuldursa, məsələn, köhnə bir rəsmdirsə, əlbəttə ki, nəzəri cəhətdən mümkün olsa da, yaşı təyin etmək üçün üzərində rəsmlər çəkilmiş və bitki liflərindən hazırlanmış kətan parçanın heç kim əhəmiyyətli bir hissəsini yandırmağı düşünməzdi. Libbi, qırmızı ağac və küknar nümunələrinin radioaktivliyini ölçməklə yaşını təyin etdikdən sonra, metodun dəqiqliyi oduncağın illik halqalarını hesablamaqla metodunun düzgünlüyü sınaqdan keçirdi.
Metodun dəqiqliyi həm də yaşı dəqiq məlum olan arxeoloji dəlillərdən götürülən nümunələr üzərində sınaqdan keçirilmişdir. Libbi öz nəzəriyyəsinin parlaq təsdiqini aldı. Arxeoloji tapıntılar arasında Libbi metodundan istifadə edilməklə, fironların məzarlarından (yaşları 3900-5600 il) olan ağac parçaları var idi; bizim eranın 79-cu ilində vulkanik kül altında basdırılmış Pompeydəki bir evdən yanmış çörək; Çikaqo Təbiət Tarixi Muzeyindən götürülmüş Misir fironunun dəfn gəmisindən taxta parçası; Ölü dəniz bölgəsində tapılan əlyazmaların sarğısı üçün istifadə edilən parça; qədim insanların məskən (İngiltərə) yerindən götürülən kömür; Nyu-Meksikodakı bir mağaradan tapılmış qarğıdalı bitkisinin bir hissəsiı və s.
Libbi 14C izotopu üzrə radiokarbon tarix qoyma üsulunu təklif etmişdir (1947) ki, bu üsul arxiologiyada, geologiyada, biologiyada, təbabətdə və s. geniş tətbiq tapdı. Üsulun ən böyük uğuru Yer üzərində buzlaşma dövrlərinin vaxtlarının müəyyən olunmasıdır. Son 40 ildə üç buzlaşma dövrü qeyd olunub ki, sonuncu geoloqların hesabladıqları kimi 25 min il deyil, 10400 il əvvəl olmuşdur.
Çətinliklər nümunənin yaşı bir neçə on minlərlə ildən çox olduğu hallarda yaranırdı. Bu halda 14C atomları o qədər azdır ki, onların fəaliyyətini hətta ən yaxşı radiasiya sayğacları ilə kifayət qədər dəqiqliklə ölçmək çətin olurdu. Eyni zamanda problemlər çox “gənc” nümunələrlə də yaranırdı. Belə ki, onların tərkibindəki radiokarbonun miqdarı müasir nümunədən az fərqlənirdi.
Sonralar (1970) sürətləndiricidən istifadə etməklə tətbiq olunan kütlə-spektrometriya metodunun inkişafı ölçmə həssaslığını min dəfədən çox artırmağa imkan verdi. Son illərdə 14C nuklid tərkibinin dəqiq ölçülməsi sahəsində elə irəliləyişlər əldə edilmişdir ki, indi analiz üçün nümunənin onlarla qram əvəzinə bir neçə milliqram, bəzən isə milliqramın fraksiyaları kifayət edir. Bunun üçün dəqiq, mürəkkəb və bahalı avadanlıqdan istifadə olunur.
Metodu yoxlamaq və düzəliş etmək üçün yaşı min illərlə hesablanan (bristlecon şamı üçün - 4900 ildən çox) bəzi ağacların illik halqaları sayılır. Bunun üçün ağacı kəsməyə ehtiyac yoxdur. Sadəcə olaraq onun gövdəsində kiçik diametrli uzun bir nümunə kəsmək və illik halqaları saymaq kifayətdir. Oxşar nümunələr, məsələn, tarixini öyrənmək üçün Antarktidanın buz təbəqəsindən də kəsilmişdir.
İllik halqalar arasında karbon mübadiləsi yoxdur, buna görə də radioaktiv parçalanma düsturuna uyğun olaraq gövdənin xarici hissəsindən onun mərkəzinə doğru hərəkət edərkən 14C tərkibində təbii azalma gözləmək olar. Lakin məlum oldu ki, atmosferdəki radiokarbonun miqdarı həmişə indiki kimi tam olaraq eyni deyil (kosmik şüalanmanın intensivliyi sabit deyil), ona görə də xüsusi korrektələr tətbiq edilməli idi.
Nüvə silahlarının kütləvi sınaqları (1950-1960) havadakı 14C tərkibini də dəyişdi. Buna görə də, radiokarbon metodundan istifadə edərkən, həm təbii, həm də antropogen amilləri nəzərə almaq lazımdır.
Təhlil edilən nümunənin çirklənməsi çox ciddi problemdir. Eyni zamanda, “köhnə” karbonun, məsələn, təbaşir şəklində, “müasir” karbona təsadüfən daxil olması o qədər də təhlükəli deyil. Bu vəziyyətdə səhv kiçik olacaq.
