AVRUPA Nükleer Araştırma Kurumu (CERN) tarafından 13,7 milyar yıl önce meydana geldiği düşünülen Büyük Patlama’dan hemen sonraki başlangıç şartlarını oluşturmak için yaptığı deneyin ilk aşaması başarıyla tamamlandı. Bu deneyi sizler için Türk fizikçi Kerem Cankoçak’a yorumlattık.
Hızlandırıcının üzerindeki herbiri birkaç katlı apartman büyüklüğündeki 4 dedektör de, yıllar süren hazırlıklardan sonra veri toplamaya başladı. CERN laboratuvarında yer alan bu deneyler CMS, ATLAS, LHCB ve ALICE olarak isimlendirildi. Protonların 14 TeV (trilyon elektron volt) merkezi enerjisinde çarpışacakları bu deneyler, araştırmacılara evrenin ilk zamanlarını anlama imkanı verecekler. LHC deneylerinden en büyükleri olan ve Türkiye’nin resmi olarak katıldığı ATLAS ve CMS deneylerinde yapılacak araştırmalar birbirine çok benziyor. Şimdilik sadece 450 MeV enerjili protonlarla başlayan LHC hızlandırıcısı kademeli olarak protonların enerjisini artırarak, yaklaşık bir yıl içinde 7 TeV enerjiye çıkacak. Herbiri 7 TeV enerjiye sahip olan ve 27 kilometrelik dairesel tünel içinde ışık hızına çok yakın hızlarda yol alan protonlar kafa kafaya çarpışarak 14 TeV’luk merkezi enerji meydana getirecekler. Böylelikle atom altı dünyasının şimdiye kadar göremediğimiz bölgelerini inceleme olanağına kavuşacağız. Enerji yoğunluğu, evrenin başlangıcındaki Big Bang (Büyük Patlama) koşullarına yakın olduğundan dolayı, basında LHC deneyleri “Big Bang” deneyleri adıyla da adlandırılıyor. Ancak mutlak anlamda üretilen enerji bir kibrit ateşi kadar bile değil.
LHC deneylerinin amaçları
Bu deneylerin temel amacını, parçacık fiziğinde varılan son nokta olan standart model adını verdiğimiz teorinin yanıtlayamadığı sorulara yanıt bulmak diye özetleyebiliriz. Standart model bize maddenin yapı taşlarının nasıl davrandığını ve birbirleriyle nasıl etkileştiklerini açıklamakta ama bunların nedenleri hakkında bilgi vermemektedir. Yaklaşık yüzyıldır devam eden maddenin yapıtaşlarını araştırma aşamasında geldiğimiz son nokta Standart Model’dir. Her ne kadar birçok deneyle desteklenen bu model, içinde yaşadığımız evrende neler olduğunu bize çok güzel bir şekilde açıklasa da, ortada yanıtlanmamış bazı sorular bulunmaktadır. Standart Model için gerekli olan bir parçacık (ki buna Higgs parçacığı diyoruz) henüz keşfedilmedi. Standart modele göre, maddenin yapı taşları olan temel parçacıklar altı lepton, altı kuark ve bunlar arasındaki temel etkileşmeleri gerçekleştiren aracı parçacıklardır. Bu modele göre, parçacıkların kütlelerinin nereden geldiklerini açıklayabilmek için Higgs alanı adı verdiğimiz ve henüz keşfedilmemiş bir temel-etkileşim alanına ihtiyaç duyuluyor. Dolayısıyla Higgs parçacığının var olup olmadığı sorusunun yanıtlanması Standart Model açısından son derece önemli. CMS deneyi ve diğer LHC deneyleri, öncelikle Higgs parçacığını aramak ve böyle bir parçacık varsa bunun kütlesini ve diğer özelliklerini ölçmeyi amaçlıyor. Standart Model içinde dışarıdan ithal ettiğimiz birçok parametre var. Tüm madde ve kütleye sahip kuvvet taşıyıcı alanlar kendiliğinden gerçekleşen Elektrozayıf simetri kırılması ile kütle kazanmaktadırlar. Fakat bu mekanizma tam olarak anlaşılabilmiş değil. Güçlü Nükleer Kuvvette Yük-ayna simetrisinin (CP) Kırılması Anlaşılabilmiş değil. Genel Görelilik kuramı Standart Model içinde yer almamaktadır. Bunlar ve bunlar gibi sorulara yanıt aramak için yaklaşık 15 yıl kadar önce LHC projesi ortaya atılmış ve LHC deneylerinin yapımına başlanmıştır. Hızlandırıcıda ilk çarpışmalar da yakında gerçekleşecektir. CMS, ATLAS gibi LHC deneylerinden sonuç almak içinse daha birkaç yıl beklemek gerekecek. Eğer şanslıysak ve teorik modellemeler doğruysa, birkaç yıl içinde çok önemli bilgilere ulaşacağız. LHC deneyleri herşeye rağmen daha 15-20 yıl devam edecek.
CERN’e üye olmak
Parçacık fiziği deneyleri teknoloji üretmek ya da yeni enerji kaynakları bulmak için yapılmazlar. Esas amaç bilimsel meraktır. Bilim tarihi boyunca temel fizik araştırmalarından elde edilen bilgiler yeni teknolojilerin geliştirilmesinde de kullanılmıştır. Bunlardan en bilinenleri şüphesiz W. Röntgen’in bulduğu X-ışınları (röntgen cihazı), nükleer enerji, tomografi cihazları ve son olarak da CERN’de keşfedilen internettir. Dolayısıyla insanın evreni anlamak için sarfettiği çaba, aynı zamanda insanlığa teknoloji olarak geri dönmektedir. Bu nedenle CERN gibi kuruluşlara üye olan ülkeler bu araştırmaları büyük paralar harcayarak desteklemektedirler. Günümüzde (ya da belki her zaman) bir ülkenin, bir toplumun gelişmesinin ilerlemesinin tek yolu bilimsel araştırmalardan geçmektedir. Bu nedenle Türkiye’nin de bir an önce CERN’e üye olması ve daha çok sayıda bilim adamımızın CERN’de çalışmaya gelmesi ülkemiz için büyük önem taşımaktadır.
kerem.cankocak@cern.ch