“Hayal etmek bilmekten daha önemlidir”

Ünlü fizikçi Albert Einstein’in sözlerinden biri.CERN’lü bilim insanları bu sözü kendilerine felsefe edinmişler. Ve imkansızı başarma yoluna bu sözle çıkmışlar. O yolda yaptıkları ve yapmak istediklerinden daha önce biraz bahsetmiştik. Şimdi ise olayı biraz daha açalım. Ve gene LHC’den başlayalım.

LHC neden bir çarpıştırıcı hızlandırıcıdır?

İçindeki protonların çarpışmasına ne gerek var döndüre döndüre o hedeflenen enerjiye ulaşılamaz mıydı? Ulaşılırdı tabi. Ama olaya şöyle bakalım elinizde 7TeV’lik protonlar var ve onları 7TeV’lik bir enerjiye çıkarmak çok uzun bir zamanınızı almış ve siz onların enerjisini hala iki katına çıkarmak istiyorsunuz. Bu şekilde kasıcağınıza o protonları farklı yönlerde hızlandırıp çarpıştırıyorsunuz ve çarpıştıkları anda sahip oldukları birinin E1 ve diğerinin E2 enerjisi çarpışma anında toplanıyor ve Eson oluyor. Yani E1 + E2 = Eson gibi çok basit bir matematik işlemi yatıyor LHC’nin çarpıştırıcı özelliğinin altında. Ve LHC’nin içinde saniyede 600 milyon parçacık çarpışması gerçekleşiyor.

Nedir ki bu kadar enerjinin özelliği ellerimi birbirine çarpsam daha çok enerji çıkar!

Evet doğru bir insan iki elini birbine çarpıştırınca açığa çıkan enerji LHC’de iki protonun çarpışmasıyla ortaya çıkan enerjiden kat kat fazla(-kız Pınar koş manyadı bu iyice). Hayır sevgili okur manyamadım. Hatta daha da ileri gideyim ve bir sivri sineğin uçarken çıkardığı enerjinin 1TeV’lik bir enerji olduğunu söyleyeyim. Yani günlük hayatta karşılaştığımız enerjilerle karşılaştırılınca belki bir hiç LHC’de ulaşılan enerjiler. “O zaman CERN’e ne hacet? Bizde evde yapardık deneyi” demeyin. Çünkü LHC’nin özelliği o enerjileri bir sivri sinekten bile milyar milyar defa küçük bir alana sığdırabilmesi. Yaklaşık olarak 10 üzeri eksi 19 mertebesinde(-kız abla eksi 19 diyor-evet canım kuarkların boyutu o-abla?-bilim teknik).

Peki niye yerin altında?

CERN’lü yetkililer bunun tek sebebinin yerin altında kazı yapmanın yerin üstünde bir bölge satın alıp oraya inşa etmekten daha ucuza geldiğini söylüyor. Ben açıkçası kendi adıma ilk başta radyasyonla ilgili birşey sanmıştım ama alakası yokmuş .

CERN CERN olalı hiç görmedi böyle çarpışma...

Daha önce LHC’nin alt hızlandırıcılarından onlara alt hızlandırıcı demeden bahsetmiştim. Ama protonların direk LHC ile ışık hızının %999997828 ile %999999991 arasındaki hızlara ulaşmadığını belirtmiştim. Yani sıfırdan 7TeV’lik enerjiye direk LHC’de ulaşmıyorlar. Süreç şu şekilde gerçekleşiyor: Bir proton ilk önce 50MeV’lik bir enerjiye ışık hızının %31.4’lük bir hızında Linac2 hızlandırıcısında ulaşıyor. Daha sonra 1.4GeV’lik bir enerjiye ışık hızının %91.6’lık bir hızında PS Booster hızlandırıcısında ulaşıyor. Burdan PS denen hızlandırıcıya geçiyor ve enerjisi 25 GeV’e çıkarken hızı ise ışık hızının %99.93’ü oluyor. Dördüncü hızlandırıcının adı ise SPS burda protonun kinetik enerjisi 450 GeV ve hızı ise ışık hızının %99.9998’i. Burdan son olarak meşhur LHC çarpıştırıcı hızlandırıcısına geçiyor protonlar ve enerjileri 7TeV olurken hızları ise ışık hızının %99.9999991’i oluyor ki çarpışma sonrası enerji 14 TeV. Daha önce bu teknoloji için gerekli önemli bir keşif olan süperiletkenlerden bahsetmiştik. Şimdi birde LHC içinde en az süperiletkenler kadar önemli bir yeri olan diğer bir teknoloji ürünü dipol mıknatıslarından bahsedelim. Bu dipoller nionium-titanium denen bir madde kullanıyorlar. Ve LHC içindeki -271.3˚C’lik soğutmanın sebebi ise bu maddenin ancak bu yaklaşık mutlak sıfırda süperiletken hale gelmesi. Ayrıca bu soğukluğun bir diğer kullanım amacı ise LHC’nin içindeki ısının çarpışma sırasında güneşin merkezinden on kat daha sıcak bir hale gelmesinin dışarıya sızdırılmasını engellemek.

