CERN çarpıştırmaya başladı ama Webb şovu çaldı

Beyaz Saray gururla sunar… James Webb Uzay Teleskopu’nun (JWST) kızılötesi evrenin en derin, en erken zamanlarından aktardığı en net fotoğrafların dünyaya ilk gösterimi yapılırken konsept buydu. Beyaz Saray’da özel bir stüdyo hazırlanmış, Başkan Biden da içine oturtulup NASA’daki Webb ekibiyle karşılıklı zoom’lanmıştı. Biden NASA’nın maharetini ve derin uzayda yeni ufuklar açan teknolojiyi övdükten sonra konuşmasını şöyle bitirdi: “Bu teleskop Amerika’nın dünyaya nasıl öncülük ettiğini, ne büyük işler yapabildiğini gösteriyor…”

NASA bu teaser faslının ertesi günü diğer dört görüntüyü yayınladıktan sonra Twitter’dan “dünyayı nasıl hayranlık ve şaşkınlık içinde bıraktıklarına” dair bir mesaj paylaştı.

CERN de Twitter üzerinden kutlama mesajı yolladı; ama NASA’nın yanı sıra ESA ve CSA_ASC’yi de tag’leyerek, çünkü 10 milyar dolarlık James Webb projesine Kanada ve Avrupa uzay ajansları da ortak.

Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi CERN’den gelen tebrik anlamlı, çünkü parçacık fiziği ve astronominin hedefleri ortak, her ikisi de 13.8 milyar yıl önceki Büyük Patlama sonrası evrenin oluşumundaki sırları keşfetmeye çalışıyor.

Bütün zamanların en keskin gözlü, kızılötesi yetenekli uzay teleskopu dünyaya 1.5 milyon kilometre mesafedeki yörüngesinden, galaksi ve yıldızların bebeklik çağına uzanıp geçirdikleri evrimi, zaman ve mekanın başlangıcını gözlüyor.

CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı da (LHC) evrenin başlangıcında maddeye kütle kazandıran parçacıkları bulmak üzere, üç yıl aradan sonra geçen hafta yeniden ve protonları çok daha yüksek enerjiyle hızlandırıp çarpıştırarak üçüncü kez Büyük Patlama deneyine başladı; “Fizikte yeni sezon açıldı” diye anons da yaptılar ama insanlığı 13 milyar yıllık zaman yolculuğuna çıkaran James Webb şovu çaldı. Uzaydaki doğal laboratuvar, yerin 100 metre altındaki laboratuvarın 27 kilometrelik döngüsünde yaratılması mümkün olmayan ve Büyük Patlama’nın sadece 600 milyon yıl sonrasına denk düşen görüntülerle gözleri kamaştırdı.

PARÇACIK ALEMİ GERGİN

CERN yeni sezona sıkıntılı başladı, 2009-2013 arasındaki ilk çarpıştırma deneyinin dünyada yarattığı heyecan geride kaldı. O deneyde büyük bir başarıyla Higgs bozonu bulunduktan sonra LHC bakım ve onarıma alındı; 2015’te ikinci deney başladı ama tek bir keşif yoktu, CERN sessizliğe büründü. Tanrı parçacığı diye yıllarca aranan Higgs bozonu ortaya çıkalı on yıl oldu. O gün bugündür kayda değer yeni veri elde edilemedi.

Science dergisine bakılırsa, CERN’in varlık nedenine ilişkin soru işaretleri var artık. Chicago Üniversitesi’nden parçacık fizikçisi Juan Collar, “Şimdi bir şey bulunamazsa, bu araştırma alanı ölmüş demektir” diyor. Fransa-İsviçre sınırında yerin 100 metre altındaki 27 kilometrelik Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın maliyeti 3 milyar Euro’dan fazla, CERN’in yıllık bütçesi 1.2 milyar İsviçre Frangı tutarında. Evrenin sırlarına vakıf olabilmek için çok para değil ama, boşa kürek sallanıyorsa fazla. Ayrıca LHC deneylerinde aktif dünyanın dört bir yanından binlerce fizikçi, daha hayati görevler üstlenebilecekken yeteneklerinin boşa harcandığı şüphesi de cabası.

