CERN ve Hakkında Bildiğimiz Yanlışlar
Yüzyılın Deneyi
CERN deneyleri, son birkaç yıldır medyanın da gündeminde. Medya tarafından ''Büyük Patlama Deneyleri'' diye tanıtılan CERN deneyleri içindeki LHC (Large Hadron Collider - Büyük Hadron Çarpıştırıcısı) deneyi, ''patlama'' kavramıyla beraber, birçok yanlış anlaşılmanın hedefi oldu. Bunun yanısıra, bir de haberlerin içinde geçen ''kara delik'' olgusu da insanların ilgisini çekti. Kara delik, haberlerde genelde, deneyin sonucunda ortaya çıkıp Dünya'yı türlü, hilkat garibesi felaketlere sürükleyecek(!) olan bir öğe olarak karşımıza çıkmıştı.
Fransa-İsviçre sınırında, yerin 100 metre altından geçen 27 kilometre uzunluğundaki tünele inşa edilen LHC, Aralık 2009 tarihinde proton çarpıştırmaya başladı. Hızlandırıcının üzerindeki, her biri birkaç katlı apartman büyüklüğündeki 4 detektör de yıllar süren hazırlıklardan sonra veri toplamaya başladılar. CERN laboratuvarı'nda yer alan bu deneyler; CMS, ATLAS, LHC-B ve ALICE oarak isimlendirilmişlerdir. Protonların 14 TeV (Tera elektron volt = trilyon elektron volt = 10^12 eV ) enerjisinde çarpışacakları bu deneyler, araştırmacılara Evren'in ilk zamanlarını anlama olanağı verebilecek olması bakımından önemlidir. LHC hızlandırıcısı'nda, her biri 7 TeV enerjiye sahip olan ve 27 kilometrelik dairesel tünel içinde ışık hızına çok yakın hızlarda (%99'undan da büyük) yol alan protonların, çarpışarak 14 TeV'luk merkezi enerji meydana getireceği, böylelikle atom altı dünyanın, şimdiye kadar göremediğimiz bölgelerini inceleme olanağı sağlayacakları bekleniyordu. Bu bölgedeki enerji yoğunluğu, evrenin başlangıcındaki Big Bang (Büyük Patlama) koşullarına yakın olduğundan dolayı, basında LHC deneyleri ''Big Bang'' deneyleri adıyla da adlandırılmaktadır. Ancak mutlak anlamda üretilen enerji, bir kibrit ateşi kadar bile değildir.
Bu deneylerin temel hedefini, parçacık fiziğinde varılan son nokta olan Standart Model adını verdiğimiz modelin yanıtlayamadığı sorulara yanıt bulmak diye özetleyebiliriz. Standart Model, bize maddenin yapı taşlarının nasıl davrandığını ve birbirleriyle nasıl etkileştiklerini açıklamakta; ama bunların nedenleri hakkında bilgi vermemektedir. (Örneğin Standart Model, ''Kütle neden var?'' sorusu için, Higgs Bozonu'nu önerir.) LHC deneyleri ile, bunların nedenlerini öğrenmeyi hedeflemekteyiz.
