CERN’de İzmir’den bir bilim adamı

İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Fizik Bölümü öğretim üyelerinden Prof. Durmuş Ali Demir. ODTÜ Elektrik-Elektronik Mühendisliği mezunu Prof. Demir, fiziğe öyle meraklıymış ki, aynı üniversitenin fizik bölümünü de bitirmiş ve doktora yapmış. Şimdi ise ‘Yüksek Enerji Fiziği’ konusunda dünya otoriteleri arasında sayılıyor. Aslında Demir’in hakkında anlatılacak ve gençlerimize aktarılması gereken çok şey var ama şimdilik sizleri CERN deneyleri hakkında bilgilendirmekle yetineceğim. Devamı sonraya...

Geçen hafta CERN’de yapılan deneylerin ve açıklanan sonuçların içeriği nedir?
CERN’de geçen hafta yapılan toplantıda, birbirinden bağımsız iki deneyin ulaştıkları araştırma sonuçları duyuruldu. Bu iki deney, ATLAS ve CMS deneyleri, birbirinden bağımsız olarak belli doğa olaylarını araştırıyordu. İki deneyin benzer sonuçlar vermesi bir doğruluk göstergesi olarak alınıyor. Bu deneylerde proton (Hidrojen çekirdeği) demetleri çarpıştırılıp, çıkan ürünler arasında bildiklerimizin dışında yeni atom altı parçacıklar olup olmadığı araştırılmakta. Çarpışan protonların enerjileri durgun enerjilerinin 3500 katıdır ki böylesi büyük bir enerjiye daha önce hiç ulaşılmış, denenmemiş. CERN’deki deneyler bu yüzden en ileri düzeyde, en kapsamlı deneylerdir.

Higgs Parçacığı’nda kesin sonuç 2012’de çıkabilir

Bazıları geçen hafta yapılan deneylerin sonuçlarını hayal kırıklığı olarak değerlendirildi. Siz ne diyorsunuz? 
CERN’deki toplantının konusu Higgs parçacığı üzerine yapılan araştırmaların sonuçlarıydı. ATLAS ve CMS Deneyleri’nin ikisi de, aşağı-yukarı aynı bölgede, Higgs parçacığı olarak yorumlanabilecek bir sinyalin varlığını rapor etmiştir. Ama sinyal zayıftır. Higgs’in varlığı veya yokluğunu kanıtlayabilecek kesinlikten tamamiyle yoksun. Ancak, iki bağımsız deneyin benzer kütle değerlerini işaret etmesi ve sonuçlar vermesi Higgs’in keşfi anlamında ümit verici bir durumdur. Bütün bunlara karşın, kesin sonucun 2012 sonlarında, yeterince veri biriktikten sonra, hassas ve ayrıntılı analizlerle ortaya çıkacağı unutulmamalıdır. Mevcut sonuçlara göre, Higgs parçacığının proton kütlesinin yaklaşık 125 katı bir kütleye sahip olabileceği görülüyor.

Peki Tanrı Parçacığı da denen Higgs Parçacığı nedir?
Yaz tatillerinde kumsalda koştuğumuzda kumda koşmanın asfalt yolda koşmaktan çok daha zahmetli olduğunu biliriz. Kumda koştuğumuzdan habersiz bizi uzaktan izleyen biri, bizim aşırı kilomuzdan dolayı hızlı koşamadığımızı düşünebilir. İşte fizikçiler atom altı parçacıkların kütlelerini bu şekilde kazandıklarını düşünüyor. Daha açık bir deyimle,  kumsal  “Higgs alanı” tabir edilen dağılımı, aranan “Higgs Parçacığı” ya da “Tanrı parçacığı” ise kumun üzerindeki tepeciklerin, çukurların dağılımını gösterir.

CERN dünyanın en ileri bilim ve teknoloji merkezlerinden

CERN tam olarak nasıl bir kuruluş? 
CERN, kurulduğu 1952 yılından bu yana birçok bilimsel buluşa ve teknolojik yeniliğe ev sahipliği yapmış. Aranmakta olan Higgs parçacığının dışında öngörülen bir takım parçacıklar CERN deneyleri vasıtasıyla bulundu. Arkeolojik eserlerin yaş tayininde kullanılan karbon testini olanaklı kılan W parçacığı CERN’de bulundu. CERN, birçok bakımdan, Avrupa’nın ve dünyanın en ileri bilim ve teknoloji merkezlerinden biridir. Sadece CMS Deneyi’nde 40 ayrı ülkeden 3 bin 381 araştırmacı ve mühendisin çalıştığı göz önüne alınırsa bahsi geçen deneylerin uluslararası niteliği daha iyi anlaşılacaktır

CERN’de başka ne gibi buluşlar yapılmıştı?
CERN şimdiye dek buluşları ile 5 Nobel ödülü almıştır. Yani CERN, birçok yeni teknoloji için doğumhane vazifesi görüyor. Günlük hayatımızın parçası haline gelen www yani internet de CERN’de bulunmuştur. PET tabir edilen pozitron emisyon terapisi, kanser tedavisinde kullanılan hadron terapisi, otomobil endüstrisi için elzem bazı özel malzemeler, baskı devreler, akıllı sekreter, internet konferansı gibi bir çok yeni teknolojik ürün CERN’deki ileri bilimsel deneylerde ortaya çıktı.

Bu deneyler doğayı anlamamıza ve doğa olaylarını kontrol etmemize yardımcı olabilir

Bu deneylerin bizler için önemi nedir?
Bu deneylerin her biri evreni anlamamızı sağlayacak belli temel sorulara yanıtlar aramaktadır. Yanıtlar doğayı daha iyi anlamamıza ve doğa olayları üzerindeki kontrolümüzü arttırmamıza yarayacak. Buluşların bir kısmı gelecek on yıllarda yeni teknolojilere yol verecektir.

