Tanrı Parçacığı: İzini gördük ama ‘var’ diyemiyoruz

Gelin tane tane, nokta nokta gidelim; ‘Tanrı Parçacığı’ derken neden söz ettiğimiz, onun varlığı veya yokluğunun ne anlama geldiği daha iyi anlaşılsın:

- Einstein’ın görelilik teorisi, evrenin bir başlangıcı olduğunu söylüyordu. ‘Büyük patlama’ adı verilen bu başlangıç daha sonra astronomlar tarafından da kanıtlandı. Evrenimiz 13.7 milyar yıl önce ortaya çıkmış ve hala genişliyor.

TEKİLLİK

- ‘Büyük patlama’ anında bildiğimiz fizik kurallarının geçerli olmadığı genel kabul görmüş bir anlayış. O yüzden ‘büyük patlama’ya İngilizcesiyle ‘Singularity’ deniyor, belki ‘tekillik’ diye çevirebiliriz.

- Ama o anın hemen sonrasından itibaren bugün de geçerli olan fizik kurallarının oluştuğuna da inanılıyor. İşte o kuralları arıyor insanlık.

- Büyük patlamayla birlikte atomu oluşturan temel parçacıklar saçıldı ortalığa. Bu başlangıç kurallarını bulmaya çalışan ‘Standart model’e göre, o ortaya saçılan parçacıklar kütlesizdi, yani saf enerjiydi.

- Ama hepimiz biliyoruz ki, evrende kütle var. Biz varız, dünya var, güneş var, yıldızlar var, galaksiler var, varoğlu var. Bunların hepsi kütle. Atomlar ve atomların bir araya gelmesiyle oluşmuş moleküller var.

- Peki büyük patlamadan hemen sonra (saniyenin 2 trilyonda biri kadar sonra) ne oldu da, parçacıklar kütle kazandı, atomlar oluştu?

HIGGS BOZONU

- Standart Model’in bu soruya cevabı, Higgs bozonu. 1964 yılında Britanyalı fizikçi Peter Higgs tarafından ortaya atılan teoriye, daha doğrusu matematiksel modele göre, parçacıklar ‘Higgs alanı’ adı verilen bir alandan geçerken kütle kazandılar ve böylece gözlemlediğimiz evren oluşabildi. (İşte tam bu nedenle ‘Higgs bozonu’na ‘Tanrı Parçacığı’ adı veriliyor popüler dilde.)

- Higgs bozonunu görmek veya kanıtlamak çok zor. Çünkü bu alan ortaya çıksa bile anında kayboluyor. O yüzden dün CERN’de yapılan açıklamalarda uzun uzun belirdiği an ortadan kaybolacak bu alanın geride bıraktığı izlerin nasıl ‘yakalanacağı’ konusu anlatıldı önce.

10 MİLYAR DOLARLIK MAKİNE

- CERN’de Higgs bozonunu gözleyebilmek için protonları çok yüksek enerji seviyelerinde çarpıştıran ve 10 milyar dolara malolan büyük bir ‘makine’ yapıldı. Buradaki fizikçilerin ‘makine’ adını verdiği büyük hadron çarpıştırıcısında bir yıldan beri protonlar çarpışıyor, daha da çarpışacak.

- Higgs bozonunu aramak için iki deney ekibi oluştu. Bunların isimleri ATLAS ve CMS. İki ekip, birbirinden bağımsız ve açıkçası bilgiyi birbirinden gizleyerek ama aynı data üzerinde farklı teorik yaklaşımlarla çalıştı.

- Dün CERN’de yapılan açıklama, bu sabaha kadar yürütülen çalışmalarda varılan noktayla ilgiliydi. Ama çalışmalar daha bitmedi.

- Gerek ATLAS ve gerekse CMS ekipleri, tamamen farklı yöntemler kullanarak baktıkları deney sonuçları bilgisini taradılar ve kabaca 115-130 GeV enerji aralığı dışındaki seviyelerde Higgs bulunmadığına karar verdiler, bu seviyeler elendi. Ama 115-130 GeV aralığında bazı ‘olay’lar iki deney grubuna Higgs ile ilgili ‘ipucu’ verdi.

- Daha spesifik olmak gerekirse, fizikçilerin ilgisini çeken ve akla Higgs’i getiren olaylar 125 GeV seviyesinde oldu. 125 GeV, 125 milyar elektron volt demek. Yani, protondan 125 kere daha ağır, elektrondan ise 500 bin kere daha ağır.

- Mesele atomaltı parçacıklar olunca bunları kendi gözünüzle doğrudan gözleyemiyorsunuz; onun yerine dedektörler kullanıyorsunuz. Ayrıca Heisenberg’in meşhur ‘Bir parçacığın aynı anda hem hızını hem yönünü bilemezsiniz’ diyen ‘belirsizlik’ ilkesinden ötürü, istatistiki yöntemler kullanmanız gerekiyor.

EINSTEIN’I KIZDIRAN İSTATİSTİK

- İşin içine istatistiğin bu kadar girmesi zamanında Einstein’ı çok kızdırmıştı ve ona ‘Tanrı evreni yaratırken zar atmaz’ dedirtmişti. Ama ne yapacaksınız, şimdilik elimizdeki en iyi araç istatistik.

- CERN’deki iki deney grubu da ‘Higgs izlenimi veren’ olaylardan söz ediyor ama ‘Higgs’i bulduk’ demiyor. Bunu diyebilmeleri için, istatistikte ‘standart sapma’ hesaplarında kullanılan birimle, 5 sigmalık bir güvenirlik seviyesinde olmaları gerekiyor.

- 5 sigma, yüzde 99.9999426697 güvenirliğe sahip olmak demek. Oysa CERN’deki araştırmacılar 1.9-2.6 sigmalık güvenirliği sağlayabilmişler ancak. Yani yüzde 95-99 arası.

- Yüzde 99 ile yüzde 99.9999426697 arasında dağlar kadar fark var açıkçası. Ama yine de fizik dünyasında 2-3 sigma arasındaki sonuçlar ‘ilan edilebilir’ bulunuyor, 5 sigma ve ötesi ise ‘kanıtlama’ anlamına geliyor.

Deney 2012’de devam edecek

- Gelinen son nokta şu: CERN, Higgs için ‘Var’ da demiyor, ‘Yok’ da... 2012 yılında deney de devam edecek, deney sonuçlarına ilişkin değerlendirmeler de... Belki seneye bu vakitler, ‘Tanrı Parçacığı’nın var olup olmadığını daha kesin biçimde öğrenmiş olacağız.

- Varsa mesele yok, Standart Model yoluna devam edecek. Ama ya yoksa? İşte o zaman Standart Model’in en temel varsayımlarından birinin yeniden ele alınması gerekecek.

- Aslında eğer Higgs bu söylenen enerji seviyelerinde varsa da bazı sorunlar ortaya çıkacak. Bu sorunların başlıcasını pazar günü yazdım: Umulandan daha küçük ve ‘hafif’ olan Higgs varolan kütlenin de büyük bölümünün enerjiden oluştuğu anlamına geliyor. Bu da evrenimizin bir başı olduğu gibi bir de sonu olabileceği düşüncesini beraberinde getiriyor.