Başlangıç > Haber > CERN Deneyine Nasıl Gelindi?

CERN Deneyine Nasıl Gelindi?

(Fatih Aça/NTVMSNBC) CERN’de başlatılan yüzyılın deneyi ile maddenin sırlarının açığa çıkarılmasında dev bir adım atılmış oldu. Evrenin yaklaşık 14 milyar yıllık hikâyesinin eksik kalan bölümünde neler olduğu anlaşılmaya çalışılacak. Aynı zamanda evrenin ve maddenin yapısına ilişkin bulmacanın en temel parçaları ortaya çıkacak.

Albert Einstein: Büyük Patlama’nın Altyapısını Oluşturdu
Bugün bilim çevrelerince geniş kabul gören Büyük Patlama (Big Bang) Teorisi’nin temelinde Einstein’in genel görelilik kuramı yatıyor. Einstein genel görelilik kuramı temel olarak kütlenin dört boyutlu uzayı eğip büktüğünü ortaya koydu. Zamanında inanılması güç olan ama daha sonra farklı gözlemlerle kanıtlanmış pek çok öngörüyü beraberinde getiren olan genel görelilik kuramı ile evrenin ortaya çıkışı ve yapısı hakkındaki bugünkü bilgilerimizin de temeli atılmış oluyordu. Ancak ilginçtir büyük patlama teorisini altyapısını oluşturan kurama imza atan Einstein başlangıçta evrenin genişleyen değil sabit bir yapıda olduğunu düşünüyordu. Daha sonra Einstein’de doğruladığı büyük patlama teorisini birbirinden bağımsız olarak iki biliminsanı farklı zamanlarda ortaya attı.

Alexander Alexandrovich Friedman: Büyük Patlama’nın Babası
Einstein’in genel görelilik kuramı üzerinden uzayın sabit değil değişken bir yapıda olduğunu ilk ortaya atan Rus kozmolog ve matematikçi Alexander Alexandrovich Friedman oldu.

Birinci Dünya Savaşı’nda savaş pilotu olarak görev alan Friedman savaş sonrasında matematik ve kozmoloji çalışmalarına tekrar döndü. Görelilik kuramı üzerine yaptığı çalışmalar sonucunda evrenin sanıldığı gibi durağan değil sürekli genişleyen bir yapıda olduğunu öne sürdü. Bu iddiayı ilk olarak öne süren Friedman’dı, ancak iddiası yalnızca teorik hesaplamalara dayanıyordu ve gözlemle desteklenmiyordu. Uzmanlık alanı olan matematik ve kozmoloji dışında meteorolojik deneylere de katılan biliminsanı 1925’te, o yıllar için bir rekor olan, 7 bin 400 metre yükseğe balon gönderme deneyinde bulundu.

Georges Henri Joseph Édouard Lemaître: Evrenin Genişlediğini Kanıtladı
Birçok kişi için büyük patlama teorisini ilk ortaya atan kişi olarak görülen Georges Lemaitre, 1927 yılında görelilik kuramı üzerinde yaptığı çalışmalar sonucunda, Friedman’ın 1922’de bulduğu gibi evrenin genişlediği sonucuna vardı. Aynı yıl Solvay’da düzenlenen fizik konferansında Einstein’le karşılaşan Lemaitre, beş yıllık gecikmeyi ünlü fizikçiden duydu. Lemaitre’nin bu gecikmesi büyük patlama teorisinin geliştirilmesindeki rolünü azaltmadı. İyi bir matematikçi olan Friedman 1922’de evrenin genişlediği sonucuna varmıştı, ancak bunu matematiksel kanıtlara dayandırmıştı, astronomik gözlemlere dayandırmamıştı. Lemaitre ise teorisini oluştururken astronomlarla çalışmış ve teorisini test edilebilir ve zamanının gözlemlerine uygun olarak kurmuştu. 1931’de teorisi İngilizce’ye çevrilen Lemaitre, teorisi için ‘İlkel Atom’ adını kullanıyor ve bunun için; ‘yaradılış anında patlayan Kozmik Yumurta’ tanımını yapıyordu. Teorinin bugün bilinen ‘Big Bang’ adı, İngiliz astronom Fred Hoyle’a aittir. 1966’da öldüğünde, teorinin kanıtı olarak görülen büyük patlamadan arta kalan kozmik radyasyonun keşfinin üzerinden henüz bir yıldan biraz fazla zaman geçmişti.

