Evrenin Sırları - Higgs bulundu, sıra karanlık maddede!

Higgs bozonunun kesin olarak bulunduğu, 14 Mart 2013’te açıklandı. CERN deneyi, dünyada büyük heyecan yarattı. Heyecanın bir nedeni, Higgs bozonuna “Tanrı Parçaçığı” denmesiydi. Fizikçiler içinse önemli olan, varlığını 1964’ten beri bildikleri parçacığın kanıtlanmasıydı.
CERN’deki bilim insanları Higgs’in ötesinde, evrenin yüzde 95’ini oluşturan karanlık madde ve karanlık enerjiye dair ipuçları arıyor. Çünkü şimdiye kadar bilimin çözebildiği, ancak yüzde 5’e tekabül ediyor! Ne yazık ki biz sıradan ölümlüler için fizik, başka bir dil kadar yabancı. Parçacığın neden bu kadar olay yarattığını... Ve insanlık için ne gibi bir faydası olduğunu, bu nedenle pek anlayamadık.
Oysa bu mikro evrene dalmak, tahmin edemeyeceğiniz kadar zevkli ve heyecan verici. Eğer bilimin geldiği ve gideceği noktayı... Dolayısıyla, insanlığın geleceğini... Evrenin oluşumunu... Evrenin, dünyanın ve insanın neden var olduğunu merak ediyorsanız tabii!

Peçete yiyen profesör
CERN (Avrupa Parçacık Fiziği Laboratuvarı) 1980’de İsviçre’nin Cenevre şehriyle Fransa sınırı arasında, Jura dağlarının eteklerinde kuruldu. Dışarıdan bakıldığında, geniş bir araziye yayılmış, iki üç katlı binalarla çevrili mütevazı bir üniversite kampusu havasında. Burada dünyanın 118 ülkesinden gelen dört bine yakın bilim insanı, mühendis ve teknisyen çalışıyor...
Kampusun kantininde, laptopuyla çalışarak tepsisinde yemek yiyen bilim insanlarına rastlıyoruz. Ha bu arada Radikal’in yazdığı gibi bira bedava falan değil! Ama isteyen, birasını ya da yeşil çayını parasını verip içiyor. Cern dünyasının sosyolojisi, gerçekten farklı: Bir dostumuz, sohbetin hararetine kaptırıp ekmek yerine elindeki peçeteyi koparıp koparıp yiyen bir profesör gördüğünü anlatıyor.
Ama bu ekstrem bir örnek. CERN’de çalışan bilim insanları, çoğunlukla Cern yakınında, Fransa sınırının öte yanındaki St. Genis köyünde aileleriyle yaşıyor. Köy dediğim yer, Kemerburgaz’a taş çıkartacak kadar şık, modern, yeşil ve düzenli!
CERN kampusunda dünyanın en iyi kreşlerinden biri var. Hem “Mikrokozm” hem “Bilim ve Buluş Küresi”ndeki sergiler, halka açık. Şu sıralar CERN, bilim insanlarından ziyade dünyanın her yerinden gelen ziyaretçilerle dolup taşıyor.
Fakat CERN’in asıl heyecanı, yerin 100 metre altına kazılan tünelde. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (Large Hadron Collider-LHC) daire şeklinde, 27 km uzunluğundaki bu tünel...
LHC’den elde edilen bilgilerse, tünelin üç farklı noktasına yerleştirilen CMS, ALICE, LHCb ve ATLAS adlı dedektörlerde işleniyor.

Zaman makinesi gibi
CERN deneyi, sadece aklınızın hayalinizin almayacağı kadar küçük parçacıkları çarpıştırmaktan ibaret değil. Çarpışma anındaki olağanüstü büyük miktardaki bilgiyi anlamlandırmak, CERN deneyinin en önemli kısmı. Fizikçiler, bu bilgiler doğrultusunda madde, uzay, enerji ve zamanda meydana gelebilecek çarpışmaları inceleyebiliyor.
İTÜ Fizik Bölümü Başkanı Doç. Dr. Kerem Cankoçak ve Cern’deki araştırma görevlisi Sercan Şen’in rehberliğinde, Filli Boya’nın davetiyle CMS dedektörünü dünya gözüyle görme şerefine eriştik...
Rengarenk kablolarla örülü bu devasa, mükemmel makine, insan evladının bilimde eriştiği en tepe nokta. Bende yarattığı duygu: İnsanlık için hala umut var...
Buraya birkaç yıl önce TÜBİTAK heyetinden biri, dedektörü görünce şunu sormuş: “Bu aletten kaç kilo demir çıkar ?” Buyrun size Türk mühendisi kafası!
LHC’nin çalışma prensibi, son derecede gelişmiş bir tüplü televizyona benziyor. Fakat görüntüsü, daha ziyade bir bilim kurgu filmindeki zaman yolculuğu makinesi gibi. Yalan değil: Teoride, buradan elde edilen bilgiler, gelecekte zaman yolculuğu için pekala kullanabilir!
Verilerin değerlendirilmesi ve bakım için LHC, iki yıllığına “dinlendiriliyor”. Aksi takdirde buraya ziyaretçilerin girmesi kesinlikle mümkün değil.

Higgs ne işe yarar?
Günümüzde bilim insanlarının bulduğu atom altı parçacık sayısı 150’yi buldu. Aşağı yukarı 100 parçacığın daha olduğu sanılıyor... Ama Richard Feynman’ın sözleriyle “Bütün bu parçacıkların ilişkilerini ve doğanın onlara neden ihtiyaç duyduğunu... Ya da birinden diğerine değişen bağlantıların neler olduğunu anlamak çok zor!”
Higgs, bir atomaltı parçacık. O kadar küçük ve çevik ki, yakalanması inanılmaz zor. Peki bu kadar heyecanla kutlanan Higgs bozonunun, insanlık için ne manası var?

