Biraz da Fizik…
Bugün sizlere gündem dışı bir konuda bir şeyler yazmak istiyorum. Yolsuzluklar, yoksulluk, yasaklar, yargılamalar, Suudi Arabistan’a asker yollama, Azerbaycan’ın okullarda baş örtüsünü yasaklaması, sel baskınları, çerçeve yasa gibi gündemimizi meşgul tutan olaylar dışında farklı bir konu seçtim. Sizlere CERN’den bahsedeceğim. Zira insanların değişik konularda düşünmesi ve araştırma yapmasının bir çeşit aktif dinlenme olduğunu ve kişiye huzur verdiği kanısındayım.
CERN, Fransızca açılımı ile Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire Nükleer Araştırma Konseyi) dünyanın en büyük parçacık fiziği araştırma merkezi. İsviçre’nin Cenevre kenti yakınlarında yer alan bu merkezin kapsadığı alan, hem Fransa hem de İsviçre topraklarında.
Ben uzun zamandır CERN’e gitmek istiyordum. Sonunda geçtiğimiz ay bir fırsat yarattım. İlgi duyanlara, CERN’de rehberli turlar var. Ancak sabah erkenden gidip kayıt olmak gerekiyor. Turlar ücretsiz. Fakat aşırı talep nedeniyle bu turlara başvuranların sadece %10’u katılabiliyormuş. Günde yedi sekiz tur oluyor. Ama turlar dışında da pek çok sergi, film gösterimi olduğundan kolaylıkla iki üç saat geçirmek mümkün. Turlar ağırlıklı olarak İngilizce. Daha seyrek olmakla birlikte Fransızca turlar da yapılıyor. Çocuklar için de ayrı turlar var.
Ben ve eşim bu rehberli turlardan birine katılabilmek için oğlumun yaşadığı Bern’den sabah 6:00’dan önceki bir trene bindik. Gün daha ağarmamıştı. Bu sayede CERN’in sabah açılış saati olan 8:30’da ziyaretçi girişinde olduk. Bu sayede de 10:45’teki tura kayıt olabildik. Tur saatini beklerken de bazı ilginç sergileri gezmek fırsatı bulduk. Bunlardan birinde gözünüze üç boyutlu bir gözlük takıyor ve bulunduğunuz andan evrenin oluşumuna yani büyük patlamaya (big bang) doğru bir yolculuk yapıyorsunuz. Videoyu izlerken algıladığım hız ve uzay boşluğunda seyahat etme duygusundan dolayı zaman zaman duvardaki demirlere tutunmak zorunda kaldım.
Evrenin oluşumuna doğru yolculuk
CERN’in kuruluş çalışmaları 1951’de başlamış. İkinci Dünya Savaşı sonrasında Avrupa’nın bilimsel kapasitesini yeniden güçlendirmek ve ABD’ye yönelen bilim insanı göçünü azaltmak amacıyla uluslararası bir araştırma merkezi olarak düşünülmüş. On iki kurucu üyesi var. Ekim 2026 itibarıyla ise 25 tam üyesi bulunuyor. Türkiye ise 6 Mayıs 2015’ten beri Associate Member State (ortak üye devlet) statüsünde. Bu statü, Türk bilim insanlarının CERN deneylerine katılmasına, araştırma ve eğitim olanaklarından yararlanmasına olanak sağlıyor. Ancak Türkiye’nin, CERN Konseyi’nde tam üyelerin sahip olduğu oy hakkı yok. Aslında Türkiye CERN’e başlangıçta tam üyelik için başvurmuş ve bilimsel altyapı olarak da yeterli bulunmuş, ama sonra yıllık mali katkının çok yüksek olacağı fark edilmiş ve ortak üyelikte karar kılınmış. CERN’in 2026 bütçesinde Türkiye’nin yıllık katkısı yaklaşık 5,44 milyon İsviçre frangı olarak gözüküyor.
Konseyin temel ilkelerinden biri, araştırmaların askerî amaçlarla yürütülmemesi ve bilimsel sonuçların kamuoyuyla paylaşılması.
CERN’deki araştırmacılar özellikle şu sorulara cevap arıyor:
- Maddeyi oluşturan en temel parçacıklar nelerdir?