Yeter bu kadar LHC!

Evet yeter. Şimdi daha önce bahsettiğimiz ve CERN’ün cevap aradığı karanlık madde ve karanlık enerji nedir sorularına gelelim. Tam olarak anlatmak gerekirse;

Karanlık Madde: Gökadalarını gözlemlediğimizde, parlaklıklarından faydalanarak, yıldızların toplam kütlesi hakkında tahminde bulunabiliriz. Kütle hakkında tahminde bulunmamızın bir başka yöntemi de , gökadalarının etrafında dönen cisimlerin dönme hızına bakmaktır. Bu hız gökadanın kütlesini elde etmemize yarar. Bu iki farklı yöntemle elde edilen kütleler arasında çok büyük fark vardır. Bu farkı açıklayabilmek için, evrenin, bizim göremediğimiz bir maddeyle dolu olduğu öne sürülmüştür. Ve bu madde Karanlık Maddedir. Karanlık maddedeki yerçekimi gezegenlerin daha hızlı dönmesine sebep olur. Ve bu madde Standart Model tarafından açıklanamamaktadır.

Karanlık Enerji: Evrenimizin hızlanarak genişlediğini biliyoruz ki yapılan gözlemler bunun destekçisidir. Bildiğimiz maddelerin kütle çekim kuvvetleri hep birbirlerini çekecek şekilde olduğu için, bildiğimiz maddenin evrenin genişleme hızını yavaşlatması gerekir. Gözlemlenen hızlanmayı açıklayabilmek için, evrenin her tarafının negatif basınçlı bir enerji ile dolu olması gerekir.Bunu evrenin içinde olduğu bir delik gibi de düşünebiliriz. Bu enerjinin yoğunluğu ile Standart Model’in öne sürdüğü enerji yoğunluğu arasında 10 üzeri eksi 120’lik bir fark vardır. Yani Standart Model bir kez daha başarısız olmuştur. Başarısız oldu demek belki yanlış ama evrenin sadece %4-5’lik bir kısmını açıklayan bir model ne kadar doğrudur siz karar verin.

Standart Model?