Ancaq XIX əsrin ortalarından başlayaraq yerdən çıxarılan kabohidrogenin yandırlması səbəbindən atmosferdə tərkibində 14C izotopu olan karbon dioksidin miqdarı artır. Bu isə yaşı təyin etməkdə böyük bir səhvə səbəb olacaq. Belə ki, maşın yolunun kənarında bitən bir illik bitkinin yaşını təyin etdikdə məlum olur ki, onun on min yaşı var. Buna səbəb benzinin yanmasından əmələ gələn 14C izotopunun fotosintez nəticəsində udulan karbon dioksidlə bitkiyə daxil olması olmuşdur.
Uillard Frank Libbi göstərmişdir ki, kosmik şüalanan neytronlar azota təsir edərək tritiumun əmələ gəlməsinə səbəb olur ki, onun da izləri həmişə atmosferdə və suda iştirak edir (1946). Bu, tritiumun qatılığına görə okeanların buxarlanma sürətini və okeanların yaşını, yağış sularının nüfuzetmə dərinliyini təyin etməyə imkan verir. O, ən qədim vulkanik materialların və müxtəlif qədim tapıntıların yaşlarını müəyyən etmək üçün tritium izotopunun köməyi ilə təyin üsulunu təklif etmişdir (1953). Qeyd edək ki, 14C izotopu kosmik radiasiyanın təsiri ilə atmosferdə əmələ gəlir və sonra fotosintez prosesində bitkilər, qidalanma nəticəsində heyvanlar tərəfindən mənimsənilir. O, canlı orqanizmin məhvinə qədər saxlanılır.
Bundan sonra onun radioaktiv parçalanması baş verir. Libbi sübut etdi ki, əgər ölü və canlı orqanizmlərdə 14C izotopunun miqdarı təyin edilərsə və alınan nəticələr müqayisə olunarsa onda skeletə toxuma parçası əsasında tarix qoyma mümkündür.
14C izotopunun yarımparçalanması dövrü təxminən 5580 ildir. Bu, o deməkdir ki, canlı və ölü orqanizmlərdə 14C izotopunun miqdarlarını müqayisə edərək birincinin ölüm tarixini dəqiq müəyyən etmək olar. Bu tarix 14C izotopunun yarımparçalanma dövrünə bərabər olacaq. Libbi Çikaqo Təbiət muzeyidən Misir fironunun qayığından bir parça götürərək həmin ağacın yaşını təyin etmişdir. Bununlada öz nəzəriyyəsinin dəqiqliyini sübut etmişdir.
Cenevrədə Atom Enerjisindən Sülh Məqsədlərində İstifadəyə dair Beynəlxalq Konfrans keçirildi (1955). Natiqlərdən biri qeyri-adi şəkildə başladı. O, böyük çamadanı ilə kürsüyə çıxıb, çamadanı açdı. İçərisindən ağaç liflərindən hazırlanmış köhnə hörmə ayaqqabıları çıxarıb:
-Bu ayaqqabıları 9500 il əvvəl Şimali Amerikalı geyinib, -dedi. Sonra çamadandan taxta avar parçası götürərək, -bu 3000 il əvvəl Qədim Misirdə hazırlanıb.
Natiq bunu hardan bildi? Məsələ burasındadır ki, kürsüdə arxeoloji qalıqların radiokarbonla tanışlıq metodunun yaradıcısı, gələcək Nobel mükafatı laureatı amerikalı fizik-kimyaçı Frenk Uillard Libbi idi.
Uillard Frank Libbi “Karbon-14 izotopunun istifadəsi ilə tarix yaşqoyma üsulunun kəşfinə görə” kimya üzrə Nobel mükafatına layiq görülmüşdür (1960). Nobel mükafatı ilə yanaşı o, Carlz Frederik (1954), Elliot Kresson (1957), Uillard Hibbs (1958) və Amerika geoloji cəmiyyətinin (1961) medalları ilə təltif olunmuşdur. Bundan əlavə Uillard Frank Libbi Amerika incəsənət və elmlər akademiyasının, Amerika fəlsəfə cəmiyyətinin, Heydelbərq elmlər akademiyasının, Bolivya antropologiya cəmiyyətinin və İsveç Kral elmlər akademiyasının üzvü olmuşdur.
Uillard Frank Libbi 32 yaşında Leonore Lyusind Xiki ilə evlənmişdir (1940). Bu nigahdan onun iki əkiz qızı doğulmuşdur. Ancaq bu nigah sonralar dağılmış (1966) və Libbi Kaliforniya Universitetinin ətraf mühit - ekologiya üzrə professoru Lene Vuds Marşall ilə taleyini billəşdirmişdir.
Libbi Kolorado ştatında 72 yaşında ağ ciyər pnevmaniyasından vəfat etmişdir (1980-ci il sentyabrın 9-da).
Əli Zalov
Kimya elmləri doktoru, professor
Azərbaycan Dövlət Pedaqoji Universitetinin
Analitik və üzvi kimya kafedrasının müdiri
Facebook-da paylaş