- Bu parçacıklar birbirleriyle nasıl etkileşir?
- Evrenin oluşumunda ve evriminde hangi fiziksel süreçler rol oynadı?
- Evrenin kütle ve enerji yapısını anlamamızı sağlayacak bilmediğimiz hangi temel fiziksel mekanizmalar var?
Ancak CERN’de doğrudan günlük yaşamımıza önemli katkılar sağlayan bazı icatlar da yapılmış. Örneğin CERN’de görev yapan İngiliz bilgisayar bilimcisi Tim Barnes-Lee, bilim insanlarının bilgi paylaşımı için www kısaltması ile bildiğimiz World Wide Web’i ilk kez 12 Mart 1989’da burada tanıtmış.
CERN’in en ünlü tesisi, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) olarak bilinen parçacık hızlandırıcısı.
CERN’in bulunduğu bölge (Kesik çizgiler Fransa İsviçre sınırını gösteriyor. LHC’nin hemen üst tarafında Cenevre Havalimanı, göl kıyısında da Cenevre kenti görülebiliyor)
(Foto: CERN)
- Çevresi yaklaşık 27 kilometre.
- Yer altında, İsviçre ve Fransa topraklarının altında uzanıyor.
- Atomu oluşturan parçacıklardan protonlar birbirlerine ters yönde ışık hızına son derece yakın hızlara çıkartılarak çarpıştırılıyor. Protonların bu hıza ulaştırılması için ise süper iletkenler kullanılıyor. Bu süper iletkenlerin en önemli kullanım alanı özel alaşımlı 1200 adet mıknatıs, ki bunlar da protonları dairesel bir tünelde tutmaya yarıyor. Bu alaşımların süper iletken özellik kazanması için de tüneldeki ısı 0 Kelvine (-273*C) yakın bir ısıya (-271.3*C) düşürülüyor. Günlük yaşamımızda biz de, benzer bir süper iletken teknolojisinden, tıpta manyetik görüntüleme (MRI) cihazlarında yararlanıyoruz.
- Çarpışmalar sırasında ortaya çıkan alt parçacıklar, dev detektörlerle inceleniyor.
LHC’de 2030’a hazırlıklar
(Foto: CERN)
LHC’de bugüne kadar başlıca dört deney yapılmış. Bunlar ATLAS, CMS, ALICE ve LHCb olarak adlandırılıyor. Dolayısıyla LHC’nin içerisinde farklı projelerde kullanılmış olan değişik özelliklere sahip dört ayrı detektör bulunuyor.
ATLAS ve CMS, Tanrı Parçacığı olarak da adlandırılan Higgs bozonunun keşfinde önemli rol oynamış. ALICE ise, erken evrende var olduğu düşünülen madde koşullarını araştırıyor. LHCb sayesinde de madde ile antimadde arasındaki farklılıklar inceleniyor.
ATLAS Projesi’nin komuta merkezi
Tüm bu projelerde gözlemler yapılmış ama sonuçların değerlendirilmesine devam ediliyormuş. Bu projeleri görsellerden ve metinlerden okuduğunuzda, ya da bir araştırmacı size anlatırken kendinizi biraz uzay yolu dizisinde gibi hissediyorsunuz.
Higgs bozonunu biraz olsun açmakta yarar var. Bu parçacığın olması gerektiğini, fizikte çok karşılaştığımız gibi önce matematiksel olarak tahmin etmişler. 1964’te fizikçi Peter Higgs ve meslektaşları yaptıkları hesaplamalar sonucunda böyle bir parçacığın olması gerektiğini öngörmüşler. LHC’nin aktif hale gelmesi sayesinde de 4 Temmuz 2012’de varlığı ispatlanmış. Buluşun açıklandığı sırada CERN’e davet edilmiş olan Higgs’in duygu dolu anlarını alttaki bağlantıda izleyebilirsiniz.
