Cern deneyinde bilinmeyenler, orada ne oluyor, neler yapılıyor, deneyin sonuçları ne ifade edecek.
Devrim Sevimay bu soruları ODTÜ Fizik Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Mehmet Zeyrek'e sordu:Her ne kadar "Ben anlatma okulundan mezun değilim" dese de Mehmet Hoca parçacık fiziğini bildiği kadar anlatmasını da son derece iyi biliyor. İşte şimdi buyurun binlerce yıllık sorumuza ve deneyine:
Türkiye gözlemci ülke
"CERN" ne demek?
Türkçesi, "Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi." İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra, 1954'te İsviçre'de kuruluyor.
Niye kuruluyor?
ABD'nin atom bombasını bulmasının üzerinden yıllar geçtikçe Avrupa'da bir bilimsel direnç gösterme ihtiyacı doğuyor. O dönem adeta "Biz de varız" demek istiyor Avrupa... Sonunda da bu laboratuvarı kuruyor.
Kimler kuruyor?
Gerçek üyeleri 20 Avrupa ülkesi. En son üye Bulgaristan.
Türkiye?
CERN'in kuruluşunun hemen ardından "gözlemci ülke" oluyoruz. Erdal İnönü'nün katkısı büyük. Tabii hemen söyleyelim ABD, Japonya, Kore ve Çin de gözlemci.
Burası bütün fizikçilerin rüyasını süsleyen bir yer midir?
Bütün fizikçilerden ziyade bütün "temel parçacık fizikçilerinin" diyelim. Çünkü CERN fiziğin sadece temel paçacıklar konusunu inceliyor, tek amacı bu.
Maddeyi anlamaya çalışıyorlar
Yani "CERN parçacık bilimcilerinin NASA'sıdır" desek?..
Aynen öyle. Devasa ve çok organize, mükemmel bir kuruluş. Yöneticileri hep Nobel ödülü almış isimler. Dünyanın her yerinden bilim adamlarının ziyarete gittiği, aslında bir nevi "hac ettiği" bir yer... Bilim için yanıp tutuşan insanların bir buluşma noktası.
Sizce CERN niçin ilk kez bu kadar medyatik olmayı istedi; acaba üzerinde bir baskı var da bunu mu dağıtmaya çalışıyor?
Doğrusu bu kritik bir soru, çünkü gerçekten medyaya kapılarını ilk defa bu kadar çok açtı CERN... Bence sebep kullandıkları bütçenin büyüklüğü. Bu deneyi yapabilmek için katılımcı ülkelerden o kadar çok para istediler ki, yaklaşık 7-8 milyar dolar, galiba "Alın bakın, paralar böyle bir proje içindi" deme ihtiyacını hissettiler.
Belki de "Bizim amacımız dünyayı yok etmek değil"i anlatmaya çalışıyorlardır?
Çok mümkün, o kadar komplo teorileri üretildi ki, belki de sonunda "Bakın, biz burada çok rahatız. Yemşeyil bir ortamda kahvelerimizi içerek harika deneyler yapıyoruz. Korkacak hiçbir şey yok" diye bunu göstermek istiyorlardır.
Peki CERN temel parçacıkları niçin araştırıyor; amacı ne?
Bütün amacı maddeyi anlamaya çalışmak. Sokaktaki bir vatandaşa bu şaka gibi gelebilir ama milyarca dolarlık ve 10 binlerce bilim adamının çalıştığı bu devasa merkezin tek amacı bu: Maddenin temeli nedir? Nasıl varız? Varlığımızın oluşumu ne? Bütün gürültü bu soruların yanıtını bulmak için.
Yalnız birkaç keredir "temel parçacık" diyoruz ama aslında "temel parçacık" ne demek?
Geçtiğimiz yüzyılın başına kadar maddenin en küçük birimini atom diye biliyorduk. O atomun içinde çekirdek var. Çekirdeğin içinde de "proton" ve "nötron..." Sonra bu çekirdeğin çevresinde aynı güneşin etrafında dolanan yıldızlar gibi birtakım parçacıklar olduğunu gördük. Onlara da "elektron" dedik. Şimdi bilim dünyası maddeyi kıra kıra, parçalaya parçalaya bu en küçük birime kadar indi.