İtiraf edelim Dan Brown’ın Melekler ve Şeytanlar romanının da etkisi vardı CERN’in süksesinde. Romanda rahip-fizikçi Leonardo Vetra bir gözü çıkarılıp göğsüne de Illuminati sembolü dağlanarak öldürülür. Çünkü Vetra hızlandırıcıda küçük çaplı bir Büyük Patlama yaratarak tanrının varlığını bilimsel olarak kanıtlamıştır. Bilimi yücelten Illuminati cemiyetinin tetikçisi Haşhaşin, Vetra’ın gözüyle retina taramasından geçip laboratuvara girerek deneyde ortaya çıkan antimaddeyi çalar ve Aziz Petrus Bazilikası’na yerleştirir. Vatikan’da papa seçimi vardır ve karşı madde 24 saat sonra nükleer enerjinin bin katı şiddetle patlayacaktır…

Roman sonrası Prof. Dr. Engin Arık’la tanışıklık ve parçacık alemi üzerine muhabbet dönemi başladı. Engin hocanın Boğaziçi Üniversitesi Fizik Bölümü’ndeki mini laboratuvarında evrenin başlangıcındaki kuarklar ve leptonlarla, atomun küçük parçacıkları proton ve nötronlar üzerine saatlerce konuştuk. CERN’deki ATLAS deneyinde çalışan Boğaziçi grubunun başındaki Engin hocaya sormuştum; “Bu çarpıştıracağınız parçaları hızlandırıcının içine nasıl koyuyorsunuz, yani bu proton nereden bulunur?" O da kek tarifi verir gibi anlatmıştı; atomu en basit element olan hidrojeni alırsın, çekirdeğinde bir proton var, iyonize ederek etrafındaki elektronu ayıklarsın. Protonun aynı pildeki gibi pozitif elektrik yükü var…

Hocanın anlattığına göre LHC’ye entegre olarak inşa edilen dünyanın en büyük detektörü ATLAS, protonların çarpışması sonucu ortaya çıkacak parçacıklardan veri toplayıp Higgs parçacığı ve diğer sürprizleri bulacaktı.

Nitekim Higgs bozonunun varlığı kanıtlandı; hatta teorinin babası Peter Higgs ve François Englert 2013 Nobel Fizik Ödülü’nü kazandılar. Ancak Prof. Dr. Engin Arık ne yazık ki göremedi; diğer beş değerli bilim insanıyla birlikte uçak kazasında kaybettik hocayı.

Şimdi CERN’de yaklaşık üç yıl sürecek üçüncü deney başladı; 13.6 trilyon elektronvoltluk rekor enerjiyle çalışacak LHC’nin 27 kilometrelik dairesel tünelinde karşı yönden yaklaşık ışık hızında gönderilecek protonlar saniyede 1.6 milyar kez çarpışacak ve ortaya çıkacak veriler ATLAS, CMS, ALICE ve LHCb deneylerinde çalışan binlerce bilim insanı tarafından analiz edilecek. LHC kapsamındaki dokuz deney arasında ALICE, Büyük Patlama’nın ilk 10 mikrosaniyesinde ortaya çıkan maddeyi araştırıyor.

Higgs bozonunun gözlendiği ilk deneye göre 20 kat daha fazla çarpışma meydana gelecek ve Higgs parçacığı daha derinlemesine incelenecek.

YENİ BİR FİZİK ARANIYOR

Higgs bozonu, Standart Model ile uyumlu olduğu için fizikte önemli bir devrimdi. Ancak maddeyi oluşturan temel parçacıklarla bunların etkileşimini yöneten kuvvetleri açıklayan Standart Model kuramında soru işaretleri var. Örneğin madde ve antimadde arasındaki asimetri. Standart Model’e göre Büyük Patlama’nın evrenin erken döneminde eşit miktarda madde ve antimadde yaratmış olması gerekiyor. Ancak bugün yeryüzündeki en küçük yaşam formundan en büyük gezegenlere evren hemen hemen tamamen maddeden oluşuyor, yeterince antimadde bulunamıyor.

Fakat madde ve antimadde simetriyle yaratıldıysa, birbirlerini yok etmeleri gerekirdi ve evren pür enerjiden ibaret bir ıssızlığa bürünür, madde – galaksiler, yıldızlar, gezegenler – var olmazdı. Bu da Standart Model’in henüz eksik olduğunu ve bilinen formüller dışında bir fiziğin bulunması gerektiğini gösteriyor.

CERN araştırmacıları işte bu fiziği bulmaya çalışıyor. Üçüncü deney 2025’te sona erecek ve LHC yeni bir rektifiye döneminden sonra 2029’da yeniden devreye girecek. Parçacık fizikçileri şimdiki deneyden eli boş çıkarsa, CERN’in finansmanı daha ne kadar devam eder, orası meçhul. Ancak fizikçilerin düşlerinde LHC’nin halefi olarak 100 kilometrelik bir çarpıştırma tüneli var; ismi “Future Circular Collider” (FCC) ve tahmini inşa maliyeti 20 milyar Euro!

Eğer maddeyi deşifre etmeyi başaramaz düşleri gerçek olmazsa, o halde istikbali göklerde kozmik deneylerde arayacaklar. Son yıllarda astronomi, parçacık fiziğine yardımcı bir bilim alanı haline geldi. Bazı bilim yazarlarının tahminlerine göre Webb Uzay Teleskopu’nun Büyük Patlama’ya yolculukları fizikçilere de yol gösterecek.