Bu çalışmalardan sonra dünyamızda ne gibi değişiklikler olabilir? Günlük hayatımıza nasıl yansıyabilir?
Yeni buluşlar gündelik hayatımıza hemen yansımazlar. Bunlar, uzun vadede, öngörülmesi zor yollardan belli teknolojik yenilikler olarak hayatımıza gireceklerdir.  Dünyamızı ve yaşamımızı belirleyen fizik yasalarını biliyoruz. Yalnızca, bu yasalara yol açan nedenleri yani daha temel yasaları bilmiyoruz. Bunları bilmek, temel nedenlere inmek, içinde yaşadığımız Evren’i daha iyi kavramımızı,  daha iyi anlamamızı sağlayacaktır. İnsanoğlu, sahip olduğu akıl denen büyük güce yaraşır şekilde, içinde yaşadığı evreni daha iyi anlamak için merak etmeyi ve araştırmayı  sürdürecektir.

Bugüne dek yapılanlarla doğanın milyar kere milyarda birini anladık

Higgs parçacığının ‘zamanda geriye doğru etki yapması nedeniyle kendisinin üretilmesini engellediği’, deneylerle bulunamayacağı iddiasına ne diyorsunuz?
Denilmek istenen, sanırım, madde ile karşıt-madde arasındaki bakışımsızlığın Higgs’in gözlemlenmesini engellediği. Bu olay, bizzat benim uzmanlık alanına giren bir konu. Aranmakta olan Higgs parçacığı için böyle bir etki yoktur; söylenen şey doğru değil. Sözü edilen bakışımsızlık, süpersimetri gibi genişletilmiş modellerde, daha ağır Higgs parçacıklarında gözlemlenen bir olay. Hele hele, halen analiz edilmekte olan minimal modelde böylesi bir etki yoktur.

Higgs Parçacığı ya da Tanrı Parçacığı keşfedilirse neler değişebilir?
Şimdiye dek yapılan deneysel ve kuramsal çalışmalarla doğayı 1 metrenin milyar kere milyarda birine dek anlamış bulunmaktayız. Bundan daha küçük mesafeler için öngörümüz Higgs parçacığı tarafından şekillendiriliyor. Daha açık bir deyimle, Higgs parçacığının kütlesi kuantum etkileri altında kararsızlık göstermekte, bu kararsızlığın da daha küçük mesafelerdeki yeni parçacıklar tarafından giderilmesini beklemekteyiz. Dolayısıyla, Higgs parçacığı keşfedilirken ona eşlik edecek yeni parçacıkların, yeni etkileşme yasalarının ortaya çıkması öngörülmektedir.  Bu yeni parçacıkların yeni uzay boyutlarıyla mı geleceği veya her parçacığın eşinin olduğu süpersimetri ile mi geleceği veya başka bir yol mu bulunacağı belirsiz. Böylesi parçacıklar için şimdiye dek herhangi bir iz bulunabilmiş değildir.

Higgs parçacığının evrenin genişlemesiyle ilgisi de yazılanlar arasında...
Higgs parçacığının kozmik rolünü akılda tutmak gerekir. Zira Higgs parçacığı geçmişte evrenin kısa bir süre için şiddetli bir şekilde şişmesinde rol almış olabilir. İlaveten, sahip olduğu kuantum kararsızlığı herhangi bir soruna yol açmaksızın, Higgs parçacığı uygun bir dönüşümle yalnızca kütleçekim kuvvetini hissedecek bir şekle getirilebilir. Bu durumda Higgs, evrenin genişlemesinin yakın zamanda hızlanmasının nedeni olabilir. 2011 Nobel Fizik Ödülü alan bu genişleme olayında Higgs’in göz ardı edilemeyecek bir rolü olabilir.

CERN’de İzmir’den bir bilim adamı

CERN Deneyleri ile ilginiz nedir, hangi konularda çalıştığınızı anlatır mısınız? 
CERN’de CMS Deneyi üyesiyim. 2005’ten bu yana bu deneyde yer almaktayım. 2009-2011 arasında, Türkiye Atom Enerjisi Kurumu’nun desteği ile, 13 kişilik bir ekiple, “CMS Deneyi’nde Yeni Kuvvet Yasalarının Araştırılması” başlıklı bir proje yönettim. Proje 2012 itibariye, yeni veriler ışığında devam edecek. Şimdiye dek yeni kuvvetlerin varlığına dair bir sinyal bulunamadı. Deneysel faaliyetlerim cihazları veya donanımı kapsamıyor. Çalışma konularım itibariyle, CMS Deneyi’nde verilerin analizi yoluyla yeni parçacıkları aramak ana hedefim.

CERN’de sizden başka çalışan Türk veya İzmirli bilim insanı var mı?
Birçok Türk bilim insanı CERN’de çalışıyor. Bir kısmı Türkiye üniversiteleri, bir kısmı da yabancı ülkeler adına çalışıyor. Çoğunluk, deneysel donanıma ilişkin projelerde çalışmakta, çok az bir kısmı da benim gibi fizik analizi üzerine çalışmalar yapıyor. CERN’de çalışan diğer İzmirli bilim insanı, 2006 yılında yüksek lisans derecesini şahsımdan almış olan Dr. Altan Çakır. Ama o şu an Almanya’nın ana parçacık fiziği merkezi olan DESY’de doktora sonrası çalışmalar yapıyor. O da CMS Deneyi içinde önemli bir konumdadır.