Parçacık áleminin Türk fizikçileri

Şu CERN’deki Büyük Patlama deneyini sulandırdığımı düşünmediler. Hatta tam tersi. CERN’deki ATLAS deneyinde çalışan Boğaziçi Üniversitesi grubunun lideri Prof. Dr. Engin Arık romandan memnun, ancak bazı yanlışlar olduğunu söylüyor, "Antiproton orada yapılıyor ama, öyle götürüp de Vatikan’ın altına koymaya imkan yok tabii. Yine de öyle popüler bir kitap çok iyi oldu. CERN’e özellikle gençler ekstra ilgi göstermeye başladı" diyor. Engin Hoca, CERN’deki "yeraltı parçacık dünyasını", ATLAS dedektöründeki Büyük Patlama’dan çıkacak sürpriz parçacıkları, dördüncü kuark ailesini ve tabii ki Higgs parçacığını anlatıyor. Ancak bir eksik var. "Neden bir Avrupa ülkesi olarak Türkiye, CERN’e üye olmuyor? Türkiye atılım yapsa 15 yılda bilim ve teknoloji ülkesi olur" diyor.

Engin Hoca, protonları hızlandırma ve çarpıştırma işini öyle tatlı anlatıyor ki, insan parçacık fizikçisi olmak istiyor. Umutsuzca tabii.

"Hocam şimdi siz bu çarpıştıracağınız parçaları hızlandırıcının içine nasıl koyuyorsunuz, yani bu proton nereden bulunur" diyorum. Dünyanın en kolay kek tarifini verir gibi anlatıyor; atomu en basit element olan hidrojeni alıyorsun, çekirdeğinde bir proton var, iyonize ederek etrafındaki elektronu ayıklıyorsun. Protonun aynı pildeki gibi pozitif elektrik yükü var...

Prof. Dr. Engin Arık’ın Boğaziçi Üniversitesi Fizik Bölümü’ndeki laboratuvarında da bir hızlandırıcı var. CERN’deki 27 kilometrelik devasa Büyük Hadron Hızlandırıcısı (LHC) ile kıyası mümkün değil tabii. Parçalarını Amerika’dan göndermişler. Peki yıl sonuna doğru, CERN’deki dairesel hızlandırıcıda protonlar saniyede 40 milyon kez çarpışınca ne olacak? Laboratuvardaki Büyük Patlama’nın insanlığa ne yararı olacak?

Anladığım kadarıyla bir kere evren bulmacasındaki eksik parça yerine oturacak. Yani maddeye kütlesini kazandırdığı varsayılan ve adını İngiliz fizikçi Peter Higgs’ten alan Higgs parçacığı bulununca sırlar çözülecek.

Engin Hoca, "Evrenin başlamasında bir simetri olması gerekiyordu" diye anlatıyor. Yani madde ve antimadde şeklinde. Ancak antimadde yok oluyor. Asimetrik bir düzende sadece madde kalıyor. Oysa bir anti-galaksi de olması gerekiyordu. Peki evrendeki parçacıklar kütlelerini nasıl bir mekanizma ile kazandı? Teoriye göre bunların kütle kazanması için Higgs parçacığının varlığı gerekiyordu. O parçacık olmasa evren olmazdı. Acaba Higgs’in bugüne kadar bulunamamasının nedeni, kütlesi ağır olduğu için o enerjiye ulaşılamaması mıydı?

SANİYEDE 40 MİLYON OLAY

Şimdi Higgs’in kütlesinin LHC’de ortaya çıkacak muazzam enerjinin sınırları içinde olduğu varsayılıyor. İsviçre’deki CERN yeraltı laboratuvarında LHC’ye entegre olarak inşa edilen dünyanın en büyük dedektörü ATLAS, protonların çarpışması sonucu ortaya çıkacak parçacıklardan data toplayıp Higgs’i ve diğer sürprizleri bulacak.

Parçaları CERN üyesi ülkelerin firmaları tarafından imal edildikten sonra yerin 100 metre altındaki kuyuya indirilerek inşa edilen ATLAS, 10 katlı bina yüksekliğinde ve 45 metre genişliğinde. Bu deneyde bir araya gelen insan sayısı yaklaşık 2 bin. Türkiye dahil 35 ülkeden fizikçiler var.

ATLAS’ın tespit edeceği o sürprizler arasında, Türk grubunun da üzerinde çalıştığı dördüncü kuark ailesi de olabilir. "Higgs’in bulunması kadar önemli olacak. Türk grubu olarak bunun içinde bulunmak bizi çok gururlandırıyor. Hep birlikte bunu kutlamayı umuyoruz" diyor Engin Arık.

Peki kuarklar nedir? "Evren başladığı zaman sadece kuarklar ve leptonlar vardı. Bu kuarklar birleşip protonları yaptı. Onlar birleşip çekirdekleri, atomları; atomlar da birleşip galaksileri yaptı. Atomların içine girdikçe daha küçük parçacıkları nötronları, protonları gördük çekirdeğinde. Ondan sonra protonları ve nötronları çarpıştırdıkça, kuarkları gördük. Bir de baktık ki, bütün evreni yapmak için, birinci ailedeki o iki kuark ve bir de elektron yeterli. CERN’deki deneylerde ikinci aile kuarklarını ve leptonlarını bulduğumuz zaman şaşırdık. Sonra üçüncü aileyi de bulduk. Bu temel parçacıklar arasında etkileşme kuvveti var ve dördüncü bir ailenin de olması gerekiyor. Bu tabii teorik, varsa ATLAS deneyinde göreceğiz."

