'Geleceğin Deneyi' için Türk bilim insanlarından süpersimetri araştırması

Bursa Uludağ Üniversitesinden (BUÜ) bir grup akademisyen, Avrupa Nükleer Araştırma Merkezinin (CERN) "yüzyılın deneyi" olarak gösterilen Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın (LHC) yerini alması öngörülen "Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı" (FCC) deneyi için süpersimetrik parçacık konusunda araştırma yürütüyor.

Üniversitenin deneyde yer almak üzere yaptığı başvurunun olumlu sonuçlanması üzerine CERN FCC Çalışma Grup Başkanı Prof. Dr. Michael Benedikt ile iş birliği protokolü imzalandı. Protokol kapsamında, BUÜ Fen-Edebiyat Fakültesi Fizik Bölümü Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği Ana Bilim Dalı Başkanı Doç. Dr. Cem Salih Ün ve Dr. Öğr. Üyesi Zerrin Kırca ile 7 lisansüstü eğitim öğrencisi, tasarlanacak FCC için teorik ve fenomenolojik çalışmalara başladı.

Ekip, Higgs Bozonu'nun diğer temel parçacıklarla etkileşmesinin daha hassas belirlenmesine, maddenin en temel yapısının araştırılmasına, süpersimetrik (parçacık fiziğinde uzay-zaman simetrisinin karşılığı) parçacıklar ve karanlık madde hakkında bilgi sağlanmasına katkı sunmayı hedefliyor.

"Stop" ve "gluion" parçacıkları araştırılıyor

Doç. Dr. Ün, AA muhabirine, Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı deneyi için öncelikle fizibilite çalışması yapıldığını söyledi.

Ün, böyle bir deneyin mümkün olup olmadığı ve buna ilişkin gerekli teknolojilerin geliştirilmesine dair hazırlıklar da yapıldığını aktardı.

Dünyada bu deney için çalışan birçok grubun bulunduğunu dile getiren Ün, "Hızlandırıcının çok farklı yerlerinde dedektörler var. Bu dedektörlerin her birinin farklı özellikleri var. Biri yeni çıkabilecek parçacığın bir özelliğini ölçerken, öbürü başka bir özelliğinde uzmanlaştırılmış durumda." dedi.

Ün, BUÜ fizik ekibinin daha çok süpersimetriye odaklandığını belirtti.

Çalışmalarının detaylarına değinen Doç. Dr. Ün, şöyle devam etti:

"Bu süpersimetri modellerde bazı henüz keşfedilmemiş ama bu modellerin önerdiği parçacıklar var. Bunların en ünlüleri 'stop' ve 'gluion' parçacıkları. 'Stop' ve 'gluion' için deneyden yapılan analizlerde elde edilen sonuçlar var. Biz de '10 sene sonra yapılacak deneylerde bu parçacıklar için ne bekleyebiliriz? Bu parçacıkları keşfetmek için sadece enerjiyi artırmak yeterli mi? Hangi dedektörler daha çok umut verebilir?' sorularını sorduk. Bu parçacıkların belli bir kütle skalaları var. Diyelim ki 10 sene sonra da gözlemleyemedik, o zaman 'Böyle parçacıklar yoktur' diye sonuçlandırabilir miyiz? Buna dair çalışmalar yapıyoruz. Aslında teori ile deney arasında bir köprü kuruyoruz."

Yeni parçacıkların özellikleri analiz ediliyor

Ün, Higgs Bozonu'nun 2012'de keşfedildiğini hatırlatarak, şu anda yapılan çalışmaların bunun devamı niteliğinde olduğu bilgisini verdi.

"Daha önce denenme şansı olmamış modelleri alıp CERN'in önerdiği yeni parçacıkların özelliklerini analiz edip, nasıl bir deney düzeneği oluşturulması, bu kısım için bu parçacıklara nasıl bakmak, nereye bakmak gerektiğinin çalışmalarını yapıyoruz." ifadesini kullanan Ün, en iyi ihtimalle 10 yıl sonra yapılacak FCC deneyi için o zamanki grafiklerin neleri gösterebileceğine ilişkin varsayımlarda bulunduklarını kaydetti.

Bunun için bazı bilgisayar programları ve simülasyonlar kullandıklarını anlatan Ün, "Sanki deney yapılmış da bazı sonuçlar elde edilmiş gibi data oluşturup, o data üzerinde analizler yaparak, '10 sene sonraki deneyde durum böyle olacak' diyoruz. Bu çalışmaları belli bir aşamadan sonra CERN'e rapor edeceğiz." bilgisini paylaştı.

"Bu çalışmada yer almak gurur kaynağı"

Dr. Öğr. Üyesi Zerrin Kırca da BUÜ ekibi olarak CERN için yaptıkları çalışmaların yeni ufuklar açacağını, bu çalışmada yer almanın gurur kaynağı olduğunu vurguladı.

CERN'de pek çok deney yapıldığına işaret eden Kırca, şöyle konuştu:

"Şu an dünyanın en büyük deneyi, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı. Biz, daha önce grup çalışmalarımızda CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nı kullanarak, pek çok çalışma gerçekleştirdik ve bunları literatüre kazandırdık. Şimdi yola çıktığımız çalışma da en iyi ümitle gelecek 10 yıl içinde yapılmasını beklediğimiz çok büyük bir deney. Çalışmalarımızı Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ile beraber Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı'na da aktarıyoruz."

Kırca, deney için daha önce belirlenmiş 5 farklı eksikliğe göre çalışmalar yürüttüklerini, öğrencileri de bu alanlarda yüksek lisans ve doktora çalışmalarına yönlendirdiklerini sözlerine ekledi.

FCC Projesi

CERN, maddenin yapı taşındaki karanlık enerji ve karanlık madde gibi gizemlerin çözülebilmesi için deneylerin daha büyük bir çarpıştırıcıda devam etmesi gerekliliğinden hareketle FCC Projesi'ne başladı.

Mevcut deneylerin yapıldığı 26,7 kilometre uzunluğundaki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndan daha yüksek teknolojiyle kurulacak FCC'nin 100 kilometre uzunluğunda olması ve yerin 200-300 metre altında yapılması planlanıyor.

FCC'de elektron ve pozitron demetlerinin 2030'lu yıllarda çarpıştırılması hedefleniyor.