İnsanlığın halihazırda en son ulaştığı temel parçacık hangisi?
En son 1960'lardan sonra "kuark"ları bulduk. Bu kuarklar protonları meydana getirir.
Gördük mü bu kuarkları?
Tabii 70'lerden bu yana deneylerle gördük kuarkları, onları biliyoruz.
Peki şimdi bu deneyle "kuarkların daha küçüğü ne?"; onu mu bulacağız?
Hayır, artık öncelikli amaç o değil ama sürprizlere de hazır olmalıyız. Belki daha küçük parçalar da karşımıza çıkabilir. Bir sürü bilinmeyen sonuç çıkabilir ve hepsi ayrı ayrı araştırmalara sebep olabilir.
Fakat asıl öncelikli amaç ne?
En önemli amaç elimizdeki "standart model" dediğimiz modeli doğrulamak.
Ne modeli?
Aslında bizim konuştuğumuz bu bütün her şey bir model. 1964'te Peter Higgs ve arkadaşları toplanıyorlar ve "Kütle nasıl olur", "Niçin bazı maddelerin kütlesi 5 çıkar da bazılarının ki 20 çıkar" diye soruyorlar.
Niye soruyorlar, Newton bulmuş kütleyi?
Newton klasik fizikte buluyor kütle çekimini ama kütlenin Kuantum fiziğindeki sebeplerini bulamıyor. Maddenin niye bir kütlesi var, bunu bilmiyor. Bunu şimdi biz bulmaya çalışıyoruz.
'Tanrı zerreciği' aranıyor
Peki ne diyor Higgs ve arkadaşları?
Diyorlar ki "Bizim henüz bilmediğimiz bir parçacığın olması lazım"; ki ona da biz "Higgs parçacığı" (Tanrı zerreciği) adını veriyoruz.
Ne yapıyormuş bu Higgs parçacığı?
Şimdi Higgs ve arkadaşlarına göre bu Higgs parçacığının bir de alanı var. Bu alanın içinde Higgs başka parçacıklarla etkileşiyor. İşte etkileşince de madde bir kütle kazanmış oluyor. İddia bu. "Bu etkilenmenin şiddeti ne kadar çok olursa kütle o kadar ağır, ne kadar azsa o kadar hafif olur" diyorlar. Aynen böyle bir model öneriyorlar.
Yani "Olsa olsa kütle böyle oluşuyordur" mantığından yola çıkıyorlar?..
Dikkat ederseniz "öneriyorlar" diyorum.
İnsanlığın elindeki en iyi önerme bu mu?
Matematiksel tutarlılığı en çok olan ve diğer bilgilerimizle çelişmeyen bu.
O zaman şu anda en incelenmeye değer olan model de bu?
Tabii çok değerli bir model. Zaten CERN'deki bu deneyi de o yüzden yapıyoruz. Bu modeli kanıtlamak için.
Bu fizik bilimi aslında biraz da sezgisel bir şey galiba...
Fizikte sezgi çok önemli, hatta Einstein "Hayal bilgiden daha önemlidir" demiş. Ama tabii bunlar ipuçları olan, deneyleri yapılan ve şu ana kadar tersi ispatlanamayan hayaller...
Yani Higgs "Kütlenin sebebi bu Higgs'lerdir" demiş, üzerine de daha iyisini söyleyen çıkmamış, siz de şimdi CERN'de Higgs var mı yok mu onu kanıtlayacaksınız? Peki deneyde nasıl yapacaksınız bunu?
Önce protonları alacağız.
Protonlar çarpıştırılacak
Niye ille de proton?
Çünkü Hadron ailesinin deney sırasında bozulmayan, yaşam ömrü çok uzun ve deneysel çalışmaya en uygun olan parçacığı protondur.
Ne olacak o protonlarla?
