Kainatın sır perdesi aralanacak

Kainatın sır perdesi aralanacak

   Eylül 10, 2008       Phys

---

"Parçacık hızlandırıcılarıyla atom altı parçacıkları çarpıştırarak maddenin nasıl oluştuğuna ilişkin birçok sırrın anlaşılmasını sağlamak" amacıyla gerçekleştirilecek "Yüzyılın Deneyi"nin yapılacağı Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi`nde (CERN), 50`yi aşkın Türk bilim adamı yer alıyor.

Türk bilim adamlarının çalışmaları ile ilgili bilgi veren Yıldız Teknik Üniversitesi (YTÜ) Öğretim Üyesi Prof. Dr. Metin Subaşı, Türkiye`den Ankara, Boğaziçi, Çukurova, Doğuş, Ortadoğu Teknik ve Yıldız Teknik üniversitelerinin, CERN`de yapılan çalışmalarda üye olarak yer aldığını, bunların dışında bazı üniversitelerin de bu üye üniversiteler kanalı ile deneylere katılma olanağı bulduklarını bildirdi.

2007`de uçak kazasında hayatını kaybeden Prof. Dr. Engin Arık`ın 30 senedir bu konuda çalıştığını, hayalinin Türkiye`nin CERN`e tam üye olarak katılımı olduğunu ifade eden Prof. Dr. Subaşı, CERN`e ülke bazında tam üye olmak için 15-20 milyon dolar gibi bir paranın her sene ödenmesi gerektiğini söyledi.

Türkiye`de yüksek enerji fiziği alanında büyük bir potansiyelin olup olmadığı tartışmalarıyla ülke olarak üyeliğin geciktirildiğini öne süren Metin Subaşı, şunları kaydetti:
"Merkeze ülke olarak üye olunsaydı 50 değil, belki 250 Türk bilim adamı orada olabilirdi. Çünkü çok yetenekli, çalışkan ve yaratıcı gençlerimiz var. Hiçbir ülkede yok bu potansiyel. Ayrıca, CERN`e ödenen bu parayı başlangıçta CERN, o ülke için harcıyor. Bu para ile o ülkedeki yüksek enerji fiziği alanındaki çalışmaları destekliyor, alt yapı oluşmasına katkı sağlıyor. Daha da önemlisi CERN, bir üye ülke için sadece fizik çalışmalarına katılmak anlamını taşımıyor. CERN`e üyelik, ülkenin ekonomik ve teknolojik gelişmesine de katkı sağlıyor.

Üye ülkeler, CERN`deki deney sistemlerinin kurulmasında gerekli malzeme ve cihazları temin ederek, ülkelerine hem ekonomik açıdan ödemelerinin çok üstünde gelir temin edebiliyor, hem de yüksek teknolojinin ülkelerinde geliştirilmesine katkı sağlayabiliyorlar."

CERN`DE NELER OLUYOR?

Nükleer reaksiyonların ancak yüksek enerjilerde oluştuğunu, yüksek enerjinin ise atom altı parçacıkları çok yüksek hızlara getirecek "hızlandırıcı" denilen makineler kullanılarak elde edildiğini anlatan Prof. Dr. Subaşı, büyük yatırım gerektiren yüksek enerji fiziği alanındaki çalışmalar için birçok Avrupa ülkesinin bir araya gelerek kurdukları CERN`e, bilim adamlarının projeleriyle katıldığını söyledi.

Deneyein yapılacağı yer

Subaşı, CERN`de yapılan çalışmalara ilişkin şu bilgileri verdi:

