Cern ‘e Yolculuk

Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi, İsviçre ve Fransa sınırlarını kapsayan bir alanda kurulmuş dünyanın en büyük parçacık fiziği laboratuvarıdır. CERN, 1956 yılında 12 ülkenin birleşik fonu ile beraber kurulmuştur. CERN, kuantum fiziğinin dünya üzerindeki merkez üssü haline gelmiş durumdadır. Çoğunlukla popüler kültürde yerleşen şekliyle Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) birçok kişi için CERN anlamına gelmektedir. Bugün LHC dediğimiz devasa makinen 2008 yılında ki ilk çalışmasından Higgs Bozonuna uzanan yolculuğunu bu yolculuğun neden önemli olduğundan bahsedeceğiz. İlk olarak İnşa edilen en büyük yapının nasıl çalıştığını basit bir dille anlatacağız.

LHC nedir?

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), yerin yüz metre altında 27km çevresi olan dairesel bir tünel içerisine kurulmuştur. İsviçre ve Fransa arasında Cenevre kenti yakınlarındaki bir alanı kaplar. LHC’nin çalışmasındaki asıl prensip protonların iki farklı ışık borusunda dolaştırılır. Biri saat yönünde hareket ederken diğeri saat yönün tersine hareket eder(A). Bir birine göre zıt yönlerde yüksek hızlı hareket eden protonlar deney anında çarpıştırılır. Devasa ışın boruları süpergüçlü mıknatısların içine inşa edilmiştir. Bu mıknatısların görevi protonların kendilerine ayrılan yoldan sapmadan hareket etmeleridir. Bu alanın etkisiyle protonlar ışık hızına yakın hızlara varana dek hızlandırılır.

(A)
Manyetik alan oluşturmak nispeten kolaydır. Bir teli halka çeklinde sarar bu telden akım geçirirseniz kendi minyatür manyetik alanınızı oluşturabilirsiniz. CERN için belki de mühendislik anlamındaki en büyük sorun yine bu akımı oluştururken tellerin en ufak direnç göstermesinin bile çok yüksek sıcaklıklara sebep olmasıdır. Bu sebepten dolayı, ortam çok düşük sıcaklıklara kadar soğutulur ki, teller süper iletken etkisi gösterebilsinler. Süperiletkenlerin direnç değeri sıfırdır; bu yüzden teller ısınmaz. LHC 2de sıcaklık mutlak sıfırın 1.9 derece üzerinde, eksi 271.27 derecede tutulan sıvı helyum kullanılarak sürekli sabit tutulur. Bu sıcaklığın çok az yükselmesi tellerin direncinin yükselip yanmasına neden olur. Bunun olmaması için her şeyin en ufak ayrıntısına kadar hesaplanması ve öngörülmesi gereklidir.

CERN ve Parçacık Fiziği

Günümüzde ki en büyük hızlandırıcıyı bünyesinde bulundurmasının yanında CERN yaklaşık 10000 fizik çalışanıyla, parçacık fiziği için dünya üzerinde bir üs haline gelmiştir. Dünya üzerindeki tüm parçacık fizikçilerin merkez üssü olan CERN diğer hızlandırıcılarla kıyaslandığında açık ara bir fark atmış durumdadır. Parçacık fiziğinde asıl amacın ne olduğunu bu kadar para, zaman ve emeği neden harcadığımızı soracak olursanız, gayemiz evrenin var eden ilk maddeden bir iz bulmak. Bu işe insanlık tarihi boyunca tüm bilgimizin 100 yıllık bir altyapı üzerinde olduğunu düşünürsek benim ileriki yıllarda bunu başaracağımıza olan inancım çok yüksek. Bugün temel anlamda kuantum fiziği hakkında bildiğimiz her şey yüzyıl gibi kısa bir zaman içinde evrim geçirip bu hale geldi. Kuantum fiziği, yeni 10 yılın en önemli teknolojik araçlarından biri olacak. Kuantum bilgisayarlarının işlevselliklerinin artması ve bu alanda yapılan yatırımların bir yarış halini alması, firmaların ve insanların bu alana ilgi ve yatırımlarını önemli ölçüde arttırıyor.

PARÇACIKLAR

Şimdiye kadar bahsettiğimiz kısımda parçacıkların ne olduğundan ziyada CERN ve parçacık fiziğine olan algıdan bahsettik. Şimdi parçacıklar dünyasına biraz yakından inceleyeceğiz. Bilindiği gibi madde, atom adı verdiğimiz bir bütün ve onu oluşturan alt parçacıklardan oluşur. Bu parçacıkları üç gruba ayırıyoruz; (B)

(B)

1.Leptonlar

Leptonlar, güçlü etkileşimle etkileşmeyen (½) yarım tam sayı spinli temel parçacıklardır. İki farklı türde lepton sınıfı bulunur. Şekil’de (B) üst tarafa yerleştirilmiş olan yüklü leptonlar ve alt kısımdaki nötr leptonlar. Nötrinolar, yüksüz oldukları ve güçlü etkileşime girmemeleri nedeniyle farkedilmeleri çok zordur.

2.Kuarklar

Kuarklar, güçlü etkileşime girerek hadronları oluşturan temel parçacıklardır. Renk hapsi adı verilen etki nedeniyle kuarklar hiçbir zaman tek başlarına gözlemlenemezler.(C) Renk hapsinden dolayı bu parçacıklar her zaman çoğul gruplu paketler şeklinde bulunurlar. Bu paketlere Hadron adı verilir. (D)

(D)

(C)

3.Ayar Bozonları

Ayar bozonları, kuvvet taşıyıcısıdılar. Doğanın temel etkileşimlerinden herhangi birini taşıyan, genellikle kuvvet olarak adlandırılan bozonik parçacıklardır. Bildiğimiz 4 temel kuvvetin taşıyıcısı ayar bozonlarıdır. Kuarklar arasındaki güçlü etkileşimi, gluonlar sağlar. Elektromanyetik kuvvetin kuvvet taşıyıcısı fotondur. Zayıf etkileşime aracılık eden w ve z bozonlarıdır. Kütle çekim kuvvetinin kuvvet taşıyıcı henüz gözlemlenmemiş olsa da matematiksel tasviri gravitondur. Bu 4 ayar bozunun da spini 1 dir. Bunların dışında kalan skaler bozon olarak isimlendirilen günümüze çok yakın bir zamanda deneysel kanıtı yapılan Higgs Bozonu’nun spini ise 0’dır.

HİGGS BOZONU

Higgs bozonu, parçacık fiziği teorisindeki alanlardan biri olan Higgs alanının kuantum uyarımı ile üretilen, Standart Modeldeki temel bir parçacıktır. Higgs, fermiyonlara kütle kazandıran Higgs alanının meydana getiren temel parçacık olarak tasvir edilebilir. Bildiğimiz temel parçacıkların tamamının kütlesinin olmasının sebebi Higgs alanı olarak kabul edilir. Higgs bozonu adını, 1964’te diğer beş bilim adamıyla birlikte, Higgs mekanizmasını öneren fizikçi Peter Higgs’den almıştır. Higgs ve arkadaşları birçoğumuz için önemsiz görünen bir fikir olan kütlenin neden var olduğu sorusu üzerine eytişimleri büyük bir sır perdesini araladı. Yıllar sonra daha büyük fikirler bulmak için küçük sorulara büyük cevaplar aramalıyız.

http://207.154.194.140/category/bilim/