ATLAS deneyinde saniyede 40 milyon olay meydana gelecek ve bilgisayarda milyonlarca işlemle ayıklama yaparak olayların sayısını 5-10’a indirecekler.

TÜBİTAK PARA VERMİYOR

Deneyler, Türk parçacık fizikçilerini heyecanlandırıyor ama, yeterince mutlular mı? Hayır. Çünkü Türkiye CERN’e üye değil, gözlemci statüsünde ve TÜBİTAK katkı payını ödemediği için deneyler tavsıyor. Öğrenciler CERN’deki programlara katılamıyor, burs alamıyor. TÜBİTAK, AB’nin Altıncı Çerçeve Programı’ndan gelen paraya rağmen temel bilimle ilgili projeleri desteklemiyor. Deneylere katkı yapsa bile gidiş-geliş masraflarını karşılamıyor, sonra da tamamen bırakıyor. Oysa CERN ile işbirliğine girişen Suudi Arabistan öğrencilerini yaz programlarına gönderiyor.

Şimdi Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK) bünyesinde 11 kişilik bilim komitesi kuruldu ve CERN deneylerine bütçe ayrılması konusunda biraz umut var. Bu komitenin üyesi olan Prof. Arık, "Türkiye bir Avrupa ülkesi olarak neden CERN’e üye olmasın? Bilimsel platformda olmak büyük prestij kazandırır. Türkiye’nin önüne hedefler koyması gerekir. Biz projeleri tartışıyor, sonra rafa kaldırıyoruz. Atılım yapsak, Türkiye 15 yılda bilim ülkesi olur" diyor. Örnekler veriyor. Bulgaristan, 1999’da 20. üye olarak CERN’e katılmış. Romanya üye olmak üzere. Ermenistan yoksul, ama 1000 kişilik Erivan Enstitüsü’nde dedektör kuruluyor. İspanya bir zamanlar Türkiye ile kıyaslanabilir bir ülkeydi, oysa şimdi parçacık fiziğinde ilerledi, yeraltı laboratuvarı kurdu. Türkiye’deki parçacık fizikçilerinin sayısı ise 10-20 kişiyi geçmiyor ve hızlandırıcı kurmak için destek bulamıyor.

Bir hızlandırıcı merkezi kurmanın pratik hayata ne faydası var? Faydası şu ki, temel bilimin teknolojiye dönüşmesi kalkınmayı beraberinde getiriyor. Fizikçiler arasındaki haberleşme ihtiyacından ötürü internetin 1990’da CERN’de doğduğunu da belirtelim. Parçacık hızlandırıcıları, moleküler biyoloji ve tıptan nükleer fiziğe, gıda sterilizasyonu ve enerji üretiminden savunma sanayiine yüzlerce alanda kullanılıyor. Bununla da kalmıyor, şimdi bir de hızlandırıcıya dayalı nükleer santral projesi çıkıyor ortaya.

Bulgar şirketleri prototipini yapıp, bu santralı üretmek üzere harekete geçmiş. Hızlandırıcılı reaktörde uranyum yerine toryum kullanılıyor. Toryum yeryüzünde, uranyumdan üç kat daha fazla bulunuyor ve Türkiye’de de fazlasıyla var. Nasıl çalışıyor bu santral?

Engin Hoca tarif veriyor: "Hızlandırıcıda proton atıyorum, etrafına da kurşun koyuyorum, tabancayla attığım proton kurşunla hızlı nötron çıkarıyor, o da gidiyor toryumun çekirdeğine çarpıyor ve fizyon yapar hale getiriyor. Atıklar daha az, patlama çatlama riski yok. Türkiye de girsin diye 2003’te projenin başıyla görüştük, enerji bakanına anlattık, şan şöhret getirecek bir şey olmadığı için rafa kaldırıldı. Çünkü ölü yatırım gibi geldi."

CERN’deki deneylere katılan iki Türk grubunun lideri de kadın

Türkiye, 1956’dan beri CERN’de gözlemci statüsünde ve iki deneyde çalışan iki Türk grubunun lideri de kadın. Boğaziçi Üniversitesi’nden Prof. Dr. Engin Arık ATLAS grubunun başında. Bu grup aynı zamanda karanlık madde arayan CAST deneyinde de çalışıyor. CMS deneyindeki Çukurova Üniversitesi grubunun lideri Prof. Dr. Gülsen Önengüt. CMS dedektörü de bu yıl sonlarında LHC’deki çarpışmadan veri toplayacak, o da Higgs parçacığını arayacak. Ankara ve Boğaziçi üniversitelerinden gruplar ATLAS deneyine; Boğaziçi, Çukurova ve ODTÜ’den gruplar ise CMS deneyine katılıyor. Ancak bir bilim ve teknoloji politikası bulunmadığı için ve yüksek enerji fiziğine ayrılan kaynaklar çok kısıtlı olduğundan, CERN’deki başka deneylere katılma imkanı bulamıyorlar.