<< ARIYORUM << 1 4 - 2 8 ŞUB AT 2 0 1 1
CERN gelec eğimize ışık tutmaya devam ediyor
CERN DENEYİ ile ilgili bilinme ye nle r . . .
Doç. Dr.
Ke re m Cankoçak
Yüzyılın de ne yi: LHC ( Büyük Hadron çarpıştırıcısı)
Fransa - İsviçre sınırında, yerin 1 0 0 metre altından geçen 27 kilometre uzunluğundaki tünele inşa edilen LHC
(Büyük Hadron çarpıştırıcısı) Aralık 2 0 0 9 tarihinde proton çarpışmalarına başladı. Hızlandırıcının üzerindeki her biri birkaç katlı apartman büyüklüğünde ki 4 detektör de , yıllar süren hazırlıklardan sonra veri toplamaya başladılar. CERN (Avrupa Nükleer Araştır ma Konseyi) laboratuarında yer alan bu deneyler CMS, ATLAS, LHCB ve ALICE olarak isimlendirilmişlerdir. Protonların 14 TeV (Tera elektron volt yada trilyon elektron volt) merkezi enerjisinde çarpışacakları bu deneyler, araştırmacılara evrenin ilk zamanlarını anlama imkanı vereceklerdir. LHC hızlandırıcısında herbiri 7 T eV enerjiye sahip olan ve 27kilometrelik dairesel tünel içinde ışık hızına çok yakın hızlarda yol alan protonlar kafa kafaya çarpışarak 14 TeV merkezi enerji meydana getirecek ve böylelikle atom altı dünyasının şimdiye kadar göremediğimiz bölgelerini inceleme olanağı sağlayacaklardır.Bu bölgedeki enerji yoğunluğu, evrenin başlangıcındaki Big Bang koşullarına yakın olduğundan dolayı, basında LHC deneyleri Big Bang deneyleri adıyla da adlandırılmaktadır. Ancak mutlak anlamda üretilen enerji bir kibrit ateşi kadar bile değildir.Bu deneylerin temel amacını, Parçacık Fiziğinde varılan son nokta olan Standart Mode l adını verdiğimiz teorinin yanıtlayamadığı sorulara yanıt bulmak diye özetleyebiliriz.Standart Model bize maddenin yapı taşlarının
nasıl davrandığını ve birbirleriyle nasıl etkileştiklerini açıklamaktadır. Her ne kadar bir çok deneyle desteklenen Standart Model içinde yaşadığımız evrende neler olduğunu bize çok güzel bir şekilde açıklasada, ortada yanıtlanmamış bazı sorular bulunmaktadır . Standart Model için gerekli olan bir parçacık (ki buna Higgs parçacığı diyoruz) henüz keşfedilmemiştir. Standart Modele göre, maddenin yapı taşları olan temel parçacıklar altı kuark ve bunlar arasındaki temel etkileşmeleri gerçekleştiren aracı parçacıklardır. Bu modele göre, parçacıkların kütlelerinin nerden geldiklerini açıklayabilmek için Higgs alanı adı verdiğimiz ve henüz keşfedilmemiş bir temel etkileşim alanına ihtiyaç duyulmaktadır.Dolayısıyla Higgs parçacığının var olup olmadığı sorusunun yanıtlanması Standart Model açısından son derece önemlidir. CMS deneyi ve diğer LHC deneyleri, öncelikle Higgs parçacığını aramak ve böyle bir parçacık varsa bunun kütlesini ve diğer özelliklerini sınamaktır.
Bu deneylerde Büyük Patlama mı tekrarlanıyor?
Hayır, Büyük Patlama 13 .5 milyar yıl önce gerçekleşti zaten. Evrenimiz 13 .5 milyar yıl önce başladı ve hızlanarak genişliyor. LHC deneylerinde protonlar çarpıştırılarak evrenin başlangıcındaki enerji yoğunluğuna ula-
şılmaya çalışılıyor. Protonların çarpışmasında ortaya çıkan mutlak enerji bir sivrisineğin kanat çırpışı kadar. Ancak protonların boyutları çok küçük olduğu için, enerji yoğunluğu çok fazla. Bu durumu şu şekilde örneklendirebiliriz:
Deniz suyunun ısısı bir litre kaynamış suya oranla kat kat daha fazladır. çünkü ısı bir enerji ölçüsüdür ve deniz suyunun muazzam miktardaki kütlesinin içerdiği enerji bir litre kaynamış suyun enerjisinden milyarlarca kez daha büyüktür. Böyle olduğu halde başımızdan aşağı bir litre kaynamış su döktüğümüzde haşlanırız da
denize girdiğimizde hiçbir şey hissetmeyiz. Hatta deniz suyunun sıcaklığı düşükse üşürüz. Bunun nedeni denizin ısısının dağılmış durumda olmasıdır. Oysa bir litre kaynamış suyun ısısı (yani enerjisi) küçük bir alanda yoğunlaşmıştır. öyleyse önemli olan enerji miktarı değil, enerjinin yoğunlaşma derecesidir. Einstein ın ünlü formülünü hatırlarsak, enerji eşittir kütle, öyleyse enerji yeteri derecede yoğunlaştığında maddeye dönüşür.
