2011 yılında medyada içinde CERN (Avrupa Nükleer Araştırmalar Merkezi) kelimesi geçen birçok haber okumak mümkün oldu[1]. 2012 yılında benzer eğilimin artarak devam etmesi şaşırtıcı olmayacak çünkü birkaç açıdan yüksek enerji fiziği camiasında bazı önemli gelişmeler bekleniyor. Gelişmelerden bir kısmı doğrudan araştırma konularında alınacak mesafeyle ilgili: Higgs parçacığının varlığıyla ilgili nihai bir sonuca ulaşmanın 2012’de mümkün olacağı düşünülüyor. Kesin olmamakla beraber umulan, beklenen sonuçlardan biri de standart model ötesi denen fizikle ilgili olumlu bazı gözlemlerin yapılabilecek olması. Gelişmelerin diğer bir konusu ise Türkiye’yi, en azından şimdilik Türkiyeli yüksek enerji fiziği camiasını, doğrudan ilgilendiriyor: 2012’de Türkiye’nin CERN’e üyeliğiyle ilgili yeni gelişmelerin yaşanması muhtemel. Bir de yüksek enerji fiziğinin diğer alanlarında her zaman yeni gelişmelerin (karanlık madde araştırmaları gibi), ilginç fakat tartışmalı başka sonuçların (ışık hızını aşan nötrinolar gibi) duyurulması beklenebilir.

Okuduğunuz yazıyı soL’la beraber bir giriş yazısı olarak planladık. Yazıda bazı yüksek enerji fiziği konularıyla ilgili özetin özeti bir döküm yapmayı, sonrasında detaylı olarak ele alacağımız konuların bağlamına ve içeriklerine değinmeyi, bunlarla ilgili bazı sorular sormayı deneyeceğim. Dolayısıyla bu yazıda Higgs, standart model, karanlık madde, nötrino, standart model ötesi fizik vb. gibi kavramların ne olduğuna dair bir şey söylemeyeceğim, bunları sonraki yazılarda paylaşma olanağımız olacak. Ama öncelikle buna neden gerek duyduğumuza bir açıklık kazandırmamız gerekiyor.

Higgs’in “Tanrı parçacığı” olarak arzı endam ettiği günümüzde, CERN de neredeyse önemli bir ibadet merkezi olarak sunuluyor. Evet, her ikisi de yanlış ve soL okurları belki bu adlandırmalar ve kavrayışlar açısından şerbetli olabilir ama açıklanması gerekiyor: Bizim boş bırakmakta sakınca görmediğimiz her konuda genel geçer söylemlerin yönlendirdiği algılar süreklilik kazanıyor. “Genel geçer söylemler” derken masumiyet atfetmek istemem. Kavraması zor, en kapsamlı fizik konuları, öncelikle bu özelliklerinden dolayı herhalde, kolayca metafizik dünyaya ait kavramlarla “anlaşılır” kılınıyor. Yalnız gazetecilerin okutturma kaygısıyla magazinleştirirken uydurdukları değil kastettiğim… Bilfiil meslek erbabı fizikçilerden başlayıp, doğrudan sistem ideologları tarafından sürdürülen gayet bilinçli bir uğraş. Yakın zamanlarda bir arkadaşım “Dünyanın aynısından bir tane daha varmış, ikizini bulmuşlar, duydun mu?” dediğinde ne diyeceğimi bilemedim önce. Bilimsel olarak yanlış olsa da masum bir gazeteci aktarmasıydı. Ardından “Büyük patlama ne zaman olacakmış CERN’de?” dediğindeyse bozuldum ve sonrasında kızgınlık kaldı kendime duyduğum.

Dolayısıyla başlangıç gayemizin biraz fizik anlatırken popüler fizikle ilgili yanlış kavrayışların en azından soL okurları üzerindeki etkisini azaltmak olduğunu söyleyebiliriz. Genel olarak bilime, fiziğe değinecek olmakla beraber özel olarak fiziğin yüksek enerji fiziği veya parçacık fiziği olarak adlandırılan alanlarıyla ilgili olacak yazdıklarımız.

Türkçede artmakta olsa da çok az sayıda kaynak bulabilirsiniz bu konularda. Kaynakların üretimi de tanımlı kurumların sistemli çabalarının ürünü olmaktan ziyade bireysel çabalarla gerçekleşiyor. Türkiye’de popüler bilim yayınlarının az ve medyada popüler bilim yayıncılığında uzmanlaşmanın çok sınırlı olması, bazılarının da internette bulunmaması, yönlendirilebilecek kaynaklar konusunda sıkıntı yaratıyor. İnternette yer alan bazı yanlışsız metinlere bağlantılar vermeye gayret edeceğim.

