Cern’den Haber Var
Geçtiğimiz hafta Türkiye Cern'de yapılan deneyi konuştu. Biz de boş durmadık, Brown Univercity doktora sonrası öğretim görevlisi olan ve deneyi takip eden ekibin içinde bulunan Türk bilim kadını Zeynep Günay Ünalan’ı bulduk. Ünalan, deneye içeriden baktı.
Cenevre, İsviçre sokakları, 10 Eylül sabahı dünyanın dört bir yanından gelen bilim adamları, basın mensupları ve ziyaretçilerle doluydu. Herkes bilim tarihinde bir dönüm noktası olması beklenen bir olaya şahit olmak için buradaydı. Ama ortalıkta ne uzaya fırlatılacak ve gökyüzüne çıkarken insanların yüreğini ağzına getirecek cinsten bir füze ne de işte yıllardır hazırlanan deney bu diye gözler önüne serilebilecek bir cihaz vardı. Her şey bulunduğumuz yerin 100 metre altında, bir bölümü İsviçre bir bölümü Fransa toprakları altında döşenmiş 27 kilometrelik bir vakum tünelinin (LHC) içinde gerçekleşiyordu. İnsanlar olan biteni bir bilgisayar monitörüne düşen grafiklerden izliyordu. Bu büyük projenin fikir babalarından olan Lyn Evans, ne zaman hangi grafiğe bakacağız, ne tür bir sinyal göreceğiz ve bu ne ifade edecek, anlıyor, birkaç dakika içinde dediği gerçekleşiyor ve CERN laboratuvarının dört bir yanındaki amfilerden alkış sesleri yükseliyordu.
Büyük Hadron Çarpıştırıcısı nedir?
10 Eylül günü çok küçük bir hacme sıkıştırılmış milyonlarca proton, ışık hızına yakın bir hızda Large Hadron Collider (LHC) Tüneli’nin içine 450 Giga electron voltluk bir enerji ile enjekte edildi ve bu proton demeti 27 km’lik yer altı tünelde bir turunu tamamladı. Birkaç saat sonra başka bir proton demeti zıt yönde tünel içinde gezdirildi. Deneyden beklenen sonuçlara ulaşılması için bu fiziksel olayın problem olmadan yapılabiliyor olması çok önemli. Çünkü bir sonraki aşama iki proton demetini zıt yönlerde daha yüksek enerjide tünele sokup çarpıştırmak ve kainatın isleyişine yönelik muhtemel yeni fizik kanunlarının gözlemi. Kainatı anlamanın bir yolu da onu oluşturan en küçük yapı taşlarını irdelemek. Ama bu minicik taşlar atomun içinde saklı. LHC’nin bu kadar çok heyecan uyandırmasının nedeni atom altına yolculuğu sağlayan bir kapı olması. İşleme prensibi tamamen ünlü E=mc^2’ye dayanıyor. Önce kütlesi (m) olan protonları ışık hızına (c) yakın hıza kadar hızlandırıp yaklaşık tamamen enerjiye (E) dönüştürüyorsunuz. Sonra iki enerji demetini çarpıştırıp geri kütleye dönüştürüyorsunuz. Diğer bir deyişle küçücük bir hacimdeki çok yüksek enerjiden madde meydana geliyor. Yani mikro düzeyde bir Big Bang (Büyük Patlama)! Şnu belirtelim ki kâinatın ilk oluşmasından 10^(-44) saniye gibi bir zaman dilimine kadar olan Planck enerji seviyesi LHC’nin enerji düzeyinin çok ötesinde. Yani bu küçük zaman diliminde ne olduğu bu deneyle de bilinemeyecek.
Bu deneyde ne gözlenebilir, ne gözlemlenemez?
