CERN’den yeni keşif: ‘Higgs Çağı’ başlıyor

Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi (CERN) 4 Temmuz’da tarihî bir gün yaşadı.

 40 yıldır aranan parçacığa dair önemli bir keşif gerçekleşti. Fakat o parçacığın

 Higgs olduğunu söylemek için biraz daha

 zaman gerekiyor. Bilim dünyasının gözü geçen hafta bir kez 

daha Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi CERN’deydi. ‘Bir kez daha’ diyoruz

 çünkü Aralık 2011’de de dikkatler aynı yere 

odaklanmıştı. O zaman gelmeyen müjdeli haber bu kez geldi ve fizik dünyası yeni 

olduğu kadar heyecanlı bir döneme girdi. Belki de önümüzdeki çağın adı 
Higgs olacak.Açık konuşmak gerekirse; 40 yıldır aranan ve teoride maddeye
 kütle kazandırdığı kabul edilen Higgs parçacığı 

deneysel olarak da yüzde 100 olmamakla birlikte tespit edildi.

 CERN’deki bilim insanları, 4 Temmuz’da Higgs olma ihtimali çok

 yüksek yeni bir atomaltı parçacık bulduklarını açıkladı. 126 giga

 elektronvolt (GeV/c2) kütle bölgesinde keşfedilen parçacığın Higgs

 olduğunu kesin olarak söylemek içinse araştırmalar devam edecek.

 Yeni keşfin ne anlama geldiğini CERN’deki ALICE deneyinde çalışan

 bilim adamlarından Dr. Sedat Altınpınar’a sorduk.

-Geçen yılki sonuç biraz endişe içinde açıklanmıştı ve yüzler

 gergindi. Bu kez hem coşku vardı hem de yüzler gülüyordu, 

bunun sebebi ne?

İlginç, yüz ifadelerindeki değişikliği fark etmemiştim; daha coşkulu bir 

ortam olduğu kesin. Geçen sene yeni bir parçacığın kuvvetli işaretleri 

duyurulmuştu; ama bir keşiften bahsetmek için erkendi. Şimdi yeni bir

 parçacığın varlığından bahsetmek için bilimsel yeterlilik sağlandı. Şöyle

 bir benzetmeyle anlatayım: Okyanusta dalga yüksekliğini ölçtüğünüzü

düşünün. Yüzeyde sürekli dalgalanmalar oluyor; ama siz sıradan

 olmayan bir dalganın peşindesiniz. Koca okyanus didik didik edildi 

ve kasım ayında epey büyük bir dalga gözlemlendi. O dalga şimdi

 tsunami oldu ve artık onun sıradan bir dalga olmadığından eminiz. 

Fizikçiler seçilen bir dalganın sıradan dalgalara göre farklılığını sigmalarla 

ölçüyor. Şu anda 5 sigma seviyesine erişildi ve dalganın farklılığı 

kesinleşmiş oldu. Geçen sene 2 küsür sigma vardı. Tekrar sorunuza 

dönecek olursak sigmalar arttıkça, fizikçilerin yüzündeki tebessüm artar.

-O zaman ‘Higgs yılanının’ kuyruğunu yakaladık diyebilir miyiz?

 Yoksa karşımıza başka bir sürüngenin çıkma ihtimali var mı?

Eger bir Higgs parçacığı varsa kuyruğunu yakalamış olabiliriz. 

Süpersimetrik teorilere inanırsak Higgs parçacığı tahtını bir ikizle paylaşmak

 durumunda. İkizlerden birini veya egzotik bir bozon parçacığı da 

görmüş olabiliriz. Bu durumda Standart Model dediğimiz, şu ana kadar

 tabiatı ve temel parcacıklarını çok başarılı şekilde tarif eden teorik

 yapının ötesinde bir fiziğe de kapı açılmış olur. Ancak söylediklerim Higgs’in

 keşfiyle ilgili temkinli bir yaklaşım. Ben CERN direktörü Rolf Heuer’in 

sözlerine katılıyorum: “Bu işten anlamayan biri olarak, bulduğumuzu

 sanıyorum.” Kristof Kolomb gibi, bir kıtanın karşısındayız.

 Amerika mı Asya mı zamanla anlayacağız. Yeni bir kıta gördüğümüz

 kesin. Veya okyanus örneğini kullanırsak tsunamiyi gördük, şimdi

 onu tetikleyen deprem miydi fırtına mıydı, bulmak gerekiyor.

-Bazı gazeteler Higgs parçacığının kesin bulunduğunu, 

bazıları ise yüzde 99,9 oranında yaklaşıldığını yazdı. Doğr

u olan hangisi?

Bu daha önce açıkladığım sigmalarla ilgili bir konu. Takriben söylemek

 gerekirse, 1 sigma yüzde 68’e, 3 sigma yüzde 99’a ve 5 sigma 

yüzde 99,9999’a tekabül ediyor. Matematiği biraz iyi olanlar bunun 

Gauss dağılımıyla ilgili olduğunu anlamıştır. Sözü geçen kesinlik, bir

 parçacığın varlığıyla ilgili, yani yeni bir parçacık gözlemlendiği kesin;

 fakat bunun Higgs olup olmadığı kesinleşmedi. Standart Model, Higgs 

parçacığıyla ilgili kütlesi hariç tüm özellikleriyle ilgili öngörülerde bulunuyor

. Şimdi bu kriterlerin test edilmesi gerekiyor. Eğer bu fiziksel nitelikler

 sağlanırsa, ölçülen parçacığın gerçekten Higgs olduğunu anlayacağız.

