felsefe taşı

CERN temel olarak;
a. Maddenin yapı taşları nelerdir?
b. Atom-altı parçacıklar nelerdir?
c. Ağır iyonlar ve quark-gluon plazması nedir?
d. Süpersimetri nedir ve nasıl elde edilir?
e. Z Bozonu nedir?
f. W Bozonu nedir?
g. Anti-madde nedir?
h. Evrenin ilk anları nasıldır?
i. Standart Model ne kadargeçrlidir?
j. Higgs bozonu nedir?
k. Maddenin kütle kazanmasını açıklayan mekanizma nedir?
l. Karşımadde varmıdır? Varsa nedir?

TANRI PARÇACIĞI – HİGGS BOZONU
Standart Model parçacıkların kütlelerinin kökenini, bazı parçacıklar oldukça ağırken bazılarının neden kütlesiz olduğunu, evrende neden bu kadar çok değişik tipte parçacık olduğunu açıklamaz. Bütün bu soruların cevabı Higgs mekanizması denilen bir olay olabilir. Teoride Higss alanının Higs bozonu denen en az bir adet parçacığa sahip olması gerekir.

Evrenin oluşumunun çok çok erken aşamalarında bütün parçacıklar kütlesizdi. Büyük Patlamadan çok kısa bir süre sonra evren genişlerken ısının kritik bir değerin düşmesiyle evrenin her yerinde yeni bir tip alan oluştu. Bu özel alana Higgs alanı diyoruz. Bazı parçacıklar bu alanla etkileşime girerek bizim kütle olarak ölçtüğümüz özelliği kazandılar.

Parçacıklar için kütle dediğimiz şey, parçanın, her yere yayılmış bulunan Higgs alanı ile etkileşmek ile kazandığı bir özelliktir, yani bu özelliği biz kütle olarak algılıyoruz.

14 Mart 2013 de CERN’de Tanrı Parçacığı bulundu. Bunun bir diğer anlamı, maddenin enerji formundayken nasıl kütle kazandığını anlayabilirsek, artık enerjiden kütle elde edebileceğiz demektir.

Higgs bozonu 1964 yılında Peter Higgs ve François Englert tarafından ortaya atıldı ve 14 Mart 2013 tarihinde yapılan açıklamayla da bu 48 yıllık teori deneysel olarak da kanıtlanmış oldu. Geçmiş sayfalarda da belirtildiği gibi, 08 Ekim 2013 tarihinde Peter Higgs ve François Englert’in kazandığı açıklandı.

Higgs bozonuna neden “Tanrı Parçacığı” dendiğine gelince.
Aslında bu isim bir şakadan ibaret. Standart Model’i popüler dilde anlatmayı deneyen bir kitabın içinde, parçacığa adını veren Peter Higgs’in ‘Şu Allahın belası parçacık da bulunamadı gitti’ diye bir cümlesi var. O cümle zamanla kılık değiştirip ‘Tanrı Parçacığı’ şekline dönüşmüştür. Popüler dilde, özellikle de gazeteler ve televizyonlarda kullanıla kullanıla da yaygınlaşmıştır.