Edwin Powell Hubble: Farklı Galaksilerin Varlığını Kanıtladı
Büyük patlama teorisinin kanıtlanması 1964’ü bulmuştu ancak Friedman’ın ve Lemaitre’nin gösterdikleri evrenin genişlediği teorisinin kanıtları 1929’da bulundu. Evrenin tarihinin ve yapısının anlaşılmasındaki bu önemli kanıtı bulan fizikçi Edwin Hubble’dı. Hubble’ın bilime en önemli katkısı galaksiler üzerine yaptığı çalışmalardı. Onun zamanında evrenin büsbütün Samanyolu’ndan ibaret olduğu düşünülüyordu. Ancak Hubble, yaşamının büyük bölümünde Wilson Dağı’ndaki gözlemevinde yaptığı çalışmalarla Andromeda’nın da içinde bulunduğu birçok farklı galaksinin varlığını kanıtladı. Böylelikle evrenin büyüklüğü ile ilgili görüş temelden değişmiş oldu. Bu birçok galaksinin olduğunu kanıtlamakla kalmadı aynı zamanda bu galaksilerin birbirinden uzaklaştığını da kanıtladı. Galaksilerin birbirinden uzaklaşmalarının kanıtlanması aynı zamanda evrenin de statik olmadığının ve genişlediğinin kanıtıydı. Hubble bunu yıldızlardan gelen ışığın dalga boyunu inceleyerek yaptı. Işık tayfı yakından incelenirse onun yalnızca birtakım farklı dalga boylarından ışık içermediği, bunların dışında bir dizi çizgiden de oluştuğu görülür. Yıldızlardan gelen ışık incelendiğinde söz konusu dalga boyları ve çizgiler ışık tayfının kızıl ucuna doğru yaklaşmaktadır. Buna kızıla kayma denir. Gökadalar (galaksi) zayıfladıkça kızıla kaymanın artışı Hubble’ın dikkatini çekti. Bu gökadaların uzaklığı arttıkça daha hızlı hareket ettiklerini gösteriyordu. 1929’da Hubble ve arkadaşlarının yaptığı çalışmalarla gökadaların hızını ve Dünya’dan uzaklıklarını hesaplamak için kızıla kayma derecesini ölçebilecek bir duruma geldi. Hızın uzaklıkla orantılı olarak arttığı bulundu. Hubble yasası olarak tarihe geçen bu buluş, evrenin genişlediğinin ilk kanıtıydı. Artık uzayın statik değil, genişleyen bir yapıda olduğunun teorinin ötesinde, gözlemlenmiş kanıtları ortaya çıkmıştı.

Arno Allan Penzias ve Robert Woodrow Wilson: Radyasyonu Buldu
Hubble uzayın genişlediğini gözlemleyerek kanıtlamıştı, ancak bu büyük patlamanın varlığına ait elle tutulur kanıtlar sağlamıyordu. Evrenin büyük patlama sonucunda oluştuğuna dair teorik hesaplamalar olsa da gözlemlere dayanan kanıt uzun süre bulunamadı.

Bu kanıtları bulanlar ise Arno Allan Penzias ve Robert Woodward Wilson adlı iki biliminsanı oldu. Yüzyılın önemli buluşların biri olan, evrenin ilk oluşum zamanlarına ait radyasyonun keşfinin tesadüflere dayalı ilginç bir hikâyesi var: İki biliminsanı büyük bir antenin üzerinde çalışıyorlardı. Bir süre sonra antende tanımlayamadıkları radyo sinyalleri almaya başladılar. Teknik bir hatanın olduğunu düşünerek sistemleri birçok kez kontrol ettiler. Yaptıkları tüm kontrollerden sonra bunun evrenin ilk oluşumunda ortaya çıkan radyasyonun izleri olabileceğini düşündüler ve yaptıkları hesaplamalardan sonra bu iddialarını kanıtladılar ve yayınladılar. Artık büyük patlamanın gözlemlenmiş fiziki kanıtlarına ulaşılmıştı.

Peter Ware Higgs: Maddeye Kütle Kazanndıran Higgs Parçacığı’nı Keşfetti
Bugün büyük patlamadan günümüze kadar evrenin 13,7 yılık tarihinin büyük oranda biliyoruz, ancak bilmediğimiz bölümleri de var. Ayrıca evrenin yapısıyla ilgili aydınlanmamış pek çok konu da var. Bunlardan en önemlilerinden biri anti-maddeyle ilgili olan bilmediklerimiz. Teorik olarak kanıtlanmış anti maddeyi, maddenin karşıtı olarak düşünebiliriz. Ancak eğer evrenin ilk oluşumunda maddeyle eşit oranda olsaydı madde ortaya çıkmayacaktı. Şu an biliminsanlarının çözmeye çalıştıkları önemli sorulardan biri de bu anti-maddenin ne olduğu… Bir başka önemli bilimsel soru da karanlık madde…