Peter Higgs
(Foto: Britanica)
CERN ve Higgs bozonunu en iyi anlatan videolardan biri, ismini hiç duymadığınıza emin oldum genç bir Türk fizikçi tarafından hazırlanmış. Profesör Sertaç Öztürk’ün, benim bile anlayabileceğim basitlikteki anlatımını da aşağıdaki bağlantıda bulabilirsiniz.
https://www.instagram.com/reel/DdwjPn2IOHl/?obrf=ZGluZWVvdmZzMXJ4
Prof. Öztürk Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Fizik Bölümü’nden mezun olduktan sonra Çukurova Üniversitesi’nde yüksek lisans ve doktora yapmış. CERN’de de Atlas Projesi’nde çalışmış. Halen İstinye Üniversitesi Temel Bilimler Fakültesi’nde görev yapıyor.
Peter Higgs ise 2012’de CERN’de Higgs bozonunun varlığı ispatlandıktan sonra Nobel Fizik Ödülü’ne layık görülmüş. 9 Nisan 2024’te de 94 yaşında kısa bir rahatsızlıktan sonra vefat etmiş.
CMS detektörünün görünümü
(Foto: CERN)
Halen CERN’de 2030 yılına kadar mola verilmiş durumda. Bu dönemde LHC daha da güçlendiriliyor ve yeni buluşlar için hazırlanıyor. Bunlar,
- Karanlık madde parçacıkları
Evrenin yaklaşık %27’sini oluşturduğu düşünülen karanlık maddenin ne olduğu bilinmiyor. CERN’de onunla ilişkili olabilecek yeni parçacıklar aranacak.
- Süpersimetri parçacıkları
Bilinen parçacıkların daha önce keşfedilmemiş eşleri olabilir diye düşünülüyor. Örneğin Higgs bozonunun varsayımsal eşlerinden biri olan higgsino aranacak.
- Uzun ömürlü egzotik parçacıklar
Bazı teorik parçacıklar oluştuğu noktadan uzakta bozunabilir. Bu nedenle detektörlerde alışılmadık izler bırakabilirler diye düşünülüyor. Onlar da yeni dönemde bulunmaya çalışılacak
- Yeni Higgs parçacıkları
Tek Higgs bozonu dışında başka Higgs türleri olabileceği düşünülüyor. Bilim insanları ayrıca Higgs’in diğer parçacıklarla etkileşimini daha hassas ölçerek mevcut kuramda eksik bir şey olup olmadığını araştıracak.
- Madde-antimadde gizemiyle ilgili yeni fizik
Büyük Patlama’dan sonra neden maddenin antimaddeden çok daha fazla kaldığı araştırılıyor. Yeni parçacıklar veya etkileşimler bu sorunun cevabına katkıda bulunabilir.
2030’da başlanacak olan CERN’in High-Luminosity LHC projesiyle, toplanacak çarpışma verisinin mevcut tasarımın toplamına kıyasla yaklaşık 10 kat daha artması hedefleniyormuş. Böylece çok seyrek gerçekleşen olayları yakalama ve yeni parçacıkların izlerini bulma şansı artacakmış.
Bilim insanlarına göre, yapılacak çalışmalarda en heyecan verici ihtimal, karanlık maddeyi oluşturan parçacığın bulunması. Çünkü bu, yalnızca parçacık fiziğinde yeni bir keşif değil, evrenin büyük bölümünün ne olduğuna ilişkin anlayışımızda da bir dönüm noktası yaratacak. Eğer bu çalışmaların bazılarında yeni parçacıklar bulunamazsa bile, bilimsel açıdan başarısızlık olmayacak deniyor. Zira bu durumda hangi teorilerin geçerli olamayacağı anlaşılacak ve fizikçiler daha doğru açıklamalara kafa yoracaklarmış.
20 kişilik grubumuza Tarık isimli Pakistanlı bir araştırmacı rehberlik etti. Hem kendi anlatacaklarını tane tane aktardı, hem de gelen sorulara yanıt verdi. Ancak turun sonuna doğru gelen bir soruya yanıt vermekte zorlandı ve geçiştirdi. Soru da şuydu:
‘Burayı görmeye genelde ateistler mi geliyor, yoksa turun sonunda mı ateist oluyorlar…’
Not: Bu yazının hazırlanmasında bana katkıda bulunan yakın dostum Dr.Oya Torum’a teşekkür ederim.
