Bir tekmeci, bir tokatçı ve tanrı parçacığına ilk adım

Serkant Hocam, Dan Brown’ın romanında okuduğum günden beri CERN’e gitmek isterim. Ne yapıyorsunuz orada, yerin 100 metre altında? Nerede başladı bu hikâye?

Anneannemin evinde başladı. Ben küçükken anne ve babam çalıştığı için anneannem bana bakardı. Anneanne evinde de çok fazla oyuncak yoktu. En güzel meşgalem eski gazete kâğıtlarını alıp anneannemin yere serdiği bir çarşaf üzerinde kesmekti. Derdim gazeteyi kaç parçaya bölebileceğimi anlamaktı. Çünkü durmadan parçalayabildiğime göre içinde bir şey olması lazım. Sonradan öğrendim ki sadece matematiksel olarak bir şeyi sonsuz kere parçalayabiliriz. İşte buna ‘parçacık fiziği’ diyoruz. Her şeyin nüvesinde daha da ne olduğunu anlamak.

BİR PİNPON TOPU ATARAK DUVARI DELEBİLİRSİNİZ

İtalyan Fizikçi Carlo “Bilimde görmediğimiz bir şeyi anlamaya çalışırız” diyor. Siz görüyor musunuz?

Bir pinpon topu alalım, bunu bir duvara atarsak öteki tarafa geçmez. Ama teorik olarak geçmesi mümkündür. Biz buna “Tanımlanabilir olasılık” diyoruz. İşte evrenin şöyle bir gücü var. Bizim 30 birimle geçebileceğimiz bir duvarı o 3 birimlik enerjiyle atıp öbür tarafa geçirebiliyor. Günlük hayattaki işleyişte bunları beynimize kabul ettirmek zor. Kuantum deryası böyle sürprizlerle dolu.

CERN BİZİM BÜYÜK KULÜP GİBİ BİR YER

Peki İsviçre’deki CERN’e gidersek, orası neresi? Gerçekten Dan Brown’ın anlattığı gibi esrarengiz bir yer mi?
O zaman önce CERN’den başlayayım. 1952 yılında “Conseil Europeen pour la Recherche Nucléaire” (Avrupa Nükleer Araştırma Konseyi) ismiyle konsey olarak 12 ülke tarafından kurulan bir tür kulüp. Yani altyapı tesisi.

Örneğin Büyük Kulüp’e üyesiniz. Buraya giriş parası veriyorsunuz. Bir de aidat veriyorsunuz. CERN bu kulüp gibi size istediğiniz faaliyetleri sunan, dünyadaki tek bu büyüklükteki organizasyondur.

O KULÜPTE GÖRMEDİĞİMİZ BİR ŞEYİ SEYREDİYORUZ

Peki siz bu “yeraltı kulübü”nde ne yapıyorsunuz?

Yerin 100 metre altında 27 km’lik bir tünel düşünün. Burada iki vakum boru hattı içinde zıt yönlerde dolaşan protonlar var. Bunları çarpıştırıp ne olduğunu görmek istiyoruz.

Ne görüyorsunuz peki?

Hiçbir şey...

Ya protonlar? Onlar nasıl bir şey?

Onları da görmüyoruz.

Anlamadım, bir şeyleri görememek için görmediğiniz bir şeyleri hızlandırıp çarpıştırıyor ve sonra görmemek için seyrediyorsunuz.

Evet yaptığımız tam da bu. Çünkü, görmüyoruz ama orada ne olmuş olabileceğini algıçlardaki izlerden hesaplayarak gözlemleyebiliyoruz, tahmin edebiliyoruz. Bugün size işte bunu anlatmaya çalışacağım.

PROTONA BİR VOLE ATIP IŞIK HIZIYLA YOLLUYORUZ

Öyleyse başlayalım hocam. Ama bunu benim gibi sıradan bir beynin bile anlayabileceği şekilde anlatırsanız sevinirim.

Gözle göremediğimiz bu evrende bazı şeylerin nasıl olduğunu anlamak için, orada olanları burada oluşturmaya çalışıyoruz. Bunu yapmak için de o ortamı yaratmamız lazım. Bölebildiğimiz atomdan bile küçük parçacıkları yani protonları birbiriyle çarpıştırmaya çalışıyoruz. İşte bunu sağlayan alete de “hızlandırıcı” diyoruz.