Her ne kadar birçok deneyle desteklenen Standart Model, içinde yaşadığımız Evren'de neler olduğunu bize çok güzel bir şekilde açıklasa da, ortada yanıtlanmamış bazı sorular bulunmaktadır. Standart Model için gerekli olanbir parçacık (ki buna Higgs parçacığı diyoruz) henüz keşfedilmemiştir. Standart Modele göre, maddenin yapıtaşları olan temel parçacıklar altı lepton, altı kuark ve bunlar arasındaki temel etkileşmeleri gerçekleştirenaracı parçacıklardır. Bu modele göre, parçacıkların kütlelerinin nerden geldiklerini açıklayabilmek için Higgs alanı adı verdiğimiz ve henüz keşfedilmemiş bir temel etkileşimalanına ihtiyaç duyulmaktadır. Dolayısıyla Higgs parçacığının var olup olmadığı sorusunun yanıtlanması, Standart Model açısından son derece önemlidir. LHC deneyi dışındaki diğer bir deney sistemi de, CMS'dir (Compact Muon Selenoid - Tıkız Müon Selenoidi). LHC ve CMS, öncelikle Higgs parçacığını aramayı ve böyle bir parçacık varsa bunun kütlesini ve diğer özelliklerini ölçmeyi amaçlamaktadır. Öte yandan, LHC deneylerinin diğer amaçlarından birisi de SM'inötesinde bir model olan Süpersimetri modeli'ni sınamaktır. Süpersimetri, Standart Model'in karşılaştığı sorunları çözmek için, 1970'lerde ortaya atılan bir teoridir. Temel fikir, bilinen her fermiyona yeni bir bozon ve aynı şekilde bilinen her bozona da yeni bir fermiyon parçacığının varlığını öne sürerek, hesaplamalarında sonsuz çıkan integralleri sonlu hale getirmektir. Süpersimetri aslında bir modeller ailesi olarak düşünülebilir: varlığı iddia edilen yeni parçacıkların kütleleri, bilinen parçacıklarla etkileşmeleri teori tarafından verilmediği için, bu parametrelerin her ilginç sonuç veren değeri, bir yeni model gibi düşünülebilir.
Deneylerde Büyük Patlama mı Tekrarlanıyor?
Bütün bu bilgilerden sonra, şunu söylemeliyiz ki; Bu deney, Big Bang'i yinelemiyor.Büyük Patlama, 13,7 milyar yıl önce gerçekleşti zaten. Evren'imiz, 13,7 milyar yıl önce doğdu ve hızlanarak genişliyor. LHC deneylerinde protonlar çarpıştırılarak evrenin başlangıcındaki enerji yoğunluğuna ulaşılmaya çalışılıyor. Protonların çarpışmasında ortaya çıkan mutlak enerji, bir sivrisineğin kanat çırpışı kadar. Ancak protonların boyutları çok küçük olduğu için, enerji yoğunluğu çok fazla. Bu durumu şu şekilde örneklendirebiliriz: deniz suyunun ısısı, 1 litre kaynamış süte oranla kat kat daha fazladır. Çünkü ısı bir enerji ölçüsüdür ve denizsuyunun muazzam miktardaki kütlesinin içerdiği enerji, 1 litre kaynamış suyun enerjisinden milyarlarca kez daha büyüktür. Böyle olduğu halde, başımızdan aşağı 1 litre kaynamış süt döktüğümüzde haşlanırız da; denize girdiğimizde hiçbir şey hissetmeyiz. Hatta deniz suyunun sıcaklığı düşükse üşürüz. Bunun nedeni, denizin ısısının dağılmış durumda olmasıdır. Oysa bir litre kaynamış sütün ısısı (yani enerjisi), küçük bir alanda yoğunlaşmıştır. Öyleyse önemli olan enerji miktarı değil, enerjinin yoğunlaşma derecesidir. Einstein'ın ünlü formülününü hatırlarsak, enerji, kütleyle özdeştir. Öyleyse enerji, yeteri derecede yoğunlaştığında maddeye dönüşür. Bunu, şöyle de ortaya koyabiliriz: bir maddenin enerjisini yeterli oranda arttırdığımızda, o maddenin kütlesi, enerjiye dönüşür. Yüksek enerji yoğunluklarında yüzlerce farklı parçacık ortaya çıkar. İçinde yaşadığımız Evren'de, maddeadını verdiğimiz her şeyi (vücudumuz, gezegenimiz, güneş, yıldızlar, vs.) oluşturan bu üç parçacık da (esas olarak proton, nötron ve elektron), yaklaşık 13.7 milyar yıl önce, Evren'in başlangıcında ortaya çıkmışlardır. Şimdilik bu parçacıkları meydana getiren (Big Bang' deki) o muazzam enerjinin kaynağına dair ise sadece görüşler mevcut (şimdilik).