Evrenin yaklaşık yüzde 96’ını kapladığı varsayılan karanlık madde ile bilinenler çok az. Maddenin yapısı ile de ilgili bilinmeyen çok şey var. Bugün kuantum fiziği sayesinde atomaltı parçacıklar hakkında birçok bilgi bulunuyor, fakat maddeye kütle kazandıran parçacıklar yalnızca teorik olarak ortaya konulmuş ve henüz gözlemlenememiş durumda. Maddeyle ilgili tüm bu sorular araştırmacıları yeniden büyük patlamaya götürüyor. Çünkü büyük patlamanın saniyenin çok küçük bir bölümünde oluşan ortam bu soruların cevabını içeriyor. CERN’deki deneyde de asıl yapılmaya çalışılan bu ortamın inceleme yapılacak bir şekilde yeniden oluşturulmaya çalışılması. Böylelikle aranan cevapların gözlemlenebilmesi dolayısıyla da kanıtlanması söz konusu olacak. Bu teorilerden en önemlisi Higgs Bozonu olarak bilinen ve maddenin kütle kazanmasını açıklayan teori.

Bugün maddenin yapısını açıklayan modele Standart Model deniyor. Bu modele göre atomaltı parçalarının neler olduğu ve yapıları deneylerle kanıtlanmış durumda. Bir atom, kuark, lepton ve nötrino adı verilen parçacıklardan meydana geliyor. Örneğin atom çekirdeğinin çevresinde dolaşan eksi yüklü elektron bir çeşit lepton kabul ediliyor. “Atom çekirdeğini oluşturan proton ve nötronların yapı taşları da kuark adı verilen parçacıklardır” deniliyor. Farklı kuarkların farklı oranda bir araya gelmesinden protonlar ve nötronlar oluşuyor. Bugün standart modeli oluşturan parçacıkların biri hariç tümünün varlığı deneysel olarak kanıtlanmış durumda. Kanıtlanan ve CERN’de yapılan deneyde kanıtı aranacak parçacık ise maddeye kütle kazandıran Higgs Parçacığı ya da Higgs Bozonu.

Cotham School’un eski mezunlarından kuantum mekeniğinin kurucularından Paul Dirac, Higgs’in gelecek yaşamını etkileyen kişilerden biri oldu. Higgs’in asıl ilgilendiği soru maddenin nasıl kütle kazandığıydı. Buradaki çalışmalarında büyük patlamanın ilk zamanlarında kütlesiz olan parçacıkların, patlamanın hemen teorik olarak düşünülen bir alandan geçerken (bu alana da bugün Higgs Alanı deniyor), bu alanla etkileşime geçerek kütle kazandıklarını öne sürdü. Higgs, bu alanın evren boyunca yakılarak, atomaltı parçaçıkların kütle kazanacak biçimde etkileşime gireceklerini ileri sürdü. Higgs ile CERN’in bu teori çerçevesindeki buluşmaları da bu yıllarda oldu. Higgs’in teorisini yayımlayan Physics Letters adlı yayın organı CERN tarafından finanse ediliyordu. Bundan sonraki dönemlerde teorisiyle ilgili tartışmalar sürüp gitti, ancak 2008’e kadar teorinin sınanabileceği bir deney ortamı teknolojik ve mali sıkıntılar nedeniyle oluşturulamadı.

Lyn Evans: Yüzyılın Deneyini Başlattı
LHC deneyinin başındaki isim olan Lyn Evans. Projedeki rolünü Evans şöyle tanımlıyor: “Milyarlarca dolarlık bu projenin tasarımından ve inşasından sorumluyum. Bu dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısı LHC (Large Hadron Collider-Büyük Hadron Çarpıştrıcısı). Yaşamım boyunca büyük projelerde yer aldım ama aşağıya tünelin içine girdiğimde adeta donup kaldım. Her gün binlerce kişinin çalıştığı dev bir laboratuarda koşturup duruyorum. Ayrıca hızlandırıcıyla ilgili yapılan diğer işlemlerin de kontrol edilmesi gerekiyor. Bunun için dünyanın dört bir yanından gelen yüzlerce bilimiminsanı ve mühendisin aralarındaki koordinasyonun sağlanmasına bağlı.

Reklamlar
Kategoriler:Haber Etiketler:,
  1. Henüz yorum yapılmamış.
  1. No trackbacks yet.

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

w

Connecting to %s

%d blogcu bunu beğendi: