Son 25 yıl için Dünyamızı Değiştirebilecek Fizik Keşifleri yazı dizisinde son ele aldığımız keşif, 2013 Nobel Fizik Ödülü’nü kendisini teoride öngörenlere verilen Higgs bozonu ismini verdiğimiz atom altı parçacığın keşfi olacak.
Higgs bozonunun keşfi sıkı çalışmanın, azmin ve becerinin epik bir hikâyesi olmuştur.
Photo: AFP
4 Temmuz 2012 tarihinde Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi’nde (CERN) Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki (LHC) ATLAS ve CMS deneylerinde çalışan fizikçiler yaklaşık 125 GeV/c2 kadar bir kütleye sahip bir “Higgs benzeri parçacığı” keşfettiklerini duyurduklarında tam olarak bu keşif gerçekleşmişti. Neredeyse yarım yüzyıl önce Peter Higgs ve birbirlerinden bağımsız olarak François Englert, Robert Brout kütle kazandıran belirli parçacıkların olduğu bir mekanizmayı tanımlayan bir takım makaleler yayınladılar. İşte o makalelerde konu edilen ve bulunması yarım yüzyılı bulan “zor parçacık” bulunmuştu.
Higgs bozonu ve onunla birleştirilen Higgs alanı, elektrozayıf simetrinin Büyük Patlama’dan hemen sonra nasıl kırıldığını ve temel parçacıkların kütle özelliğini nasıl kazandıklarını açıklamaktadır. Ancak, Standart Model Higgs’in kütlesini tahmin edememektedir. CERN’in Büyük Elektron-Pozitron çarpıştırıcısı ve Fermilab’ın Tevatron’undaki birbirini izleyen deneysel programlar bu parçacığın kütlesini ölçmeyi denedi ve çok sayıdaki umut vaat etmeyen ip uçlarının son on iki yıl içinde aniden ortaya çıkmasına rağmen, araştırmacılar tarafından kesin bir sonuç bulunamadı.
1983 yılında önerilen ve 1994 yılında inşası onaylanan LHC dünyanın en yüksek enerjili parçacık hızlandırıcısıdır ve 10 Ağustos 2008 tarihinde faaliyete geçmiştir. Bu tarihte, 27 kilometrelik bir dairesel tünel etrafında proton demetleri ilk kez başarıyla yönlendirilmişti. Maalesef, tüm işlemler iki süperiletken mıknatıs arasındaki ciddi bir hata yüzünde dokuz gün içinde durdurulmuştu. Yeniden tamir edilmesi ve ek güvenlik özellikleri ile kurulması 1 yılı geçti ve 19 Kasım 2009 tarihine dek proton demetlerin tekrar dairesel tünelde başarılı bir şekilde yönlendirilmesi ve ilk kez demet başına 450 GeV’luk enjeksiyon enerjisi ile proton-proton çarpışmaları gerçekleştirilene kadar faal değildi.
Sonraki 30 ayın içinde, hızlandırıcı değerinden daha fazlası olduğunu beklenenden 10 kat daha fazla beri üreterek kanıtladı. Geçtiğimiz Temmuz’da da hem ATLAS hem de CMS deneyleri Higgs parçacığını varlığını ortaya koymuşlardı bu veriler arasında.
2012 yılının Temmuz ayında CERN tarafından küresel bir basın konferansı olarak bir toplantının düzenleneceği duyuruldu. Toplantı öncesinde büyük kanıt için çok sayıda söylentiler heyecanı artırıyordu. 4 Temmuz günü dünyanın dört bir yanından kamera ekipleri, gazeteciler ve araştırmacılar duyurunun yapılacağı Cenevre laboratuvarına akın ettiler ve toplantıyı canlı olarak izleyen milyonlarca kişi vardı. CERN deneylerinden ATLAS ve CMS deneylerinin her ikisi 5sigma güvenirlik seviyeleri ile Higgs’in kütlesinin ölçümleri bildirildi ve parçacık fiziğindeki altın standartlı keşfi dünya çapında gazetelerin manşetlerini süslemişti.
Higgs bozonu arayışları dünyanın her yerinden çok sayıda teorik ve deneysel fizikçi ile mühendisin çabalarının birleşmesi sayesinde başarılı oldu. LHC Hesaplama Ağı’nın muazzam miktardaki gücünü de unutmamak gerek çünkü her yıl LHC tarafından üretilen verinin miktarı petabaytlar mertebesindeydi. 1 petabayt 1024 terabayta denk gelirken artık yüzlerce filmi, veriyi depoladığımız sıradan taşınabilir harddisklerin 1 terabayt veri depolamaya sahip olduğu düşünülürse, petabaytlarca verinin ne denli büyük olduğunu öngörebilirsiniz. Standart Model’in tamamlanmasında Higgs bozonun keşfi, sadece 21. yüzyılın en önemli fizik atılımı değil aynı zamanda tüm zamanların insanlığın en büyük çabalarından biri olmuştur.
Böylelikle, Dünyamızı Değiştirebilecek Fizik Keşifleri yazı dizisinin sonuna geliyoruz. KBT Bilim Sitesi’nde farklı konu ve yazılarda görüşmek dileğiyle…
Gökhan Atmaca, MSc. twitter.com/kuarkatmaca | facebook.com/anadoluca
Nanoölçek Aygıtlar ve Taşıyıcı İletimi Grubu
Kuark Bilim Topluluğu
Kaynak:
Tushna Commissariat, The particle with mass appeal, Physics World, October 2013.