ADIM ADIM ÇARPIŞMA
Gaz silindiri içinde bulunan hidrojen atomları, kontrollü bir şekilde LHC’nin ilk aşaması olan LINAC-2’ye aktarılır. Burada, yüklü manyetik alanlar sayesinde hidrojen atomlarında bulunan elektronlar, atomdan ayrılırlar ve geri sadece protonlar kalır. Bilindiği üzere hidrojen atomlarının çekirdeğinde nötronlar yoktur ve sadece porotonlar vardır. Yörüngesinde de bir elektron bulunur.Pozitif yüklü olan bu protonlar LİNAC-2’de üzerlerine uygulanan manyetik alan sayesinde doğrusal yönde hızlanmaya başlarlar, ta ki evrenin ilk anlarını simüle eden çarpışmalarına dek. Bu ilk aşama, uzaya çıkan roketlerin ateşlemeden hemen sonraki ilk aşamasına benzetilebilir. Bu aşamada, yoğunlaştırılmış protonlar LİNAC-2’deışık hızızın 1/3 oranına kadar hızlandırılır ve her bir protonun enerjisi 50 MeV seviyesindedir.
LİNAC-2’den hemen sonra, protonların yoğunuğunu daha da artırmak amacıyla, Proton Senkrotronu İticisi’nde (PROTON SYNCHROTRON BOOSTER – PSB) proton demetleri paketler halinde dört gruba ayrılır. Burada parçacıklar dairesel bir yörünge dahilinde (157 metrelik bir çember) hızlanmalarına devam ederler. Hızlandırma elektriksel alanın periyodik atımlar (pulse) şeklinde parçacıklara uygulanması ile yapılır. Bu durumu elindeki ipin ucunda taş olan bir çocuğun bu ipi hızla çevirmesine benzetebiliriz.Elektriksel alanın proton demeti üzerinde etkisini artımak içinve aynı zamanda proton demetlerini dairesel yörüngelerinde tutatbilmek için bu çembere çok büçlü mıknatıslar eklenmişitr. Burada protonlar ışık hızının %91,6 oranına kadar hızlandırılırlar veher bir protonun enerji seviyesi 1.4 GeV seviyesindedir (LİNAC-2’den yaklaşık 28 kat daha fazla).

PSB’de dörde ayrılan hızlandırılmış proton paketlerinin bir sonraki durağı, tekrar birleşmek amacıyla. Proton Senkrotronudur (PS). Bu aşamayı roketin üçüncü aşamasına benzetilebiliriz. PS yaklaşık olarak 628 m’lik bir çemberdir. Burada protonlar ışık hızının yaklaşık %99,9’u oranında hızlandırlırlar veher bir protonun enerji seviyesi 25 GeV seviyesindedir. (PSB’dekinden 17 kat daha fazla). Bu aşama kritik bir aşamadır. Protonlara uygulanan manyetik alan,hali hazırda neredeyse ışık hızına ulaşmış olan protonların hızlarını daha da fazla artırmaz. Fakat ışık hızına bu kadar yaklaşmış olduklarından protonları kütleleri artmaya başlar.Öyle ki her bir protonun kütlesi, doğal halinden 25 kat artmıştır.

Protonlar buradan, 4. aşama olana SPS’e aktarılırlar. 7 km’lik dev bir çember plan SPS’n görevi, 25 GeV seviyesinde ve neredeyse ışık hızında hareket eden protonların enerji seviyelerini 450 GeV’a kadar çıkartmaktır (PS’tekinden 18 kat daha fazla). Protonlar burada kısa sürede LHC’a aktarılmaya hazır hale gelirler.