"Bugün, atomun bir çekirdek ve etrafında dolanan elektronlardan ve de çekirdeğin, proton ve nötronlardan oluştuğunu biliyoruz. Proton ve nötronların ise `kuark` ve `gluon` ismi verilen parçacıklardan oluştuğunu öngörüyoruz. Kuarklar, `kuvvet taşıyıcı` olan gluonlarla çekirdek içinde hapsolmuş durumda bulunduklarından, bugüne kadar serbest olarak gözlenebilmiş değillerdir. İşte, atomdan kuarklara uzanan bu süreç CERN`de deneysel ortamda tersinden izlenecek. Yani protonlar ve nötronlar Büyük Hadron Çarpıştırıcısı`nda (LHC), güneştekinin 100 bin misli sıcaklıkta `eriyerek`, kuarkların ve gluonların serbest kalmasına, dolayısıyla gözlenebilmelerini olanaklı kılacaklar. Böylece, evrenin oluşumu sırasında meydana geldiği düşünülen büyük patlama `Big Bang`, 13 TeV kütle merkezi enerjisindeki protonlar çarpıştırılarak, laboratuvarda, 10-15 metre çaplı küre hacmi gibi küçük bir hacim içinde oluşturulmuş olacak. Dolayısıyla, patlamadan sadece saniyenin milyonda biri uzunluğunda bir süre sonra oluşacak kuark-gluon ortamından, yoğunlaşmayla, proton ve nötronun oluşumunu, yani, maddenin nasıl kütle edindiğini öğrenmiş olacağız. Tabii, beklenenler gözlenemezse, öngörülerimizin arkasındaki teorilerimiz iflas etmiş olacak, yeni teoriler yaratılması gerekecek."

FİZİK BİLİMİNDE TAM BİR KIRILMA NOKTASINDAYIZ

Büyük patlamayı resmedecek deney sonrasında çok mikro düzeyde bir maddenin oluşacağını, çarpışma olduğu zaman "Büyük Patlama"da olduğu gibi etrafa parçacıkların saçılacağını kaydeden Prof. Dr. Subaşı, şunları anlattı:

"ALICE deneyinde, ALICE detektör sisteminin merkezinde bu patlama olacak. Detektör sistemi, 16-20 metre çapında binlerce ton ağırlığında dev bir sistem. Detektörler soğan kabuğu gibi, biri diğerini sarmalayacak şekilde kat kat yapılmış, her biri çeşitli parçacıkları tanımlayacak yetenekte. Diğer bir deyişle, patlamadan yani çarpışmalardan çıkan parçacıklar ne kadar yüksek enerjide olurlarsa olsunlar bu detektörlerin içinde geçerken mutlaka bir iz bırakacaklar, yani, kendilerini ifşa edecekler. Proton `eriyip` kuark ve gluonların serbest kaldığını, ortama çıkacak `acayip parçacıkları` detektörlerde bıraktıkları izlerden tanımlayarak öğreneceğiz.. Ve diyeceğiz ki, `evet, kuark vardır`. Eğer tersi olursa bildiğimiz şeylerin doğru olmadığını anlayacağız. Yani, fizikte tam kırılma noktası diyebileceğimiz bir noktadayız."

DÖRT TEMEL SORU
Türkiye'nin de aralarında bulunduğu Avrupa ülkelerinin yanı sıra ABD, Hindistan, Rusya ve Japonya'nın da iştirak ettiği 3,76 milyar Euro'luk proje, minik parçacık fiziğinin yıllardır kafa patlattığı dört büyük soruya cevap bulmaya çalışacak.

Bu sorular şunlar:
Higgs bozonunu bulmak, süpersimetrinin sırrını ortaya çıkarmak, madde ve antimaddeyi anlamak ve Büyük Patlamadan hemen sonra saniyenin binde birindeki sürede ortaya çıkan şartları yeniden yaratmak.

* Higgs bozonu:
İstikrarsız karaktere sahip parçacığa, adeta "ilahi parçacık" gözüyle bakılıyor, zira birçok araştırmacı bu parçacığı teorik olarak inceledi, ama şimdiye kadar hiç kimse onu göremedi. Bozon, onu 1964 yılında "tümdengelim" (dedüksiyon) yöntemiyle ortaya çıkaran İngiliz fizikçisi Peter Higgs'in adını taşıyor. Bozonun varlığını deneyle kanıtlamak, parçacık fiziğinde bilinenleri özetleyen "standart modelin" eksik halkasını bulmak anlamına gelecek.

Higgs bozonu, kütlenin nasıl kazanıldığının anlaşılmasını sağlayacak. Bazı parçacıkların niçin kütleden mahrum olduğu da böylelikle anlaşılabilecek.