Bunları 27 kilometre çapındaki tüpün içine koyacağız. Sonra ışık hızına çok yakın bir hızla ters istikamette hızlandıracağız. Çünkü çok sert çarpışmalarını istiyoruz. Ne kadar hızlı olurlarsa o kadar daha sert çarpışırlar. Ve tabii o kadar büyük enerji açığa çıkar, o kadar çok paramparça olurlar.
O sırada Higgs'leri gördük gördük yani?
Evet, ilk bakacağımız bu.
Gördüysek?
"Tamam o zaman, Peter Higgs ve arkadaşlarının önerdiği model doğruymuş. Demek ki gerçekten de kütleyi maddenin içindeki bizim bildiğimiz parçacıklarla bu Higgs'in etkileşimi oluşturuyormuş" diyeceğiz.
Hiç daha önce böyle bir deney yapıldı da Higgs'in bulanamadığı oldu mu?
ABD'de yapılan bir deney var. O zaman görülemedi Higgs. Ama şimdi CERN'deki deney enerjisi 7 kat daha fazla ve demetler 30 kat daha yoğun olacak. Dolayısıyla patlama çok daha büyük olacak. Patlama büyük olunca belki bu kez Higgs'leri görme fırsatımız olabilir.
Yeni fikirler üretilir
Ya peki büyük patlama olur ama Higgs diye bir şey karşımıza çıkmazsa, ya bütün model çökerse?
O zaman en tutarlı bulduğumuz model de çökmüş olacak ama bu dünyanın sonu değil. Sonuçta Eski Yunan'dan beri 3 bin yıldır anlamaya çalışıyoruz bu meseleyi; bulamazsak hiçbir şey değişmez, anlamaya, yeni fikirler üretmeye yine devam ederiz. Ne demiş Konfüçyüs, "Duyuyorum unutuyorum, görüyorum hatırlıyorum, yapıyorum anlıyorum." Dolayısıyla burada önemli olan benim anlamam, model kanıtlamak ikinci sırada geliyor.
İyi ama bugüne kadar bu modelin doğruluğunu kabul ederek hazırlanmış bilimsel tezler ne olacak?
Tabii o zaman fizik bilim adamları arasında büyük bir sıkıntı yaşanacak. Yüz binlerce yazılan doktora tezi, hatta alınan Nobel ödülleri falan biraz problemli olacak.
Higgs bulunamazsa bilim böyle bir itirafı göze alabilir mi peki?
Ben alırım bir bilim adamı olarak ama daha bilim politikası yapanlar alır mı, onu bilemem.
Evren bir patlamayla başladı
Öğrenme dürtüsü, bilimsel hırs falan hepsi iyi güzel de kütlenin sebeplerini bulmak bize neyin şifresini çözdürecek?
İnsanlığın en büyük sorusunun şifrelerini çözeceğiz: Biz nasıl var olduk, evren nasıl oluştu, bizim yapımız ne? Kütlenin sebeplerini bulursak büyük patlamayla ilgili asırlardır sorduğumuz bu sorular da aydınlanmış olacak.
Şu ana kadar ne biliyoruz Büyük Patlama (Big Bang) hakkında?
Biz diyoruz ki, evren 13.7 milyar yıl önce büyük bir patlamayla başladı. O patlamanın ilk anında evren çok küçük, çok sıcak ve çok yoğun bir noktaydı. Ama hemen sonra çok kısa zaman aralıklarıyla genişlemeye ve soğumaya başladı. Patlamadan çıkan enerji parçacıkları atom yapısını oluşturdu. Atomlar molekülleri ve giderek madde oluşmaya başladı. 7-8 milyar yıl sonra da insanın varlığı oluştu.
Bir dakika, nereden biliyoruz evrenin çok küçük bir noktayken genişlemeye başladığını?
Çünkü hâlâ genişliyor.
Peki o oluşma anının başlangıç noktasına ne kadar yakınız, ne kadarını biliyoruz?
Çok yakınız, o ilk andan hemen sonraki saniyelerin kesirlerine kadar biliyoruz.
Bu deneyden sonra ne olacak?
Saniyenin milyarda birine kadar ineceğiz.
