Bilim adamlarından yüzyılın deneyi

Nükleer fizikçiler, İsviçre'deki özel yer altı tesisinde, evrenin oluşumu öncesinde meydana gelen “Büyük Patlama’dan” hemen sonraki koşulları oluşturdular.

Fransa-İsviçre sınırında, Cenevre yakınlarındaki özel laboratuar, yerin 100 metre altında 27 kilometrelik dairevi bir tünel olarak inşa edildi.

Bugün çalıştırılan dünyanın en büyük atom parçacığı hızlandırıcısı "Büyük Hadron Çarpıştırıcısı" (LHC) olarak adlandırılıyor. Parçacık hızlandırıcısında, atom çekirdeğindeki protonlar çok yüksek enerjiyle çarpıştırılıyor. LHC’deki çarpışma sonucunda ortaya çıkacak parçacıkların evrenin işleyişindeki rolleri incelenecek. Bilim dünyası, çarpışmalar sonunda şimdiye kadar keşfedilmemiş yeni parçacıkların açığa çıkmasını bekliyor.

Deney başarıyla başladı

Avrupa Nükleer Araştırma Kurumu (CERN) tarafından 10 yıldır üzerinde çalışılan projede en kritik aşama bugün başlatıldı. LHC başarılı bir şekilde çalıştırılırken, gün içerisinde deneyin ikinci safhasına geçilecek.

Projede, aralarında Alman ve Türk uzmanların da bulunduğu 5 binden fazla fizikçi ve mühendisi görev alıyor.

Kısaca LHC olarak anılan laboratuvarı inşa eden Avrupa Nükleer Araştırma Kurumu (CERN) Genel Müdürü Robert Aymar, Büyük Hadron Çarpıştırıcısının "dünya görüşümüzü ve kainata bakışımızı değiştirebilecek sonuçlar üreteceğinden emin olduğunu" belirtti.

Deneyin ileriki aşamalarında,tünel çevresinde bulunan 4 büyük algılayıcıdan ikisi Atlas ve CMS, "Higgs bozonunun izini sürecek." Bu parçacığın diğer bazı parçacıklara kütle kazandırdığı düşünülüyor. Bu deneyde Higgs bozonu tespit edilemezse teorik fizik alt üst olabilir.

CERN Müdürü Aymar, Higgs'den başka bilinenlerden çok daha ağır, çok daha fazla sayıda parçacık bulunacağını düşünüyor ve "Biz bu parçacıklara karanlık madde diyoruz" dedi. Aymar'a göre, LHC kainatın yüzde 23'ünü oluşturan bu karanlık maddenin "ne menem bir şey" olduğunun anlaşılmasını sağlayacak. Bilim adamlarına göre, evrenin yüzde 4'ü bildiğimiz maddeden meydana geliyor, kalan bölüm ise karanlık enerjiden ibaret.

LHC adı verilen üçüncü algılayıcı ya da gözlem istasyonu, Büyük Patlama anında maddeyle eşit miktarda olduğu düşünülen antimaddenin nereye gittiğini bulmaya çalışacak. Alice algılayıcısı da kurşun iyonlarının çarpışmasıyla ilgilenecek ve kainatın ilk mikrosaniyeleri sırasında, daha protonlar oluşmadan ortaya çıkan "kuark ve glüon çorbasını" bir lahza için de olsa yeniden yaratmaya çalışacak. Çarşamba günü ilkin ilk ışın huzmesi için 100 milyar protonluk paketler hızlandırıcıya atılacak. Birincisinin tersi istikamette olacak şekilde ikinci demetin devreye sokulmasıyla çarpışma başlayacak.

Dört temel sorun

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.