-Yüzde yüz kesinlikte bulunması için araştırmaların ne kadar

 süreceğine ilişkin öngörü var mı?

Yüzde yüz hiçbir zaman olmayacaktır. Çünkü okyanus sakin bir su 

değildir, tabiatında hep dalgalı olmak vardır. Higgs parçacığının 

ölçümünde de benzer durum söz konusu. 5 sigmalık güvenirlik fizikçilerin

 üzerinde uzlaştığı bir kabul aslında.

-Higgs parçacığı kütlesiz olduğu için görülmez deniyor, o zaman

 tespit edilen şey ne?

Evet aslında Higgs parçacığı, Higgs mekanizması dediğimiz bir 

konseptin sonucu. Bir anlamda bu mekanizmayla, Antik Yunanlıların

 ortaya attığı esir maddesi konsepti gibi bir şeye dönmüş oluyoruz.

 Bu teoriye göre vakum aslında mutlak bir boşluk değil, bilakis belli

 mekanizmalarla donatılmış bir medyum. Bugün de şunu söylüyoruz:

 Bütün vakum Higgs alanıyla dolu ve tüm parçacıklar niteliklerine göre

 bu medyuma az veya cok yapışıyor. Az etkileşenler küçük, çok etkileşenler

 büyük kütleli oluyor. Medyuma Higgs denizi dersek, bu denizle

 parçacıkların etkileşimi Higgs parçacığı vasıtasıyla oluyor. İlginç

 olan Higgs parçacığının kendisinin de bu denizle etkileşmesi ve 

dolayısıyla kütleli olması. Higgs’in kütlesi olmadığı tezi tam doğru değil.

 Üstelik son ölçülen şey buydu: 126 küsur GeV/c2’lik bir kütle.

 (Bir GeV/c2, hemen hemen bir protonun kütlesine tekabül ediyor.) 

-Bu keşfin ardından fizik biliminin yeni bir çağa gireceğini

 söyleyebilir miyiz?

Evet, hâlâ çözülmesi gereken sorular olmakla beraber bunun bir

 milat olduğunu söyleyebiliriz. Şu anda Standart Model’in içindeki

 temel parçacıkları düşündüğümüzde (Higgs’i bulduğumuzu varsayarsak) 

yapbozun son halkası da yerleşmiş oldu. Standart Model’in yine de

 açıklanması gereken tarafları var. Mesela modelin üretemediği,

 hariçten alması gereken parametreleri var; bunların anlaşılması lazım.

 Higgs parçacığı anlaşıldıkça insanoğlunun hayatına ve uygulamaya

 yönelik yansımaları olacaktır.

-Higgs’in bulunması, evrenin yaratılışı hakkında ne tür

 bilgiler verecek?

Bu önemli bir soru, çünkü bu konuda çıkan haberlere baktığımda 

sapla samanın birbirine karıştığını görüyorum. (İsmet Berkan’ı bu

 açıdan takdir ederim. Fizikçi olmayan birine göre konuya hâkimiyeti var.)

 Higgs mekanizması bugün etrafımızda gördüğümüz kütlenin bir

 kısmını açıklıyor. Yani doğrudan evrenin oluşumuna yönelik bir araştırma

 olmasa da illaki birçok fizik konusu gibi alakası var. Sözlerim yanlış 

anlaşılmasın; elbette Higgs parçacığının kütlesinin kozmolojik sonuçları 

da var. CERN deyince çalışılan tüm konular cağrışım yaptığı için yazılan

 makale ve haberlerde Higgs, evrenin başlangıcı gibi konular birbirine

 giriyor. CERN’deki büyük deneylerden ATLAS ve CMS öncelikli 

olarak kendilerini Higgs konusuna vakfetmiş. LHCb deneyi madde

 antimadde arasındaki asimetriyi araştırıyor. Benim de mensubu

 oldugum ALICE deneyi ise evrenin başlangıç şartlarını inceliyor 

ve Higgs gibi bir önceliği yok.

-40 yıldır aranan parçacığın henüz tam olarak bulunamadığını

 söylüyorsunuz. Araştırma neden bu kadar uzun sürüyor?

Bir önceki sorudan devam etmek gerekirse, zaman zaman Higgs’in

 evrenin başlangıcındaki hususiyetlerini konu ederek

, ‘hızlandırıcıda evrenin başlangıç şartlarındaki enerjiyi üretebilmesi

 gerekir’ diye yazılar okuyorum. Eğer Higgs parçacığının kütlesi

 daha küçük olsaydı belki de çok önceden daha düşük enerjilerde 

çalışan hızlandırıcılarda keşfedilecekti. Buradan soruyla devam edebiliriz.

 Hızlandırıcıların en azından Higgs’in kütlesini oluşturacak kadar bir

 enerji sağlaması gerekiyor. Bunun haricinde bir iki mesele daha var;

 yine okyanus metaforunu kullanırsak çok dalgalı bir ortamda

 tsunamiyi seçmek daha zor. Ayrıca deneylerin kalitesi, hassasiyeti gibi

 konular var. Mevcut deneylerin ilk fikirlerinin 20 küsur sene 

öncesine dayandığı, bunların ciddi fizibilite, detektör, AR-GE’si vs.

 düşünüldüğünde 40 yıl yadırganacak bir zaman değil.

AKSİYON DERGİSİ