Evren'in kendisi, Büyük Patlama ile oluştu. Diğer bir deyişle; uzay,zaman, madde ve enerji bu sırada oluştu. Aslında Büyük Patlama kuramı, Büyük Patlama anını değil, daha sonrasında neler olduğunu açıklıyor. ''Büyük Patlama anı'' kavramı, burada kilit rol oynamakta. Bir ''an'' bile değil aslında; 0,00000000000000000000000000000000000000000001 saniye. İlk aşama, işte bu ''zaman dilimi''ne sığdı. Peki ne oldu? Teorisyenler, Kuantum Teorisi'nde bu soruya gayet zarif yaklaşarak; ''geçici enerji kabarcıkları'', ''parçacık-karşı parçacık çiftleri'' gibi kavramlar türettiler. Bu parçacıkların ve enreji kabarcıklarının enerjileri, ne kadar düşük olursa; o kadar uzun süre yaşarlar. (Düşük enerjinin yüksek entropiyi getirdiğini hatırlayalım) 20. yüzyılın ikinci yarısının ortalarında, ABD'li fizikçi Edward Paul TRYON, bu konuda şu hipotezi sunmuştur:''Evren, uzaydaki enerji dalgalanmasından ortaya çıkmıştır.'' Bunun açıklaması, uzayın aslında sanıldığı gibi ''boş'' olmadığıdır. Uzay, görünenin ötesinde, yani atomaltı düzeyde müthiş aktiviteler içerir. Peki nedir bu aktiviteler? Örneğin; elektron parçacığı ve bu parçağın karşıt parçacığı, yani pozitif elektron; diğer bir deyişle ''pozitron'', birlikte aynı anda ortaya çıkıp kaybolabilirler. Elektron-pozitron çiftinin ömrü, etkleşirken 10^-21 saniye olup, aralarındaki mesafe 10^-10 santimetredir. Bu arada kaybolmaktan kasıt, yok olmak değildir. Enerji formuna dönüşmektir. Bir parçacık, karşıt parçacığıyla; anti maddesiyle etkileştiği zaman, enerjiye dönüşür ve ''enerji kabarcıkları''nı oluşturur. Bunlar da, Edward TRYON'un hipotezinde kullanılan ''enerji dalgalanmaları''na sebep olurlar. İşte bu da, Büyük Patlama için gereken enerji için sunulan görüşlerden biridir.
Deneyler Herhangi Bir Tehlike Oluşturabilir mi?
Dünya'mızın tarihi 4,5 milyar yıl kadar eskidir. Bu süre zarfında Dünya'mız, uzaydan gelen kozmik ışınların bombardımanına maruz kalmıştır. Kozmik ışınlardaki enerji, protonların çarpışma enerjisinden kat kat fazla olduğu halde, şimdiye kadar hiçbir etki gözlenmemiştir.
.jpg)
Grafik, dünyayı bombardıman eden Kozmik ışınların akısını
göstermektedir. Bir çok farklı deneyler tarafından ölçülen bu değerler, LHC enerjilerinin kat kat üstündedir.
Kaynak: CERN
göstermektedir. Bir çok farklı deneyler tarafından ölçülen bu değerler, LHC enerjilerinin kat kat üstündedir.
Kaynak: CERN
Deneylerin Yaratacağı Mikro-Kara Delikler Dünya'yı Yutar mı?
Kara delik olgusu, kavramsal açıdan çok gizemli değildir; çekim alanı, her türlü maddi oluşumun ve ışığın kendisinden kaçmasına izin vermeyecek derecede güçlü olan kütle çekime sahip bir kozmik cisimlere kara delik denir. Bütün olay, kütle ile cismin yoğunluğunun orantısıdır. Cismin hacmi sıfıra giderken kütlesi (böylece kütleçekim gücü de) sonsuza gider. Uzayda bir çok kara delik gözlemlenmiştir. Bu gözlemler, dolaylı yoldandır. Çünkü ışık bile kara deliklerden kaçamaz. Gözlem içinse ışık gerekir. Bu sebeple, kara deliğin, etrafında oluşturduğu etkiden, ''oralarda bir yerde'' kara delik olduğu anlaşılır. Bununla beraber, yıldızların kara delikler tarafından yutulduğunun resimleri çekilmiştir. Dünya'mız, nasıl uzayda başıboş gezen gök taşları tarafından tehdit altındaysa, aslında karadelik tehdidi de yabana atılır bir tehdit değildir. Ama laboratuvarda üretilmesi beklenen mini kara delikler, kesinlikle bunlardan değildir. Bazı kuramlara göre, kara delikler atmosferde de oluşmaktadır. Bu kuramlara göre uzaydan gelen kozmik ışınların atmosferdeki atomlara çarpması sonucu ortaya çıkan yoğun enerji, bu kara delikleri oluşturabilir. Yukarıda da bahsettiğimiz gibi, uzaydan gelen kozmik ışınların enerjileri, LHC'deki proton çarpışmalarındaki enerjilerden kat kat yüksektir. Dolayısıyla eğer LHC'de mini kara delikler oluşacaksa, bunlar zaten atmosferde 4,5 milyar yıldır oluşmakta olmalıdırlar.