CERN neden önemli?
CERN gerçekten büyük, uluslararası bir araştırma merkezi. Uluslararası bir merkez olarak 2 bin üzerinde sabit çalışanıyla beraber, yılın belli bir zamanını CERN’de geçirerek çalışan fizikçi sayısı 10 binden fazla. CERN’in yaptığı hesaba göre bu sayı tüm dünyadaki parçacık fizikçilerinin yarısından fazlasına karşılık geliyor. Bu kadar büyük bir sayı CERN’in sosyal olarak, toplumsal ilişkilerde tuttuğu yer açısından, toplumsal yaşamın bir parçası olarak ele almayı gerektiriyor. Bir de çok meraklı ve süper zeki fizikçilerin böyle büyük bir kolektif içinde nasıl bir arada ortak üretimde bulunduğunu ve bu durumun nasıl problemlere yol açtığını tahmin edebilirsiniz. Birey-kolektif ilişkisine girmeye çok niyetim yok ama bilim insanlığı niteliklerine atfedilen “adanmışlık” gibi, “temel yönlendiricinin merak olması” gibi idealist yaklaşımların günümüzdeki karşılıklarına değinmemiz gerekecek.

CERN’in kurulduğu 1954 yılından bugüne değin görevi uluslararası işbirliğiyle temel bilimsel araştırmalar yaparken, askeri ihtiyaçlar gibi alanlara girmeyerek barışçıl amaçlarla hareket etmek ve elde edilen araştırma sonuçlarını açık olarak yayınlanmak. Görev tanımının uygulanma şekli tarih içinde kuşkusuz değişiyor. “Açık yayın yapmak” konusu yalnızca temel fizik konularını değil aynı zamanda bulunan yeni teknolojileri kapsıyor ve bunların ne şekilde değerlendirildiğini detaylı olarak ele almak gerekiyor. Ayrıca bugün 113 ülkeden fizikçilerin dahil olduğu “uluslararası işbirliği” ölçeği CERN’i ve tarihini uluslararası politikanın bir konusu olarak ele almayı mümkün ve gerekli hale getiriyor. “Barış” nerede bitiyor ve sonrası nerede başlıyor? “Barış” bazen savaşın silahsız yol ve yöntemlerle sürdürülmesi anlamına da gelebiliyor…

Parçacık fiziğinin en ileri seviyedeki araştırmalarını yapabilmek için farklı mühendislik alanlarıyla ilgili en ileri teknolojilerin elinizde olması lazım. Bu nedenle CERN’deki fizikçilerin birçoğu ileri derecede mühendislik konularıyla ilgili bilfiil çalışıyorlar. Bilişim, elektronik ve malzeme alanları başta geliyor. Yani “bildiğiniz” fizikçiler deneylerin en ileri ihtiyaçlarını karşılamak için yeni bilişim teknolojileri geliştirmeli, yeni malzemeler bulup daha hızlı ve hassas gözlem yapabilmeli, daha yüksek enerjilere çıkabilmeli ve yine daha hızlı ve kusursuz elektronik donanım geliştirmeliler. En bilinen ve herkes kullanmak durumunda olduğu için gösterilen örnek web sisteminin CERN’de geliştirilmiş olması. Fakat kuşkusuz bu tek değil.

Meslekten olmayan insanlara CERN’i yukarıdaki gibi anlatmaya başlayınca bir yerde durmak gerekiyor: Bu bir güzelleme mi? Bazı açılardan evet: CERN’de yapılan en temel ve ayırdedici işleri anlatmak için beraberinde yapılmak durumunda olan yan işleri anlatırken aslında başka birçok, bazı durumlarda yüzlerce araştırma merkezinde yapılan araştırmaları göz ardı etmiş oluyoruz. Bu da CERN’in bir teknolojik ibadet merkezi olarak algılanmasına katkıda bulunmuş oluyor. Tersinden, bazı açılardan ise hayır: Bazı işler gerçekten yalnızca CERN’de ve CERN marifetiyle geliştirilen işbirlikleriyle yapılıyor.

