Tanrı Parçacığı: Bir kez daha heyecan fırtınası

Hafta başından beri dünyanın bütün önde gelen popüler bilim dergilerinde, internet üzerindeki fizik bloglarında ve gazetelerinde, CERN’de ‘Tanrı Parçacığı’ adıyla da bilinen Higgs bozonunun bulunduğuna ilişkin dedikodular dönüyordu.
Dedikodulara göre CERN’den bilim insanları açıklamayı Temmuz başında Avustralya’nın Melbourne kentinde yapılacak olan büyük fizik konferansına saklıyordu.
İşte bu dedikoduları hafta boyu takip etmiş biri olarak CERN’den gelen mektup beni pek bir heyecanlandırdı.
Merkez, gazetecileri 4 Temmuzda sabah saat 09.00’da yapılacak basın açıklamasına davet ediyordu. Açıklama Higgs ile ilgiliydi ve aynı gün aynı saatlerde Avustralya’daki CERN ekibi de oradaki fizikçilere açıklamalar yapacaktı.
Dınınınınınnnnn... Acaba bulmuşlar mıydı?
Hatırlayın, CERN benzer bir heyecanı ve beklentiyi aylar önce de yaratmış, bu satırların yazarı dahil binlerce gazeteci Cenevre’ye akın etmiş ama hep birlikte hayal kırıklığına uğramıştık. CERN’de ‘bir şeyler’ bulmuşlardı ama Higgs olduğundan tam emin değillerdi (aslında yüzde 90’ın üzerinde eminlerdi ama ‘bulduk’ demek için yüzde 99.9999 emin olmak gerekiyordu).
Yine de geçen yılın Aralık ayındaki o açıklamada bir ümit vardı: Higgs’i bulmak için nereye bakmamaları gerektiğini biliyordu araştırmacılar.
CERN’de bu deneyin yapıldığı Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ocak ayında kapatıldı, sonra şubatta yeniden çalışmaya başladı ve Higgs’i arayan iki bağımsız deney grubu ATLAS ve CMS yeniden data üzerinde çalışmaya başladı. Bu kez daha konsantre bir çalışma yapıyorlardı, çünkü dediğim gibi nerelere bakmayacaklarını biliyorlardı.
Onlar da bakmaları gereken yere baktılar. ‘İçerden’ alınan bilgiye göre bu yeni data almayı geçen pazartesi durdurdular ve o gün bugündür ellerindeki bilgiyi işlemeye uğraşıyorlar.
Yine ‘içeriden’ bir bilgiye göre, yapılan çalışmaların yüzde 95’i, ‘Acaba nerede yanılıyor olabiliriz’ sorusunu cevaplamak için yapılıyor, yani eldeki rakamlar tekrar tekrar gözden geçiriliyor.
Şimdi yep yeni bir heyecanla 4 Temmuzu bekliyoruz.

Kuantum Dalga Fonksiyonu mu? O da ne?

WERNER Heisenberg’in meşhur belirsizlik ilkesi bize şunu söyler:
Diyelim bir hidrojen atomunun çekirdeğinin etrafında dönmekte olan o tek elektronun aynı anda hem hızını hem de yörüngesini bilemeyiz. Hızı bilirsek yörüngeyi, yörüngeyi bilirsek hızı bilemeyiz. Çünkü bunu öğrenmek için gözlem yaparız ve gözlediğimiz şeyi bozarız.
Bu ilkeden hareketle ortaya çıkan müthiş matematiğe ‘Kuvantum Dalga Teorisi’ diyoruz. Bu bir olasılık matematiğidir. Hidrojenin elektronunun pozisyonunu ve hızını olası bütün pozisyon ve hızlar arasından tahmin edebilmemiz için geliştirilmiş bir araç. (Sadece hidrojen değil, bütün parçacıklar elbette.)
Dalga fonksiyonu bize hidrojendeki elektronun veya parçacığın o anki enerji seviyesini verir. Elektronun bir olası ‘yörünge’den diyelim bir başkasına atlaması, enerji seviyesinin de değişmesi anlamına gelir. Bunların hepsi olasılıklar.
Ama şunu biliyoruz: Bir şeyin gerçekleşme ihtimali varsa o şey eninde sonunda gerçekleşir. Bazı şeyler çok sık gerçekleşir bazı şeyler çok nadir.
Bu kurallar Higgs için de geçerli. Higgs’in oluşması ve yok olması olasılığı varsa, bu gerçekleşir.

Higgs’in adı neden Tanrı Parçacığı?

ASLINDA bu bir şakadan kaynaklanıyor.
Bir türlü bulunamadığı için ‘Tanrının belası parçacık’ demiş bir seferinde Higgs’e adını veren Peter Higgs ama bu laf dönmüş dolaşmış ‘Tanrı Parçacığı’na dönüşmüş. Peter Higgs de bu duruma çok sinirleniyor.
Ama öte yandan, Higgs bozonunun yaptığı iş yüzünden bu ismin ona yakıştığını düşünenler de
var. Çünkü, parçacık fiziğiyle ilgili olarak insanlığın elindeki halen en geçerli model olan Standart Model’e göre, Büyük Patlama’nın hemen ertesinde oralığa saçılan ve yüksek enerji içeren parçacıklar, ‘Higgs alanı’ denen bir alanın içinden geçerek kütle kazandılar.
Teoriye göre parçacık Higgs’in içinden geçerken Higgs kayboluyor, parçacık ise karakter değiştiriyor,
kütle sahibi oluyor.
Yani, ‘Higgs mekanizması’ denen mekanizma olmasaydı ne siz ne ben ne de elinizde tuttuğunuz bu gazete/bilgisayar ekranı olabilirdi.
Tabii bu da teoride böyle. Daha Higgs’in varlığı kanıtlanmadı.

Higgs’i neden göremiyoruz?

GEÇEN gün okuduğum bir blog yazısında, kendisi de bu deneylerin yapıldığı LHC’de (Büyük Hadron Çarpıştırıcısı) çalışan bir bilim insanı, 27 kilometrelik tünellerden oluşan, 10 milyar Avro’ya mal olan ve halen 20 binden fazla insanın bilfiil çalıştığı deneyleri yapan ‘makina’yı devasa bir kameraya benzetiyordu.
Evet devasa, çok hassas bir kamera ama yine de Higgs’i doğrudan göremiyoruz, hiçbir zaman da göremeyeceğiz.
Higgs, oluşmasıyla yok olması neredeyse aynı anda gerçekleşen bir ‘şey’. Ona ‘parçacık’ diyoruz ve bu kelime sanki elle tutulur bir şey olduğu izlenimini veriyor ama öyle değil.
Higgs, gerek Büyük Patlama sırasında ve gerekse şimdi CERN’de oluşuyor ve yok oluyor; çünkü oluşması da sonra yok olması da ihtimaller dahilinde.
Evet tam bu noktada kuvantum fiziğinin aklımızı ve sağduyumuzu zorlayan tuhaf alemine giriyoruz.
CERN’de çarpışan iki protonun çarpışma anındaki kuvantum numaraları, yani ‘Kuvantum Dalga Denklemi’ denen denklemdeki numaraları ‘uygun’sa çarpışma sonrası Higgs doğması gerekiyor.
Higgs doğar doğmaz yok oluyor ama yok olurken ortaya kütle sahibi iki bozon veya iki lepton ve enerji çıkarıyor. İşte CERN’deki devasa kamera bu ortaya çıkanı gözlüyor. İki parçacık ve enerji. Buna bakıp ‘Higgs var’ veya ‘Higgs yok’ diyorlar, diyecekler.