Bunu söyle de ortaya koyabiliriz: Bir maddenin enerjisini yeterli oranda arttırdığımızda o maddenin kütlesi
enerjiye dönüşür. Yüksek enerji yoğunluklarında yüzlerce farklı parçacık ortaya çıkar. İçinde yaşadığımız evrende madde adını verdiğimiz her şeyi oluşturan bu parçacıklar yaklaşık 1 3 .5 milyar yıl önce, evrenin başlangıcında ortaya çıkmışlardır. Şimdilik bu parçacıkları meydana getiren (Big Bang deki) o muazzam enerjinin kaynağını bilmiyoruz.
Dan Brown un Melekler Ve Şeytanlar kitabı bu deneyi mi anlatıyor?
Hayır, aslında o kitap 8 yıl önce yapılan antihidrojen atomu deneyinden esinlenmiş. LHC deneylerinde antiatom üretilmiyor. Ama kitaptan yapılan filmde dekor olarak LHC deneyleri kullanılmış.
Antimadde , Dünya nın enerji sorununa çözüm olabilir mi?
Hayır olamaz. Her şeyden önce antimadde kavramının iyi anlaşılması gerekiyor. P .A.M. Dirac tarafından 1 9 2 8 yılında or taya atıldığı ve daha sonra sayısız deney ve gözlemler tarafından ispatlandığı gibi, her atom altı parçacığın bir karşıt parçacığı vardır. Aslında karşıt paracığa da parçacık diyebiliriz. Bunlar gerçek
parçacıklardır. Sadece yükleri ya da başka kuantum özellikleri zıt işaretlidir. örneğin elektronun zıt elektrik yüklü karşıt parçacığı pozitrondur. öte yandan bir de antiatom vardır ki aslında antimadde deyince bu anlaşılmalıdır . Antiatom, atom altı parçacıkların antiparçacıklardan oluştuğu bir durumdur. örneğin, hidrojen atomunda çekirde kte bir proton ve etrafında da bir elektron vardır . Antihidrojen atomu ise çekirdekte antiprotonun ve
çevresinde de pozitronun bulunduğu bir atomdur. Antiatomlar doğada kendiliklerinden var olmazlar. Anc ak çok
özel koşullarda, CERN gibi laboratuarlarda üretilebilirler. İlk antiatom 1 9 9 6 yılında CE RNíde Low E ne rgy
Antiproton Ring (LEAR)í da PS210 deneyi tarafından üretilmiş ve daha sonra 2 0 0 2 de Antiproton yavaşlatıcısı deneylerinde bunlardan binlerce üretilmiştir . Bu deneylerde üretilen antiatomlar çok çok kısa ömürlüdürler
( s aniye nin milyarda bir i kada r ) ve hemen madde ile etkileşime girerek yok olmaktadırlar. Zaten aksi takdirde içinde yaşadığımız evrende madde hakim olamazdı. Dolayısıyla bu antiatomları biriktirmek mümkün olmadığı
gibi, biriktirebilseydik de, onları üretmek için harcadığımız enerji bu antiatomların enerjilerine eşit olacağı için hiçbir şekilde enerji kaynağı olarak kullanamazdık.
Antimadde bombası yapılabilir mi?
Hayır yapılamaz. Birincisi, yukarıda saydığımız nedenlerden dolayı, antiatomu bir arada tutmak için harcanan
enerji o atomun toplam enerjisine eşittir. İkincisi de bu atomları yeterli enerji yoğunluğuna getiremeyiz.