CERN’in günümüzde gerçek bir özel nitelik kazanması, bütçesinin 10 milyar dolar olduğu söylenen, 16 yıllık araştırma, geliştirme ve inşanın ardından 2009’da çalışmaya başlayan Büyük Hadron Çarpıştırıcısına (LHC) ev sahipliği yapmasından kaynaklanıyor. Öncesinde ulusal boyutları daha belirgin olan diğer uluslararası araştırma merkezlerinin (ABD’de FERMILAB, Almanya’da DESY) ön planda olduğu dönemler oldu. Ayrıca benzer araştırma merkezleri Japonya, İtalya, İngiltere, Rusya, Çin ve Fransa’da da var… Yeri geldiğinde diğer araştırma merkezlerine de değinmeyi hedefleyelim.

Yeni fizik mümkün olacak mı?
14 Mart’ta CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı öngörülmeyen bir aksama olmazsa yeniden faaliyete başlayacak. CERN’de yapılan araştırmaların yoğunlaştığı konuların başında Higgs parçacığı geliyor. Öncesindeki deneylerde gözlemlenemeyen bu parçacığın şu aşamada tek gözlemlenebileceği yer CERN. 2012’de, 2011’de toplananın yaklaşık üç katı veri toplanması ve Higgs parçacığının varlığıyla ilgili şimdilik bir karara varılması bekleniyor. Kabaca 50 yıl önceki bir kuramsal öngörünün sınanabilmesi çok önemli. Dolayısıyla Higgs parçacığı konularımızdan biri olacak.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı yerin 100 metre altında dört ayrı noktada protonları çarpıştırıyor. Çarpışma noktalarının etrafında dört ayrı “deney” yer alıyor. Deney tırnak içinde çünkü sanki tonlarca ağırlığa ve birkaç katlı apartman yüksekliğine sahip, varlayıcı, algıç veya dedektör denen bu devleri anlatmakta yetersiz kalıyor. Deneylerden ATLAS ve CMS adındaki ikisi “çok amaçlı” tasarıma sahip ve farklı optimizasyon gerektiren ölçümleri bir arada yapabiliyorlar. Çarpıştırıcı tasarımı bu iki deneyin en yüksek sayıda çarpışmayı kaydetmesini hedefleyerek yapılmış. Farklı teknolojileri, farklı varlayıcı sistemlerini kullanan fakat aynı fiziksel büyüklükleri ölçmekte olan bu iki deney, birbirinin ölçüm sonuçlarını sınamalarına olanak sağlıyor. Higgs parçacığı araştırması da bu iki deneyde yapılıyor.

LHC yalnız proton değil aynı zamanda kurşun çekirdeklerini de çarpıştırabiliyor. Yılın 8-9 ayı proton çarpıştırdıktan sonra bir ay boyunca kurşun çekirdekleri çarpıştırılıyor. Kurşun çekirdekleriyle amaçlanan, çok sayıda çarpışmadan ziyade, bu kararlı en büyük atom çekirdeklerinin en yüksek enerjide çarpıştırılması. Bu durumda meydana gelen yüksek enerji ve madde yoğunluğu evrenin bundan 13 küsur milyar yıl önceki durumunu anlamamıza olanak sağlayabilir. Özel olarak bu ölçümleri yapmak için tasarlanmış deneyin adı da ALICE.

LHC üzerinde yer alan diğer bir büyük deneyin adı LHCb. Buradaki “b” İngilizce “beauty” adı verilen kuarkın ilk harfi. Türkçede bir mutabakat olmamakla beraber “çekici kuark” denebiliyor. LHCb’nin tasarımında öncelikle amaçlanan evrende neden madde olduğunu veya kuramın öngörüsüne göre evrenin evriminde eşit miktarda yaratılmış olması gereken anti-maddenin neden olmadığını anlamak. LHCb bu soruya içinde b-kuark taşıyan hadronların oluşum sıklığını ölçerek ulaşmayı hedefliyor.

Yeni fiziğin mümkün olup olmayacağını belki 2012’de belki daha sonrasında göreceğiz. Fakat beklentiler açısından olumsuz olabilecek herhangi bir sonuç da gayet önemli olacak. İnsanoğlunun evreni daha iyi anlama gayreti pek çok durumda yaptığı yanlışları anlama cesaretinden geçiyor.

Biliyorum, bu kısa özette yeteri kadar açıklayıcı bilgi veremedim ve değinemediğim her biri ayrı ayrı önem taşıyan onlarca konu var ama başlamak için bu kadarı yeterli diyelim. Sizlerden özellikle ilgilenmek gerektiğini düşündüğünüz konuları duymak ilerletici olur. Ayrıca gördüğünüz yanlışları iletmeniz sevindirir[2].

Alper Dizdar
[email protected]