Kainatın yaradılış anına yakın o dönemde birleşik olduğunu bildiğimiz ama kainat soğudukça birbirinden ayrılan 4 temel kuvvet (nükleer, zayıf, elektromanyetik ve çekim kuvvetleri) yüksek enerji seviyesinde incelenecek. Aslında halihazırda bu kuvvetlerden üçünü (nükleer, zayıf, elektromanyetik) birlikte açıklayan Standard Model (SM) olarak adlandırılan bir teori var. Ve LHC’den önceki hadron çarpıştırıcılarında hep doğrulandı. Fizikçilerin muradı, çekim kuvvetini diğer 3 kuvvetle evlendirip mürüvvetini görmek. Her kuvvet alanına eşlik eden boson denen parçacıklar var. Belki artık çekim kuvvetini makro düzeyde geçerli olan genel relativite teorisinin ötesinde, quantum düzeyinde de açıklayabileceğiz ve bu alana ait bosonu gözlemleyebileceğiz. Bir başka açıklama bekleyen soru: Madde-antimadde dengesizliği. Kâinat ilk yaratıldığında, “Madde ve anti-madde birlikte yaratıldığı halde şu anda kâinatta niye sadece madde var?”ın sırrı çözülebilecek. Ancak ilk gözlemlenmesi beklenen Standard Model’in tek gözlemlenemeyen parçasını bulup en azından büyük ‘yap-boz’un SM parçasını tamamlamak. Higgs Bosonu! Standard Model’e göre; uzay-zaman Higgs alanı ile dolu. Madde (fermionlar) bu alan ile etkileşme sonucu kütle kazanıyor. Ne kadar kuvvetli etkileşirse o kadar ağır oluyor. Hiç etkileşimi olmayan parçacıklar da var ve onlar ışık hızında yollarına devam ediyorlar. Her alana bir bosonun eşlik etmesi burada da geçerli ve işte bu Higgs denizine eşlik eden parçacığın adı, Higgs bosonu. Eğer oralarda ise birkaç seneye Higgs bosonu gözlenecek. Gözlenememesi durumundan hayal kırıklığına uğrayacak fizikçilerin oranı % 99. Ama birkaç Higgs parçacığının olduğunu öngören teoriler olduğu gibi Higgs’i kapı dışarı atıp kütleyi başka mekanizmalarla açıklayan teoriler de var. Bekleyip göreceğiz.
Bir de gözlenemeyecekler var. Mesela karadelikler, mesela Sicim Teorisi. Kainattaki parçacıkları quantum noktaları olarak değil de salınım yapan mini-minnacık sicimlerle açıklamaya çalışan “Sicim teorisi”ni bu deneyle doğrulayamayacağız ama bu teorinin de öngördüğü bazı ön şartları destekleyebiliriz. Mesela çarpışma enerjisi arttıkça en, boy, yükseklik olarak şahit olduğumuz 3 uzay boyutun ötesinde uzay boyutları bize göz kırpabilir. Mini Big Bang oluşturabiliyoruz ama mini bir karadelik zor. Çok büyük bir kütleyi çok küçük hacme sığdırınca, uzay-zamanı yarılıyor ve karadelik oluşabiliyor. Ama LHC’deki protonların enerjisi ve çarpışma koşulları bu olayın gerçekleşmesi için yeterli değil. Tartışmalar burada bitmiyor. Oluşması durumunda senaryolar çok. Hemen bozulması, dünyanın merkezine yerleşip milyonlarca senede yavaş yavaş dünyayı yutması vs. Buradaki bilim adamlarının gönlü rahat, sizin de gönlünüz rahat olsun.