LHC nasıl çalışıyor?
- Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda (LHC) aynı türden iki parçacık (proton ve kurşun iyonları) çarpıştırılıyor.
- Bu ışınlar, CERN’in hızlandırıcılar zincirinde yaratılıp LHC’ye enjekte ediliyor. Parçacıklar burada uzaya benzer bir vakumda yolculuk ediyor.
- Her ışın en az 3 bin parçacık paketinden, her paket ise 100 milyar parçacıktan oluşuyor. Parçacıklar o kadar minik ki iki tanesinin çarpışma ihtimali çok düşük.
- LHC saniyede 600 milyon çarpışma üretebiliyor. Işık hızına yakın hızda, bir proton LHC’nin içinde her bir saniyede 11.245 kez dönebiliyor.
- Bir ışının 10 saat boyunca aldığı yol, 10 milyar kilometreden fazla. Bunun anlamı, Dünya’dan Neptün gezegenine kadar gidip geri dönebilecek bir mesafeyi kat etmesi!

CERN merkezindeki Mikrokozmoz bugünlerde gencinden yaşlısına ziyaretçilerle dolup taşıyor.

Atomla çekirdek, kuledeki sinek!
- Bildiğimiz ve okulda öğrendiğimiz haliye atom, üç temel parçacıktan oluşur: Proton (pozitif elektrik yüklü), elektron (negatif elektrik yüklü) ve nötronlar (elektrik yükü taşımaz).
- Bir atoma kimyasal kimliğini veren, proton sayısı. Mesela hidrojen, tek protonlu bir atom. Her bir proton, yeni bir element demek.
- Nötronlar ve protonlar, atomun çekirdeğinde yer alıyor. Ancak bu çekirdek kayısının çekirdeğine benzemez, süper ultra manyak minicik: Atomun toplam hacminin milyarda birinin, milyonda biri!
- Fakat çekirdek fevkalade yoğundur. Benzetme yapalım: Bir atom bir Galata Kulesi büyüklüğünde olsaydı, çekirdeği bir sinek büyüklüğünde olurdu! Ama bu sineğin ağırlığı, Kule’nin ağırlığının binlerce katına tekabül ederdi.
lKısacası atomların büyük bölümünün “boşluk”tan oluşması, kafamızı bugün bile karıştıran bir fikir. Zaten bu mikro dünyada olup bitenler, makro dünyamızda geçerli yasalardan çok, ama çok farklı...
- Fizikçiler atom altı alemini inceledikçe, bildiğimiz her şeyden değil, o zamana kadar hayal ettiğimiz her şeyden farklı olduğunu anladı. Bundan sonrası daha heyecanlı... (Kaynak: Hemen Herşeyin Kısa Tarihi, Bill Bryson, Boyner Yayınları)

IŞIĞIN MERKEZİNE SEYAHAT
- Filli Boya, CERN’e “Bilimin merkezine ve renklerin nasıl oluştuğuna dair bir yolculuk” temalı bir basın gezisi düzenledi. Peki neden? Çünkü rengi anlamak için, ışığı da anlamak lazım.
- 20’nci yüzyılın başında kuantum fiziğiyle ışığın doğası hakkında yeni bilgiler elde edildi. Max Planck, ışığın dalga değil, “kuantum” adını verdiği enerji paketleri halinde geldiğini açıklayan ilk bilim insanı oldu.
- Einstein 1905’te fotoelektrik etkiyi, yani ışığın parçacıklardan oluştuğunu açıkladı. Günümüz fiziğinde ışık, dalga gibi davranan bir parçacık olduğu kanıtlandı. Adı da foton.
- Güneşten veya herhangi bir ışık kaynağından çıkan fotonlar, her dalga boyunda olabiliyor. Zaten Kuantum fiziğine göre her şeyin dalga boyu var. Sizin, benim, etrafımızdaki her şeyin... Anlayacağınız, bir ağaca bakarken gördüğümüz renk, aslında ondan yansıyan fotonlar.
- Teorik olarak görsel sistemimiz milyonlarca rengi ayırt edebilir. Ancak gördüğümüz renkler, sadece öğrendiklerimizle sınırlı! Dünyanın farklı ülkelerinde tanınan renk sayısı da birbirinden farklı...
- Doç. Dr. Cankoçak, “Renk, ışığın göz sinirlerimizde yarattığı sinyallerin beyin tarafından işlenmesi ile zihnimizde ortaya çıkan bir iç yaşantılama” olarak tarif ediyor bu durumu.
- Baktığınız, sevdiğiniz, ayırt edebildiğiniz her rengin, hele doğadaki renklerin tadını çıkarmaya bakın. Belki sadece siz o rengi görebiliyorsunuz.

Tuhaf isimli parçacıklar alemi
- Parçacık fiziğini basitleştirmek amacıyla 1960’larda Murray Gell-Mann, yeni bir parçacık sınıfı icat etti: Hadronlar.
- Protonlar, nötronlar ve güçlü nükleer kuvvetin hakimiyeti altındaki parçacıklara hadronlar deniyor.
- Ama iş burada da bitmiyor, çünkü hadronlar daha da küçük parçacıklardan yani “kuark”lardan oluşuyor!
- 1960’lardaki bu keşfin ardından “Standart Model” doğdu. Altı kuark, altı lepton, altı bozon ve dört fiziksel kuvvetin üçünden oluşuyor. İşte bu bozonlardan biri, meşhur Higgs!
- Adını fizikçi Bose’den alan bozonlar, kuvvetleri üreten ve taşıyan parçalar. Işık parçacığı foton da bir bozon.

YARIN: HIGGS VE ÖTESİ