Daha önce dört tane temel kuvvetten bahsetmiştik. Bunlar; güçlü kuvvet ki bu quarkları birleştirip protonları ve nötronları oluşturur ki bu da aklınıza quark nedir sorusunu getirebilir. Quark maddenin en küçük halidir. İçindeki up-down, charm-strange ve top-bottom olmak üzere çiftlerden oluşur. Bir diğeri elektromanyetik kuvvettir ki bu da çekirdekteki elektronları tutar ve atomları moleküllere bağlar. Bir diğeri zayıf kuvvettir; güneşin merkezinde hidrojenin helyuma dönüşmesi gibi radyoaktif olaylarda rol oynar. Son kuvvet ise yerçekimidir ki açıklamaya gerek duymuyorum. Bu model, hem dünyayı meydana getiren bilinen temel yapı taşlarını hem de bunların birbirleriyle hangi güçler yoluyla etkileşime girdiklerini tanımlar ki bu güç ve maddeleri kısaca anlatmaya çalıştım. Modele göre, 12 yapı taşı vardır ve bunların 6 tanesi; yukarı, aşağı, tılsım, acayip, üst ve alt gibi isimlerle anılan kuarklardır {bir proton, iki yukarı ve bir aşağı kuarktan oluşur[ki burda da işin içine spin up ve spin down’lar giriyor ki bunlar ileri seviye kuantum fiziğine girer(bknz.spin kuantum sayısı) , spin yani dönme bizi temelde biz yapan elektronlarımızın fırlayıp bedenimizden gitmesini engelleyen kavramdır.Sevgili okur hiç düşündün mü dünya güneşin etrafında dönerken neden üstüne düşmüyor?]}. Geri kalan 6 tanesi ise leptonlardır. Leptonlar; elektron, elektronun iki daha ağır “kardeşi” olan muon ve tauon, son olarak da üç nötrinodur. Ve Standart Model in temel fikri evreni en iyi şekilde açıklayan ve yer yer de “herşeyin teorisi” olarak olarak adlandırılıan Sicim Teorisi’ne temel oluşturur. Sicim Teorisi’ne göre Standart Model’deki parçacıklar örneğin bir elektron ona çok çok yakından bakabilirsek bir cisim olarak değil bir sicim gibi görünür yani kat kat. Ki yeri gelmişken şundan da bahsetmek de gerek görüyorum; bize yıllardır ilkokuldan beri çekirdeğin merkezine bir proton çizdirilir ve etrafına çizilen bir daire ile o dairenin üstünü de elektron çizmemiz istenir. Yani bize elektron, protonun etrafında dairesel olarak dönüyor denir kısaca. Öyle mi? Ne bileyim ben? Ne bilsin herhangi biri? Elektronları gözlemleyebilecek herhangi bir mikroskop henüz üretilmedi. O yüzden nasıl bir yörünge izlendiği bilinmemektedir. Emin değilim ama Kuantum Fiziği 2 dersinde Radyal Denklem çözümlemesinde tahtaya aynen yuvarlak olarak çizmiştim bu durumu ve Türkiye’de gerçekten sayılı fizikçiler içinde ismi geçen hocam “Yaw Volkan tamam artık ona gerek yok çocuk gibi” demişti. Şimdi bu durum da aklıma şu sorunu getirdi. “En büyük rakam kaçtır?” sorusuna cevabınız ne olurdu? Sanki alttan “dokuzzz” seslerini duyar gibiyim. Ama yanlış cevap. Doğru cevap gene “Ne bileyim ben” olacaktı ben size kaçlık sistemde en büyük rakamı sorduğumu söylemedim. Yani herşey belli bir şekilde kabul edilmiş, ettirilmiş düşüncelerle ve kalıplarla alakalı ve onlar artık yıkılmalı. Konumuza geri dönersem; fizikçilerin elektronlar, protonlar, kuarklar olsun hepsinin hesaplarını yapmasını sağlayan şey onların enerji seviyeleri, kuantum, spin kuantum sayıları gibi verilerdir. Sicim Teorisi’ne dönersek; şöyle düşünün uzayda iki nokta alalım. Arasında en kısa yolu bir doğru alıyor, ki bu da kesinlikle uzayda yanlıştır çünkü uzayda kütle çekimi vardır o doğru bükülür, şimdilik o doğru düz gidiyor diyelim. Siz uzaktan bakınca bunu tek bir doğru olarak görüyorsunuz ama yaklaştıkça o doğrunun bir kaç daha ince doğrudan meydana geldiğini görüyorsunuz. Kısaca ve en basit diliyle Sicim Teorisi. Ayrıca bir de Süpersicim Teorisi vardır ki 0’dan 9’a kadar değişen boyuta sahip olan cisimlerle ilgilenir. Gördüğünüz gibi aslında ne kadar çok bilirsek gerçekten o kadar çok bilmediğimizi anlıyoruz. Yazıya Einstein’ın meşhur bir sözüyle başlamıştım şimdi de ünlü bir düşünürün sözüyle kapatıyorum. 

Cahillik mutluluktur (Ünlü Türk düşünür, filozof, fizikçi VolkanAzduyguyoksunuinsan)

Sevgiler...

Share this post