Deney ve ‘Tanrı fikri’ arasındaki bağlantı
LHC deneylerinin beraberinde getirdiği bir konu da kâinatın yaradılış ve isleyişine yönelik kanunların yavaş yavaş bilinir hale gelecek olması ve bunun getireceği tartışmalar. Şu an atom altı dünyasının kanunları tam olarak bilinmiyor. Eğer CERN’deki deneyler amacına ulaşırsa bu sırlar çözülmeye başlayacak. Gözlenenler bir teori çerçevesine konup “İşte yaradılış kanunu bu” dedirtecek cinsten gelişmeler olabilir. Fakat Higgs bosonun birkaç sene içinde bulunması bilim camiasından şu sesleri duymamızın da garantisi demek: “Sonunda kütleyi açıkladık. Eskiden maddeye kütlesini Tanrı verir derdik. Bakın ıspatladık, asıl Higgs bosonu veriyormuş”. Derken “Çekim kuvvetini açıkladık”, derken “Tüm kuvvetleri açıkladık.” Bu deneyi “Tanrı” fikrinin diskalifiye etme doğrultusunda kullananlar da olacaktır. Peki Tanrı fikrini diskalifiye etmek mümkün mü? Materyalist ve/veya ateist olup madde her şeyin temeli diyenler için “sorunun cevabı “evet”. “Kanunlar her şeyi açıklıyor. Tanrı’ya ne hacet!” İnsanoğlunun kâinattaki kanunları anladıkça kendisini tanrıyla yarışan bir varlık gibi tasavvur edip kâinata hükmedebileceği hissine kapılması yeni bir şey değil sonuçta. Kâinatı bilim ile açıkladıkça Tanrı’nın varlığına ihtiyaç kalmadığı düşüncesini benimseyen, açıklama bulamadığı noktalarda Tanrı fikrini yama olarak kullanan yarı-inançlı, Hıristiyan-Batı düşüncesi ile büyüyenler için “Eyvah mutlak Evet’e yaklaşıyoruz. Simdi inansak mı inanmasak mı? Tevhid inancına sahip, kâinatın baştan beri Allah’ın kudret elinde sekillendindiğine inananlar için ise sorunun cevabı pek tabii “Hayır”.
Deney beraberinde teknolojik gelişmeler getiriyor mu?
LHC temel bilime endeksli bir deney. Bir müzisyene ‘Bu yaptığın müzik ne işimize yarayacak?’ diye sorulmadığı gibi bir bilim adamına ‘Bu bilimi niye yapıyorsun?’ diye sorduğunuzda alınabilir tabii cevaptan tatmin olmayanlar için yapılanlardan sadece birkaçı: LHC tünelinde 4 çarpışma noktasına yerleştirilmiş 4 ayrı dedektör var. Hızlandırıcı tam hız çalıştığında bu noktalarda saniyede 800 milyon kafa kafaya proton-proton çarpışması oluyor. Çıkan parçacıklar dedektör materyali ile etkileşip elektrik ve ışık sinyallerine çevriliyor. Bunun diğer çarpışmalar olmadan hızlı bir şekilde kayıt olması gerekiyor. Çarpışmalar arasındaki planlanan süre 25 nanosaniye. Yani 25 saniyenin milyarda biri bir zaman. Bu da 10 saniyede 2 gb bilgi demek. Bu hızlı bilgisayarlar, hızlı elektronik sistemler demek ve hepsi bu deney için geliştiriliyor. Daha sonra toplanan bilginin dünyanın dört bir yanındaki binlerce bilim adamına ulaşması gerekiyor. Bu da son zamanlarda GRID teknolojisi ile yapılmaya başlandı. Yani siz Türkiye’den masa başında oturup LHC datasını İtalya’daki bir bilgisayara ulaşıp analiz edebileceksiniz. Bu arada belirtelim ki şimdi herkesin kullandığı internet adreslerinin başına yazdığınız hypertext transfer file (https) 1989’da Tim Berners-Lee tarafından CERN’de bulunmuştu. Başta amaç sadece datayı fizikçilere ulaştırmaktı. Kısacası temel bilimin dışında topluma yönelik yan ürünler hep olmuş ve olmaya devam edecek.
ZEYNEP GÜNAY ÜNALAN
Doktora sonrası araştırma görevlisi, Brown University, Geneva-CERN