LHC 27 km uzunluğunda ve alplerin eteklerinde İsviçre ile fransa arasında yern 100 metre alrında olan dev bir tüneldir. LHC’de iki adet vakumlanmış tüp çember bulunur.Buradaki ortamın basıncı 10-13 ATM seviyesinde olup Güneş sistemindeki en boş yerdeki basınca denktir. Bu iki adet vakumlanmış çemberde protonlar bir birlerine zıt yönde hareket ederler. Burada bulunan ve “Kickers” adı verilen özel yapılar sayesinde protonlar bir kısmı saat yönünde hareket ederken diğer bir kısmı da tersi yönde hareket eder. 27 km’lik bu çember dört yerde kesişmektedir. Bu kesişim yerlerinde, yukarıda bahsi geçen 4 detektör bulunur (ALICE, ATLAS, CMS ve LHCb) ve çarpışmalar bu detektörlerde gerçekleştirilişr. Protonların zıt yönde hareket etmelerinden dolayı çarpışma enerjileri iki katına çıkmakta olup çarpışma sonucu ortaya çıkan atom altı parçacıklar bu detektörlerce algılanırlar. SPS 4 dakika 20 saniye boyunca LHC’ye protonları iletmeye devam eder. 20 dakikalık bir sürenin sonunda protonların enerji seviyeleri, uygunlanan manyetik alan sayesinde 7 TeV seiyesne ulaşır (SPS’in 15,5 katı ve LİNAC-2’den 140.000 kat daha fazla). 20 dakikanın sonunda 2.800 civarında hızlandırılmış proton LHC’de ışık hızına yakın süratte hareket etmektedir. Öyle ki her bir proton 27 km’lik LHC çemberini saniyede 11.000 kez dolanır. Aynı zamanda kütlesi normal haldeki seviyesinden 7 bin kat daha fazladır. LHC’de uygulanan manyetik alan sayesinde protonlar dairesel yönde hareketlerine devam ederler. 20 dakikalık bu süreç içinde protonların enerjilerini bu orana çıkarabilmek için uygulanan manyetik alan o kadar kuvvetlidir ki bunu sağlayabilmek için her bir manyetik alan kaynağından – elektromıknatıstan 20.000 ohm civarında akım geçmektedir. Bu seviye, Adıyaman ve Şanlıurfa illeri arasındaFırat Nehri üzerinde kurulu olanAtatürk Barajının kurulu gücüne eşdeğerdir. Bu manyetik alanı sağlayabilmek için kullanılan mıknatısların “süperiletken” özelliğine sahip olması gereki ki bu sebeple LHC’deki iki vakum çemberlerindeki sıcaklık -271 derece yani dış uzay seviyesindedir.

Nihayetinde protonlar detektörlerde çarpıştırılırlar.
İki protonun çarpışması sonucu ortaya çıkan enerji 14 TeV seviyesindedir. Çarpışma anında detektörlerde simüle edilen ortam big bang’de olduğu varsayılanınkine çok yakındır.
Çarpışmada ortaya saçılan atom altı parçacıların hareketleri detektörlere bağlı bilgisayarlar tarafından izlenir ve analiz edilir.

KISSADAN HİSSE

Günümüz Tükiye’sinde ortalama insan ömrü 73,7 yıldır. Basit bir metamatik hesabıyla ortalam 65.000 saate tekabül eder. Bu süre içine bir hayatı sığdırırız.
İnsanlık tarihinin başlangıcı günümüzden yaklaşık 10.000 yıl öncesine dayanır (yazılı tarih).

Evrenin bilinen kozmik saati 13,7 milyar yıldır çalışmaktadır. Bu çerçeveden bakıldığında insanoğlunun bilinen varlığı bu yaşlı evren için sadece bir andan ibarettir.

Aslen ölümsüz olmak, ortalaması 65.000 saat olan süreyi uzatmak değildir. İnsanı yaşadığı bu evrene hakim kılan özelliği edindiği bilgi ve tecrübeleri nesilden nesile aktarabilme yeteneğidir. Ölümsüzlük, insanoğlu için bir sonraki nesilllere fikren eserler bırakabilmektir.

Bu bağlamda, Stonehenge’den Piramitlere, Çin Seddinden, Aya ‘daki ilk ayak izine ve nihayetinde CERN’e kadar her şey, tıpkı 14 yaşındaki Einstein’ın düşlerinde olduğu gibi ışık hızına ulaşmış, sınırlarını aşmış ve zamanın ötesine geçmiştir.
Fikren eser bırakmak, en büyük lütuf olan aklın kullanılması ile mümkündür. Aklın kullanılması bir anlamda Allah’ın bir buyruğudur. Zira Kuran-ı Kerim’de akıl kelimesi, fiil olarak 46 yerde geçmekedir.

CERN, 50 yılı aşkın bir süredir, 3 milyar Euro’dan daha fazla maliyete sahip ve binlerce billim adamının çalıştığı ve temelde hikayeminizin nasıl başladığını öğrenmemizi araştıran dev bir laboratuardır. Nasıl başladığını bilirsek, önümüzde nelerin olduğunu ve nasıl sonlanabileceğini de bilebiliriz.

Zira, “bilenle bilmeyen”, zamanın olmadığı yerde bir değildir.