Yuzyilin Deneyinde 50'den Fazla Turk Bilimci

''Parçacık hızlandırıcılarıyla atom altı parçacıkları çarpıştırarak maddenin oluşumuna dair sırların anlaşılmasını sağlamak'' için gerçekleştirilecek ''Yüzyılın Deneyi''nin yapılacağı Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi'nde (CERN), 50'yi aşkın Türk bilim adamı yer alıyor.

Türk bilim adamlarının çalışmaları ile ilgili bilgi veren Yıldız Teknik Üniversitesi (YTÜ) Öğretim Üyesi Prof. Dr. Metin Subaşı, Türkiye'den Ankara, Boğaziçi, Çukurova, Doğuş, Ortadoğu Teknik ve Yıldız Teknik üniversitelerinin, CERN'de yapılan çalışmalarda üye olarak yer aldığını, bunların dışında bazı üniversitelerin de bu üye üniversiteler kanalı ile deneylere katılma olanağı bulduklarını bildirdi.

2007'de uçak kazasında hayatını kaybeden Prof. Dr. Engin Arık'ın 30 senedir bu konuda çalıştığını, hayalinin Türkiye'nin CERN'e tam üye olarak katılımı olduğunu ifade eden Prof. Dr. Subaşı, CERN'e ülke bazında tam üye olmak için 15-20 milyon dolar gibi bir paranın her sene ödenmesi gerektiğini söyledi.

Türkiye'de yüksek enerji fiziği alanında büyük bir potansiyelin olup olmadığı tartışmalarıyla ülke olarak üyeliğin geciktirildiğini öne süren Metin Subaşı, şunları kaydetti:

"Merkeze ülke olarak üye olunsaydı 50 değil, belki 250 Türk bilim adamı orada olabilirdi. Çünkü çok yetenekli, çalışkan ve yaratıcı gençlerimiz var. Hiçbir ülkede yok bu potansiyel. Ayrıca, CERN'e ödenen bu parayı başlangıçta CERN, o ülke için harcıyor.

Bu para ile o ülkedeki yüksek enerji fiziği alanındaki çalışmaları destekliyor, alt yapı oluşmasına katkı sağlıyor. Daha da önemlisi CERN, bir üye ülke için sadece fizik çalışmalarına katılmak anlamını taşımıyor. CERN'e üyelik, ülkenin ekonomik ve teknolojik gelişmesine de katkı sağlıyor.

Üye ülkeler, CERN'deki deney sistemlerinin kurulmasında gerekli malzeme ve cihazları temin ederek, ülkelerine hem ekonomik açıdan ödemelerinin çok üstünde gelir temin edebiliyor, hem de yüksek teknolojinin ülkelerinde geliştirilmesine katkı sağlayabiliyorlar."

CERN'de Türk üniversitesi

Yıldız Teknik Üniversitesini CERN'deki ALICE deney grupları arasına dahil eden Prof. Dr. Metin Subaşı, CERN serüveninin 2006 yılında başarılı doktora öğrencisi Ayben Karasu'nun doktora tezini CERN'de yapması, oradaki ALICE grubunun lideri Prof. Jean-Pierre Charles Revol ile bir arkadaşı vasıtasıyla iletişim kurarak sağladığını, kendi imkanlarıyla gidip gelen öğrencisine daha sonra Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK) tarafından projeleri kapsamında destek verildiğini anlattı.

Prof. Dr. Subaşı, CERN'deki projelerine daha sonra 3 öğrencisini daha dahil ettiğini, ALICE grubu yöneticilerinin de çalışmalarına büyük destek verdiğini ve kendilerini cesaretlendirdiğini söyledi. Subaşı, şunları kaydetti:

"Bu zor koşullarda, bu kadar hevesli olduğumuzu görerek CERN'de bizi o kadar iyi karşıladılar ki, bize 'Siz grup olarak üye olun. Hiçbir para ödemeden deneylere katılmanızı sağlayacak bir üyelik verelim size. Resmi hale getirelim çalışmalarınızı, zorlukla karşılaşmayın' dediler.

Bunun üzerine Kasım 2007'de başvuruda bulunduk. 6 Nisan 2008'de üyeliğimizin kabul edildiğine dair mektup geldi. Bizim ALICE grubunun program ve stratejileri hakkında söz hakkımız yok, ancak deneye katılma, deney verilerini kullanma ve yorumlama konusunda görev üstlenebiliyoruz."