BİR ZAMANLAR HEPİMİZİN EVİNDE BİR ‘CERN’ VARDI

O zaman başlayalım. Protonları nasıl hızlandırıyorsunuz?

İki şeyin çarpışması için hızla birbirine yaklaşması lazım. Biz de bunu “tekmeleyerek” yapıyoruz. Yani protona “tekme” atıyoruz. Bu da çok basit bir şey. Lisede fizik dersinde hepimiz öğrendik. Aynı elektrik yükleri birbirini iter. Zıt yükler birbirini çeker. Protonun elektrik yükü artı. Demek ki, iki protonu kendi haline bırakırsanız çarpışmaz, tam aksine birbirini iter. O zaman bir noktaya protona artı voltaj uygulayan bir plaka koyayım. Proton onun üzerine değil, onun zıddı yönde gitmeye çalışacak. Karşı tarafa da eksi voltaj uygulayan bir plaka koyayım. Proton o noktaya yaklaşmak isteyecektir. Buyurun bir hızlandırıcı. Biri bir ucundan itiyor, karşıdaki ise kendine çekiyor. Eskiden hepimizin evinde bir hızlandırıcı vardı. Bildiğimiz siyah-beyaz tüplü televizyon aslında bir hızlandırıcıdır.

SADECE ‘TEKMECİ’ YETMEZ BİR DE ‘TOKATÇI’ GEREKİR

Ama sadece tekmeleyici yetmez. Bir de “tokatlayıcı” lazım. Diyelim ki bir topu tekmelediniz. Gidip bu dairenin çeperine çarpıp duracaktır. O zaman ne yapacaksınız? Ya Messi’nin vuruşları gibi falso vereceksiniz ya da bir bilardocu gibi duvara çarptırıp yine istediğiniz yörüngeye sokacaksınız. Biz bilardocunun yaptığını yapıyoruz. Duvara gelen protona bir tokat çakıyoruz, tekrar yörüngesine giriyor. Bunu da biraz önce anlattığım tokatlayıcı mıknatıs ile yapıyoruz.

TEKMEYİ HANGİ GÜÇLE ATMALI, FİL TEKMESİ Mİ SİVRİSİNEK Mİ

Bütün cehaletimle araya gireyim. Protonları tekmelemek için çok yüksek bir enerji lazım herhalde değil mi?

Kim için çok yüksek enerji? Bizim için mi, yoksa proton için mi? Proton için derseniz evet çok yüksek bir enerji ama bizim için solda sıfır kalan bir değer. Şöyle açıklayayım. CERN’de yer alan hızlandırıcı, dünyada en yüksek enerjiyle parçacıkları hızlandıran donanım. O en yüksek enerji neye denk biliyor musunuz? Bir sivrisineğin uçarkenki kinetik enerjisine.

Fil kulağında sivrisinek vızıltısı kadar mı yani?

O kadar acele etme, şunu da dinle. Evet bir sivrisinek enerjisi ama vücudumuzda kaç proton olduğunu düşün. Bunların her birinin sivrisinek enerjisine sahip olduğunu dikkate alırsan, bir araya geldiğinde nasıl bir bombaya dönüştüğünü gözünde canlandırabilirsin. Yani biz her parçacık başına bir sivrisinek enerjisi veriyoruz.

BU ENERJİ AMPULÜ YAKMAZ AMA KULLANDIĞIMIZ AKIM BİR ÇATALI ÖLDÜRÜR

Yani?

 Yanisi şu: CERN’deki hızlandırıcıda her bir protona verdiğimiz enerji evdeki ampulü yakmaz, zaten amacımız toplamda çok büyük bir enerji değil, enerji yoğunluğu! Bir de bu enerjetik protonları yörüngede tutmak için tokatlayıcı mıknatıslar kullanıyorduk ya onlara da yani o elektromıknatıslara da çok çok yüksek akım vermek gerekiyor. Protonları tokatlamak için 12 bin amper veriliyor. Düşünün, evlerimizdeki sigortalar 20 amper, 30 amper, 40 amper... Yani 3-5 amper zaten insanı kızartır. 12 bin amperi bir tele verirseniz, örneğin bu çatala, bırakın insanı o çatal da ölür. Taşıyamaz o akımı.

