Evrenin bilinmeyen yüzde 95’ini bulmayı amaçlayan süper çarpıştırıcı nedir?

BBC’ye konuşan CERN Genel Direktörü yeni devasa çarpıştırıcının adının Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı olduğunu söyledi.

Amaçları fizikte devrim yaratacak ve evrenin nasıl çalıştığını daha iyi anlamamızı sağlayacak yeni parçacıkları keşfetmek.

Teklifleri kabul edilirse süper çarpıştırıcı, bugün kullanılan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndan (LHC) üç kat büyük olacak.

Makinenin kurulum maliyetinin 12 milyar sterlini bulacağı tahmin ediliyor.

Gerekli mali kaynağı İngiltere’nin de dahil olduğu Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi’nin (CERN) üye ülkeleri sağlayacak ve bazı uzmanlar bunun ekonomik açıdan mantıklı olup olmadığını sorguluyor.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın en büyük başarısı, 2012 yılında Higgs Bozonu adı verilen yeni bir parçacığın tespit edilmesiydi.

Ancak o zamandan bu yana, karanlık madde ve karanlık enerjinin izini sürmenin zor bir hedef olduğu anlaşıldı. Bunun yanında bazı araştırmacılar daha ucuz seçeneklerin olduğuna inanıyor.

“GELECEĞİN DAİRESEL ÇARPIŞTIRICISI”

BBC’ye konuşan CERN Genel Direktörü Prof. Fabiola Gianotti, yeni makinenin adının Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı (FCC) olduğunu ve onaylanırsa “güzel bir makine” olacağını söyledi.

“Bu, insanlığın evren hakkındaki bilgimizle ilgili temel fizikteki soruları yanıtlamada ileriye doğru muazzam adımlar atmasına olanak sağlayacak bir araç. Bunun için daha güçlü bir araca ihtiyacımız var” diye ekledi.

CERN, Cenevre yakınlarında, İsviçre ve Fransa sınırında yer alıyor.

LHC, çevresi 27 km olan dairesel bir yeraltı tünelinden oluşuyor. Atomların (hadronların) içini hem saat yönünde hem de saat yönünün tersine ışık hızına yakın hızlara çıkarabiliyor ve belirli noktalarda onları dünyadaki diğer atom parçalayıcılardan daha güçlü bir şekilde birbirine çarpabiliyor.

Çarpışmalardan arta kalan daha küçük atom altı parçacıklar, bilim insanlarının atomların hangi maddeden oluştuğunu ve birbirleriyle nasıl etkileşime girdiklerini anlamalarına yardımcı oluyor.

DEVRİMSEL BİR KEŞFE HAZIRLIK

Süper çarpıştırıcının 10 yıldan uzun süre önce Higgs Bozonu parçacığını keşfetmesi çığır açıcıydı.

Evrendeki diğer tüm parçacıklara şeklini veren bir yapı taşının varlığı, 1964 yılında İngiliz fizikçi Peter Higgs tarafından öne sürülmüş, parçacık ancak 2012 yılında LHC’de keşfedilmişti.

Keşif, Standart Model adı verilen atom altı fiziğinin son yapboz parçasıydı.

Teklif daha büyük çarpıştırıcının iki aşamada inşa edilmesini öngörüyor.

İlki 2040’ların ortalarında çalışmaya başlayacak ve elektronları birbirine çarpıştıracak. Artan enerjinin, bilim insanlarının ayrıntılı olarak çalışabileceği çok sayıda Higgs parçacığı üretmesi umuluyor.

İkinci aşama 2070’lerde başlayacak ve daha güçlü, henüz icat edilemeyecek kadar gelişmiş mıknatıslar gerektirecek. Yeni parçacık arayışında elektronlar yerine daha ağır protonlar kullanılacak.

Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı’nın 91 km’lik çevresi, Büyük Hadron Çarpıştırıcıs’nın neredeyse üç katı ve derinliği de iki katı kadar olacak.

BBC

Peki neden daha büyük bir hadron çarpıştırıcısına ihtiyaç duyuluyor?

Bunun nedeni, yapımı 3,75 milyar sterlin tutan ve 2008’de faaliyete geçen LHC’nin henüz evrenin yüzde 95’ini oluşturan parçacıkları açıklamaya yetmemesi.

Bilim insanları hala iki büyük bilinmeyeni arıyor: Yer çekiminin tersi gibi davranan ve evrendeki galaksiler gibi nesneleri birbirinden ayıran, karanlık enerji adı verilen bir kuvvet.

Diğeriyse tespit edilemeyen ancak varlığı yerçekimi sayesinde hissedilen karanlık madde.

Profesör Gianotti bize “Kaçırdığımız büyük bir şey var” diyor.

FCC’ye ihtiyaç duyulduğunu çünkü bu karanlık parçacıkların keşfinin, evrenin nasıl çalıştığına dair daha kapsamlı yeni bir teorinin önünü açacağını söylüyor.

BBC

CERN’deki çok sayıda araştırmacı bundan yaklaşık 20 yıl önce LHC’nin bu gizemli parçacıkları bulacağını öngörmüştü. Ancak bu gerçekleşmedi.

Frankfurt İleri Araştırmalar Enstitüsü’nden Dr. Sabine Hossenfelder gibi bazı bilim insanlarıysa, yeni çarpıştırıcının başarılı olacağına dair hiçbir garantinin olmadığını söylüyor.

“Parçacık fiziği, nükleer fizikten doğmuş, tarihsel nedenlerden dolayı büyük ve iyi finanse edilen bir araştırma alanı haline gelmiş bir alan ve makul bir büyüklüğe, belki de mevcut büyüklüğünün onda birine kadar inmesi gerekiyor” dedi.

İngiltere hükümetinin eski baş bilimsel danışmanı Profesör David King, BBC’ye projeye 12 milyar sterlin harcamanın “pervasızca” olacağını söyledi.

”Dünya iklim acil durumunun tehditleriyle karşı karşıyayken, bu araştırma fonlarını gelecekle ilgili riskleri yönetme çabalarına yönlendirmek daha akıllıca olmaz mı?” diye sordu.

Diğer taraftan parçacık fizikçileri arasında dev bir dairesel çarpıştırıcının en iyi seçenek olup olmadığı konusunda da bir fikirbirliği yok.

Glasgow Üniversitesi’nden Profesör Aidan Robson, BBC’ye doğrusal yapılacak bir çarpıştırıcının daha az maliyetli olacağını söyledi ve bunu şöyle açıkladı:

“Üç ana avantajı var. Birincisi, doğrusal bir makine aşama aşama yapılabilir. İkincisi, maliyet profili oldukça farklı olur; dolayısıyla ilk aşama daha az maliyetli olur ve üçüncüsü, tünel daha kısa olur ve yapımı daha kısa sürer”.

Avrupa’da ve dünya çapında fizikçiler arasında yapılan görüşmelerle CERN tercihini FCC’den yana kullandı.

Şimdiyse bu yeni makineyi fonlamak zorunda kalacak olan üye ülkelerin teklife tepkisini ölçme sürecindeler.