LHC deneylerinin yukarıda bahsettiğimiz antiatom deneyleri ile hiçbir ilgisi olmadığı gibi, bu deneylerin hiçbir tehlikesi de yoktur. Hızlandırıcının yerin 100 metre altında yapılma nedeni Kozmik ışınlardan korunmak
içindir. LHC hızlandırıcısından önce aynı tünelde elektronpozitron çarpıştırıcısı (LEP) vardı.
LHC nin yaratacağı mikro kara delikler dünyayı yutar mı?
Kara delik olgusu kavramsal açıdan çok gizemli değildir, çekim alanı her türlü maddi oluşumun ışığın kendisinden kaçmasına izin vermeyecek derecede güçlü olan kütle çekime sahip kozmik cisimlere kara delik denir. Bütün olay, kütle ile cismin yoğunluğunun orantısıdır . Cismin hacmi sıfıra giderken kütlesi sonsuza gider.Ama yıldızların kara delikler tarafından yutulduğunun resimleri çekilmiştir. Dünyamız nasıl uzayda başı boş gezen gök taşları tarafından tehdit altındaysa, aslında kara delik tehdidi de yabana atılır bir t ehdit değildir. Ama laboratuarda
üretilmesi beklenen mini kara delikler bunlardan değildir. Bazı kuramlara gör e kar a delikler atmos ferde de
oluşmaktadır . B u kura mla r a g ör e uzaydan gelen kozmik ışınların a tmo s f e r de ki a t o mla r a çarpması
sonuc u ortaya çıkan yoğun enerji bu kara delikleri oluşturabilir . Yukarıda da bahsettiğimiz gibi, uzaydan gelen
kozmik ışınların e ne r j ile r i, LHC de ki proton çarpışmalarındaki enerjilerden kat kat y ük s e kt ir .
Dolayısıyla eğer LHC de mini kara delikler oluşacaksa , bunlar zaten atmosferde 4.5 milyar yıldır oluşmakta olmalıdırlar. Nitekim atmosferde ki bu mini kara delikleri gözlemlemek için bazı deneyler de yapılmaktadır ama he nüz bunlardan hiç biri bir kara delik gözlemleyememiştir
Bilim adamları yanılıyor olabilir mi?
Tabi ki bilimde yanılgı faktörü vardır. Ancak bilimsel teoriler bir çok farklı deney/gözlem ve diğer bilimsel teorilerle sürekli olarak test edilmektedir. Standart Mode l adını verdiğimiz fizik kuramı da s on 30 40 yıldır kendini defalarca ispatlamış ve çok hassas gözlemleri bile öngörebilmiş bir teoridir. Bu teorideki eksik parçaları bulmak ve teoriyi geliştirmek için tasarlanmış LHC deneyinde mutlaka bir
şeyler bulunacağına inanıyorum. Eğer yanılmışsak ve 20 30 yıl sonra LHC de hiçbir yeni kuvvet, parçacık, . . vb bulamamışsak o zaman bütün fiziği tekrar gözden geçirmemiz gerekecek. Ancak yanılmadığımız tek şey bu
deneylerin tehlikeli oluşudur. bunun ispatı olan dünyamız 4.5 milyar yıldır karşımızda duruyor .
Kaynakça
[ 1 ] Ge r a r d ít Ho o f t, Ma d d e nin S o n Ya pıtaşları, TUBITAK yay . 2 0 0 0
[ 2 ] Edward Ko lb, Mic hae l T urne r, ìT he Early Univ e r s e î, We s tv ie w P r e s s , 1 9 9 0
[ 3 ] S c o t t Do d e ls o n, ìMo d e r n C o s m o lo g y î, E ls e v ie r , 2 0 0 3 .
[ 4 ] R.P . K ir s h ne r , ìth e E x tr a v a g a nt Univ e r s e î, P r inc e to n, 2 0 0 2
[ 5 ] R. G¸rdile k , ìEvre n k uramlarıî, Bilim ve T e k nik , Ma yıs 2 0 0 7
[ 6 ] http:lsag.web.cern.ch/lsag/LSAGReport.pdf(John Ellis,Gian Giudice, Michelangelo Mangano,Igor Tkachev and Urs Wie demann)
saygıdeğer forum üyeleri,
çok uzun bir söyleşi ve makale kıvamında olan bu yazı matbaa programı ile yazılmış olduğu için buraya aktarıp , özetleyip ve düzenleme yapmam tam 2 saatimi aldı ama olsun sonuca değdi
"Bilgiye yapılan yatırım en yüksek karı getirir" BENJAMIN FRANKLIN
sevgiler...saygılar...