Patlama öncesini bilmiyoruz
Ya o saniyenin milyarda birinin öncesi?
İşte o sonsuzluk ya da sonsuzluğa yaklaşmak gibi... Onu bilmiyoruz. O patlamadan önce ne vardı, bilemiyoruz.
Hiç mi bilemeyeceğiz?
Belki de bir gün bileceğiz, ama o gün gelene kadar da belirsizlikleri hiçbir yere havale etmeyeceğiz. Çünkü biz bilim adamıyız. Bizim elimizde bir resim var, bir model; şimdi ondan geriye giderek enstantane enstantane tüm galaksilerin oluşumunu, tüm canlıların, moleküllerinin başlamasını anlayacağız diyoruz, o kadar. Gerisiyle ilgilenmiyoruz.
Yani siz "Nasıl oluşmuşuz"u anlamaya çalışıyorsunuz, ama "Niye oluşmuşuz"u sormuyorsunuz?
Hayır, çünkü iş "niye"ye geldiği vakit benim uzmanlığımın dışına çıkıyor. Biz o soruları yanıtlamıyoruz. Ben şahsen "Melekler ve Şeytanlar"ı bile okumadım mesela, çünkü kurgu benim işim değil.
Bizim tek işimiz bazı kurduğumuz matematiksel modelleri deneylerle doğrulamak ya da yalanlamak, yeni modeller üretmek ve böylelikle anlamaya çalışmak. Yani "Ben buraya kadar anladım, buradan sonrasını bilmiyorum" demiyoruz. Hep daha fazlasını anlamaya çalışıyoruz. Bu bir serüven gibi aslında.
Büyük tüpün içindeki sırlar
CERN'deki o tüpün tam adı ne?
"Büyük Hadron Çarpıştırıcısı." İngilizce kısaltılmışı "LHC." Yerin 100 metre altında. Yarı çapı 27 kilometre. Çevresinde çok kuvvetli ve -271.3 derece soğuklukta dev mıknatıslar var. Şu anda o tüp evrenin en soğuk noktası aslında.
Ne işe yarayacak o mıknatıslar?
Protonun dönerkenki enerjisini sabit tutacaklar. Enerji azalmasın ki çarpışma büyük olsun diye.
Evrenin oluşumu sırasındaki patlamadan kaç kat küçük olacak o patlama?
Trilyonda birinden bile küçük olacak.
Şu anda ne yapılıyor CERN'de?
Şu ana kadar iki proton demeti tüpün içindeki turlarını tamamladı ve hiçbir sorun çıkmadı.
"Makine" deneniyor yani?
Çok doğru.
Asıl deney ekimde mi?
Evet, asıl 21 Ekim'de bunlar çarpıştırılacak. Yer üstündeki binlerce bilgisayar da o çarpışmanın verileri anında toplayıp sonra analiz etmeye başlayacak.
Çarpışma an be an görülecek
Türkiye de bu verileri görebilecek mi?
Evet, GRİD bilgisayar sistemi sayesinde an be an göreceğiz.
Bu deneyde bir tek Higgs ve kütlenin sebebi araştırılmayacak ama herhalde değil mi?
Pek çok mesele araştırılacak. Mesela "karanlık madde", "madde-antimadde asimetrisi", "doğadaki kuvvetlerin tek bir kuvvet gibi davranıp davranmadığı meselesi", "yüksek boyutların mevcudiyeti", "bazı parçacıklarının kütleleri ve başka özellikleri", bunların hepsine bakılacak.
Şu ana kadar o patlama günüyle ilgili bir sürü komplo teorisi ortaya atıldı; sizin duyduğunuz en uçuk fikir hangisiydi?
"Kara deliklerin dünyayı yutacak" fikri...
Ama daha deney yapılmadan deprem oldu iddiası da fena değildi herhalde?
O artık iyice komik, ona girmeyelim bile, ama bunların hepsi için bir şey denebilir: Bunu diyenler temel fizik dahi bilmiyor. Başka diyecek hiçbir şey yok.
MİLLİYET