CERN'de yaz döneminde, genç bilim adamlarının yetişmesi için kurslar yapıldığını, bu kurslara tam üye olmayan ülkelerden sadece birkaç öğrencinin kabul edildiğini anlatan Subaşı, bu yaz yapılacak kurslar için Türkiye'den kabul edilen 3 öğrenciden birisinin kendi öğrencisi olduğunu bildirdi.

Metin Subaşı, sözlerini şöyle sürdürdü:

"Kısıtlı olanaklarla ortaya koyduğumuz performansı takdir eden CERN'deki bilim adamları, bize kahraman gözüyle bakıyorlar. Ve Türkiye'den gelen grupları isim isim biliyor, çalışmalarını takdir ediyorlar. Bizler de ülkemiz adına bu tarihi fizik deneylerine katıldığımız için gurur duyuyor, CERN'deki meslektaşlarımıza ve bizleri destekleyen, ülkemizi CERN'e tam üye yapmak için uğraşan TAEK'e teşekkür ediyoruz."

CERN'de neler oluyor?

Nükleer reaksiyonların ancak yüksek enerjilerde oluştuğunu, yüksek enerjinin ise atom altı parçacıkları çok yüksek hızlara getirecek "hızlandırıcı" denilen makineler kullanılarak elde edildiğini anlatan Prof. Dr. Subaşı, büyük yatırım gerektiren yüksek enerji fiziği alanındaki çalışmalar için birçok Avrupa ülkesinin bir araya gelerek kurdukları CERN'e, bilim adamlarının projeleriyle katıldığını söyledi.

Subaşı, CERN'de yapılan çalışmalara ilişkin şu bilgileri verdi: "Bugün, atomun bir çekirdek ve etrafında dolanan elektronlardan ve de çekirdeğin, proton ve nötronlardan oluştuğunu biliyoruz. Proton ve nötronların ise 'kuark' ve 'gluon' ismi verilen parçacıklardan oluştuğunu öngörüyoruz.

Kuarklar, 'kuvvet taşıyıcı' olan gluonlarla çekirdek içinde hapsolmuş durumda bulunduklarından, bugüne kadar serbest olarak gözlenebilmiş değillerdir. İşte, atomdan kuarklara uzanan bu süreç CERN'de deneysel ortamda tersinden izlenecek.

Yani protonlar ve nötronlar Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda (LHC), güneştekinin 100 bin misli sıcaklıkta 'eriyerek', kuarkların ve gluonların serbest kalmasına, dolayısıyla gözlenebilmelerini olanaklı kılacaklar.

Böylece, evrenin oluşumu sırasında meydana geldiği düşünülen büyük patlama 'Big Bang', 13 TeV kütle merkezi enerjisindeki protonlar çarpıştırılarak, laboratuvarda, 10-15 metre çaplı küre hacmi gibi küçük bir hacim içinde oluşturulmuş olacak.

Dolayısıyla, patlamadan sadece saniyenin milyonda biri uzunluğunda bir süre sonra oluşacak kuark-gluon ortamından, yoğunlaşmayla, proton ve nötronun oluşumunu, yani, maddenin nasıl kütle edindiğini öğrenmiş olacağız. Tabii, beklenenler gözlenemezse, öngörülerimizin arkasındaki teorilerimiz iflas etmiş olacak, yeni teoriler yaratılması gerekecek."

Alice, CMS, Atlas ve LHCb deneyleri

CERN'de parçacık hızlandırıcılarıyla yapılacak ve evrenin ilk yapı taşlarının ortaya çıkmasını sağlayacak bu deneyde parçacıkların (proton, ağır iyon) bir kısmının saat yönünde bir kısmının ise aksi yönde hızlandırılarak, her birinin 7 tera elektron volt gibi müthiş bir enerjiye ulaştıktan sonra çarpıştırılacaklarını dile getiren Prof. Dr. Subaşı, böyle bir deneyin gerçekleştirilebilmesi için İsviçre-Fransa sınırında (Geneva) bulunan CERN'de, yerin 100 metre altında inşa edilmiş laboratuvar tünelinde 27 kilometre uzunluğunda bir hızlandırıcı halkası (LHC) inşa edildiğini anlattı.

Hızlandırıcı halkasının üzerinde 4 adet detektör istasyonu bulunduğunu ve buralardaki detektörlerin CERN'de yapılacak 4 temel deneyin merkezini oluşturduğunu belirten Prof. Dr. Subaşı, şunları söyledi:

"Bu deneyler, ALICE, CMS, ATLAS ve LHCb olarak anılıyor. Hepsi farklı yönden yaklaşarak bilinmeyenleri ortaya koymaya çalışacaklar. Sadece evrenin oluşmasını değil, evrende neden anti maddeden çok madde var? Anti madde nerede saklanıyor?