Sizin teliniz nasıl kaldırıyor o amperi?

İşte bu soruyla, CERN’in Dan Brown romanındaki koridorlarına giriyoruz. Hiçbir tel 12 bin amperi kaldırmıyor. O yüzden bu enerjiyi iletmek için özel bir malzeme kullanmamız gerekiyor. Buna “süper iletken” malzeme diyoruz.

DİKKAT AŞAĞIDA GÜNEŞİN 100 BİN KATI SICAKLIK VAR

Nereden buluyorsunuz o malzemeyi? Siz mi yapıyorsunuz...

Hem evet hem hayır, doğada zaten olan maddeler birleştiriliyor. Katı hal fiziğinde en büyük buluşlardan biri, bunun doğada da bulunduğunun keşfedilmesi. Süper iletken madde keşfedildi ama ortada çok büyük bir sorun vardı. Bu madde bizim yaşadığımız ortamda, yani oda sıcaklığında süper iletken görevi görmüyor. Bırakın oda sıcaklığını, kutuplarda dahi kullanamıyorsunuz.

Ne gerekiyor çalışması için?

Eksi 271.3 derece sıcaklık... Yani 12 bin amperlik bir tokatlama yapmamız için eksi 271.3 derecelik bir ortam sağlamamız gerekiyor. İşte bu noktada CERN devreye giriyor. CERN’deki en büyük bilgi sahibi olunan teknolojilerin başında kriyojeni geliyor. Türkçeye biz bunu daha doğru olarak ‘soğu-bilimi olarak’ çeviriyoruz.

GEZEGENLER ARASINDAN BÜYÜK BİR BOŞLUK LAZIM

Bu kadar mı?

Bu da yetmiyor, bir de vakum ortamı yaratmanız lazım. Bu protonlar vakumlu ortamda dolaşıyorlar. Parçacıkları hızlandırınca o kadar boş bir yerde bunları kanalize etmemiz gerekiyor ki o boşluk bizim Güneş Sistemimizdeki gezegenler arasındaki boşluktan daha yüksek bir boşluk olsun. Daha boş bir yer, daha soğuk bir yer, ama bu çarpışma olduğu zaman güneşimizin merkezindeki sıcaklığın birkaç 100 bin katı sıcaklığa ulaşıldığını düşün. İşte bütün bunları da CERN’de yerin 100 metre altına inşa edilen 27 kilometre çeperli Büyük Hadron Çarpıştırıcısı sağlıyor. Biraz daha canlanabildi mi CERN’de ne gibi şeylerle uğraştığımız? İstersen burada duralım. Yarın bu 27 km çapındaki daire içindeki “Amok koşucularını” anlatalım.

YEDİNCİ ÜYE SÖZLÜĞÜ

Kuark nedir?
Temel parçacıktır, yani bildiğimiz kadarıyla altyapısı yoktur, daha fazla parçalanamaz. Doğada tek başına bulunmaz.

Hadron nedir?
Kuarklardan oluşan parçacıklara hadron denir. Kuarklar doğada tek başlarına bulunmazlar, hadronlar oluştururlar. Kuarklar gibi güçlü (nükleer) etkileşme yapabilirler.

Proton nedir?
Üç kuarktan oluşan bir hadrondur. Sıradan madde dediğimiz atomun çekirdeğinde de bulunur. Elektronun elektrik yükünün zıddını taşır.

Higgs nedir?
Higgs bozonu (bozon bir temel parçacık sınıflandırması), kütleli temel parçacıkların nasıl kütle kazandığını açıklayan Higgs Alan Kuramı’nda öngörülmüş bir temel parçacıktır.

YARIN

Amok Koşusu’nun birincisi kim oldu...
Bulduğumuz şey tanrı parçacığı mıydı, yoksa Allah’ın belası bir parçacık mı...
Bu çarpışma kainatı oluşturan büyük patlama ile aynı mı...
Veee en kritik soru: Kainatı tanrı mı yarattı tabiat mı...

KATKIDA BULUNANLAR
Sayfa Editörü: Firuzan Demir
Foto Editörü: Umut Veis
Düzeltmen: Metin Usta
Tasarım ve Uygulama: Selma Songül Zengin