Deney Tehlikeli Değilse, Neden Deney Düzeneği Yer Altına Kuruldu?
Hızlandırıcının, yerin 100 metre altında yapılma nedeni, deney sistemini kozmik ışınlardan korumaktır. LHC deneyi'nden önce önce, aynı tünelde elektron-pozitron çarpıştırıcısı (LEP) vardı. 1980'lerin başında LEP ve LEP deneyleri tasarlanırken, yapılacak ölçümler hassas olacağı için ve o dönemki dedektör teknikleri, kozmik ışınların etkisini yeterince ayırt edemeyeceği için, tünel yerin 100 metre altına yapılmıştı. LHC hızlandırıcısı da aynı tüneli kullanmaktadır.
Antimadde, Dünyanın Enerji Sorununa Çözüm Olabilir mi?
Hayır, olamaz. Herşeyden önce, anti-madde kavramının iyi anlaşılması gerekiyor. Paul DİRAC tarafından 1928 yılında ortaya atıldığı ve daha sonra sayısız deney ve gözlemler tarafından ispatlandığı gibi, her atomaltı parçacığın bir karşıt parçacığı vardır. Aslında karşıt parçacığa da parçacık diyebiliriz. Bunlar, gerçek parçacıklardır. Sadece yükleri ya da başka kuantum mekaniksel özellikleri zıt işaretlidir. Örneğin, elektronun zıt elektrik yüklü, karşıt parçacığı pozitrondur. Öte yandan bir de antiatom vardır ki; aslında anti-madde deyince bu anlaşılmalıdır. Antiatom, atom altı parçacıkların anti-parçacıklardan oluştuğu bir durumdur. Örneğin, hidrojen atomunda, çekirdekte bir proton ve etrafında da bir elektron vardır. Anti-hidrojen atomu ise çekirdekte antiprotonun ve çevresinde de pozitronun bulunduğu bir atomdur. Antiatomlar, doğada kendiliklerinden var olmazlar. Ancak çok özel koşullarda, CERN gibi laboratuvarlarda üretilebilirler. İlk antiatom,1996 yılında CERN'de, LEAR(Low EnergyAntiproton Ring - Düşük Enerjili Antiproton Çemberi)'da PS210 deneyi tarafından üretilmiş ve daha sonra 2002'de, Antiproton yavaşlatıcısı deneylerinde bunlardan binlerce üretilmiştir.
Bu deneylerde üretilen antiatomlar, çok çok kısa ömürlüdürler (saniyenin milyarda biri kadar) ve hemen madde ile etkileşime girerek yok olmaktadırlar. Zaten aksi takdirde, içinde yaşadığımız Evren'de madde hakim olamazdı. Dolayısıyla bu antiatomları biriktirmek mümkün olmadığı gibi, biriktirebilseydik bile, onları üretmek için harcayacağımız enerji, bu antiatomların enerjilerine eşit olacağı için, hiçbir şekilde enerji kaynağı olarak kullanamazdık.
Umarım ki faydalı olmuştur.
Kaynak: evrimagaci.org
Alıntıdır. Bu yazısı için evrimagaci yazarı Emre Oral'a teşekkür ederiz.
#AydınAdam
0 yorum:
Yorum Gönder