* Süpersimetre:
Bu kavram, son yılların en esrarengiz keşiflerinden biriyle ilgili. Şöyle ki, görünen madde evrenin sadece yüzde 4'ünü oluşturuyor. Kainatın yüzde 23'ü karanlık madde, kalan yüzde 73'ü de karanlık enerjiden teşekkül ediyor. Bu konunun aydınlatılması; karanlık maddenin, "nötralino" adı verilen süpersimetrik parçacıklardan oluştuğunu gösterebilecek.

* Madde ve antimaddenin esrarı:
Enerji maddeye dönüşürken, bir parçacık ve zıt kutuplu elektrik yüküne sahip bir yansıması, bir başka deyişle antiparçacığı oluşuyor. Parçacık ve antiparçacık bir araya gelecek olursa birbirlerini yok ediyor ve enerji ortaya çıkıyor. Mantık, madde ve antimaddenin evrende eşit miktarda bulunması gerektiğini söylese de, antimadde nadir bulunuyor.

* Büyük Patlamadan sonra saniyenin binde birindeki şartları yeniden oluşturmak:
O sırada madde, kuark ve glüonlardan oluşan bir çeşit "yoğun ve sıcak çorba" olarak ortaya çıktı. Çorba soğuyup yoğunlaşırken, kuarklar; protonlar, nötronlar ve diğer kompozit parçacıkları oluşturdu. LHC, ağır iyonları birbirleriyle çarpıştırarak bir anlık da olsa, Güneş çekirdeğindekinden 100 bin kat daha yüksek sıcaklık elde etmeye çalışacak. Bu çarpışmalar sırasında kuarklar ortaya çıkacak. Araştırmacılar, serbest kalan kuarkların maddeyi oluşturmak için ne şekilde ve nasıl birleştiklerini gözlemleyebilecek.

SONSUZ KÜÇÜK VE SONSUZ BÜYÜK
* LHC çarpıştırıcısı "hadron" ailesinden hidrojen protonlarını, ışık hızının yüzde 99,999'uyla 27 kilometrelik tünele fırlatacak.
* Yerin 100 metre altında saniyede 1 milyar proton çarpışması meydana gelirken, yer üstündeki 3 bin bilgisayar saniyede 100 kadar çarpışmayı analiz edecek. Toplanacak veriler, değişik ülkelerde CERN'le bağlantılı araştırma merkezlerine anında iletilecek.
* Tünel dünyanın en soğuk "buzdolabı" olacak, zira süper iletken mıknatısları eksi 271,3 dereceye kadar soğutuldu. Eksi 273,15 mutlak sıfır kabul ediliyor.
* Tünel boyunca sıralanan dört çarpıştırıcı devasa boyutlarda. En büyükleri Atlas, 25 metre çapında, 46 metre boyunda bir silindir. Ağırlığı 7 bin ton kadar. 3 bin kilometreyi bulan kablolarla sarmalanmış halde. Silindirin yerleştirilebilmesi için, 300 bin ton taş ve toprak kazıldı, 50 bin ton beton döküldü. Atlas, bir yıl içinde, dünyanın en büyük kütüphanesi olan Kongre Kütüphanesindeki 3 milyar kitaptakinden 160 kat fazla veri toplayacak.
* Proton huzmesi, 10 saatte tünel içinde 10 milyar kilometre kadar yol almış olacak ki, bu, Yer'den Neptün'e gidiş geliş mesafesine eşit. Tam yoğunluğa erdiğinde, her proton huzmesi, saatte 1600 kilometre hız yapabilen bir otomobil için gerekli enerjiyi üretir hal gelecek.
* Çarpışmalar 14 "tera elektron volt" enerji ortaya çıkaracak. Bu, çok yoğun enerji demek. Bu sayede bir an için de olsa, Güneş'tekinden 100 bin kat fazla sıcaklıklar elde edilebilecek.

Kaynak: ntvmsnbc, haber34

Evrenin oluşumu ile ilgili Big bang teorisi hakkında bilgi için tıklayınız.