Gökyüzüne baktığımızda gördüğümüz yıldızlar arası karanlık ortam (karanlık madde) ne içeriyor? Evrende kaybolan kütle nereye gidiyor? Evrende var olduğunu bildiğimiz kuvvetler gerçekten tek bir potansiyelden mi türüyor (Higs 'bozonu' var mı?)? gibi önemli sorulara yanıt aranacak.

Bizim grubun angaje olduğu deney ALICE deneyi, yani, evrenin oluşumu hakkında mevcut teorinin öngördüğü 'kuark ve gluon' plazmasının varlığını belirlemeye çalışan deney grubu."

"Fizik biliminde tam bir kırılma noktasındayız"

Büyük patlamayı resmedecek deney sonrasında çok mikro düzeyde bir maddenin oluşacağını, çarpışma olduğu zaman "Büyük Patlama"da olduğu gibi etrafa parçacıkların saçılacağını kaydeden Prof. Dr. Subaşı, şunları anlattı:

"ALICE deneyinde, ALICE detektör sisteminin merkezinde bu patlama olacak. Detektör sistemi, 16-20 metre çapında binlerce ton ağırlığında dev bir sistem. Detektörler soğan kabuğu gibi, biri diğerini sarmalayacak şekilde kat kat yapılmış, her biri çeşitli parçacıkları tanımlayacak yetenekte.

Diğer bir deyişle, patlamadan yani çarpışmalardan çıkan parçacıklar ne kadar yüksek enerjide olurlarsa olsunlar bu detektörlerin içinde geçerken mutlaka bir iz bırakacaklar, yani, kendilerini ifşa edecekler.

Proton 'eriyip' kuark ve gluonların serbest kaldığını, ortama çıkacak 'acayip parçacıkları' detektörlerde bıraktıkları izlerden tanımlayarak öğreneceğiz. Ve diyeceğiz ki, 'evet, kuark vardır'. Eğer tersi olursa bildiğimiz şeylerin doğru olmadığını anlayacağız. Yani, fizikte tam kırılma noktası diyebileceğimiz bir noktadayız."

İlk deney Haziran'da başlayacak

Prof. Dr. Subaşı, evrenin sırlarını ortaya koyacak deneylerden ilkinin ALICE olduğunu, bu deneyde önce protonların ardından ağır kurşun iyonlarının birbiriyle çarpıştırılacağını söyledi.

Protonların çarpıştırılacağı deneyin ilk kısmının bu yaz başlamadan gerçekleşeceğini ifade eden Prof. Dr. Subaşı, "Aksilikler çıkıyor, onların çözümüne gidiliyor ama şu anda bize söylenen tarih, 2008 yılı Haziran ayı. CERN Başkanı'nın ifadesine göre, herhangi bir sorun yok, deney başlatılacak."

İnternetten sonra CERN'in yeni buluşu: Grid sistemi

CERN'de bu işler yapılırken büyük teknolojik gelişmelerin de yapıldığını, örneğin, günlük yaşantının artık vazgeçilmez bir parçası olan Web'in (www) CERN tarafından oluşturulduğunu belirten Subaşı, "Şimdi 'Grid' diye bir sistem geliştiriliyor. Grid sistemi ile dünya üzerindeki mevcut pek çok laboratuvardaki bilgisayarları tek bir bilgisayardan (PC) kullanma olanağı sağlanacak" dedi.

Subaşı, binlerce bilgisayarın aynı anda çalıştırılmasıyla çok daha çabuk işlem yapılmasının sağlanacağını, halen CERN içinde çalışan lokal bir Grid ağının kurulduğunu ve bütün makinelerin aynı anda kullanabildiğini bildirdi.

En güçlü tek bir bilgisayarla 100 günde yapılacak hesaplamaların Grid sayesinde birkaç saniye içinde yapılabileceğine dikkat çeken Metin Subaşı, şunları kaydetti: "Bunun bir örneği, tıp alanında gerçekleştirildi. Avean Gribi'ne sebep olan virüslerin tanımlanması için pek çok laboratuvarda incelenmesi gerekiyordu.

Grid oluşturuldu. Dünyaca ünlü 6 önemli laboratuvarda 300 binden fazla insan kanı örnekleri 2 saat içinde analizden geçirilerek sonuç alındı. Eğer biz Grid'i, Türkiye'den kullanma olanağını bulursak ki bu konuda çalışmalar başlamış durumda, deneylerde üretilecek verileri kullanıp analiz ve hesaplama yapmak için İsviçre'ye, CERN'e gitmemize de gerek kalmayacak."