Tanrı parçacığında yeni buluş

Evrenin nasıl oluştuğuna kafa yoran bilimadamlarının uzun süren çalışmaları nihayet sonuç verdi.

İsviçredeki Avrupa Nükleer Araştırma Merkezinde (CERN) , Higss bosonu olması muhtemel yeni bir atomaltı parçacığı bulundu.

İsviçredeki Avrupa Nükleer Araştırma Merkezindeki (CERN) ATLAS deneyinin sözcüsü Fabiola Gianotti, yeni parçacığın izlerini 126 giga elektronvolt (GeV) kütle bölgesinde bulduklarını açıkladı.
5 SİGMA SEVİYESİNDE İZLİYORUZ

CERNde Higgs parçacığının varlığı konusunda yapılan deneylerin sonuçlarına ilişkin düzenlenen seminerde konuşan Gianotti, Bugün araştırmalar, mümkün olacağını tahmin etmediğimiz kadar ilerlemiş durumda dedi.

Elimizdeki veride, 126 GeV kütle bölgesinde yeni bir parçacığın belirgin izlerini 5 sigma seviyesinde gözlemliyoruz ifadesini kullanan Gianotti, sözlerini şöyle sürdürdü:

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (BHÇ) ve ATLASın mükemmel verimi ve çok sayıda kişinin olağanüstü çabası bizi bu heyecan verici duruma getirdi. Bu sonuçları son haline getirmek için biraz daha zaman gerekiyor. Daha fazla veri ve daha fazla çalışma da bu yeni parçacığın özelliklerini bulmak için gerekli olacaktır.

HEYECANLANMADAN DURMAK ÇOK GÜÇ

CERN Araştırma Müdürü Sergio Bertolucci de Bu sonuçlar karşısında heyecanlanmadan durmak çok güç. Geçen yıl, 2012de ya yeni Higgs benzeri bir parçacık bulacağımızı ya da Standart Higgs Modelinin mevcudiyetini devre dışı bırakacağımızı belirtmiştik. Bende, ihtiyatlı bir yaklaşımla, şimdi dallara ayrılan bir noktaya geldiğimiz izlenimi uyandı: Yeni parçacığı inceledikçe, gelecekte elde edilen verileri daha iyi kavrayabileceğimiz bir gelecek görüyorum dedi.

CERNde ATLAS ve CMS deney ekiplerince 2011 ve 2012 yılında elde edilen verilerin bir araya getirilmesine dayanılarak açıklanan sonuçlar, ilk sonuçlar olarak adlandırıldı.

BU YIL İÇİNDE YAPILACAK YENİ DENEYLER DAAH FAZLA VERİ SUNACAK

CERNin internet sitesinden yapılan açıklamada, 2012 yılındaki sonuçların hala analiz edildiği belirtildi.

Bugün gösterilen analizlerin kağıda dökülmüş halinin Temmuz ayının sonlarına doğru tamamlanmasının beklendiği kaydedilen açıklamada, bugünkü incelemelerin daha eksiksiz bir resminin, bu yıl içinde Büyük Hadron Çarpıştırıcısının deneylere ilişkin daha fazla veri sağlamasının ardından ortaya çıkacağı bildirildi.

CERNde ATLAS deneyinde araştırmacı olan, Kaliforniya Üniversitesi Fizik bölümünden Dr. Gökhan Ünel ile CERN Teori bölümü araştırmacısı Dr. Can Kozçazdan edinilen bilgiye göre, etrafımızda gördüğümüz her cisim, periyodik tablodaki elementlerden meydana geliyor.

Bu elementler, yani atomlar ise bir çekirdekten ve bu çekirdeğin etrafındaki elektronlardan oluşuyor. Çekirdeğin içinde de protonlar ve nötronlar var. Proton ve nötronlar, kuark adı verilen parçacıklardan ve kuarkları bir arada tutan gluonlardan oluşuyor. Bugünkü bilgilerimize göre, sözü geçen kuarklar, elektronlar ve gluonlar temel parçacıklar, yani daha fazla bölünemezler.

STANDART MODEL

Atom altı etkileşmelerin anlaşılmasına yarayan ve şimdiye kadar yapılmış birçok deney sonucunu başarıyla açıklayan modele Standart Model adı veriliyor.

Standart Modelde kuarkların, elektronların ve başka bazı parçacıkların neden kütlesi olduğunun en basit açıklaması Higgs Mekanizması adı verilen bir eklemedir.

Bu mekanizmayı Prof. Peter Higgs dışında, yaklaşık aynı zamanda iki ayrı takımı oluşturan beş fizikçi birbirlerinden bağımsız olarak önermişti. Protonu oluşturan temel parçacıklardan kuarkların ve elektronların kütlesini açıklayan Higgs mekanizması, Prof. Higgsin adı ile anılan yeni bir parçacık öneriyor.

Son 30 yıldır aranan ve Standart Modeli tamamlayacak olan Higgs parçacığını bulmak bu yüzden önemli. Ancak ağırlığımızın tamamını Higgse yüklemek haksızlık olur: Protonun ve nötronun yani dolayısıyla insanın kütlesinin ancak yüzde 1i Higgs parçacığından geliyor, kalan yüzde 99undan kuantum renk dinamiği sorumlu.

PARÇACIĞI BULMAK NEDEN BU KADAR ZOR VE ZAMAN ALICI?

CERNdeki Büyük Hadron Çarpıştırıcısında (BHÇ) saniyede 600 milyona varan çarpışmada ortaya çıkan parçacıkların büyük çoğunluğu daha önceki çalışmalarda gözlemlenmiş Standart Model süreçlerinden kaynaklanıyor.

Higgs parçacığı oluşumu gibi nadir süreçleri gözlemeye çalışmak samanlıkta iğne aramaya benzetilebilir. Bu yüzden deneylerde çok veri toplamaya, yani yüksek istatistiğe gerek var. Örneğin, aranan herhangi bir süreç milyarda bir olasılıkla gerçekleşiyorsa ve iyi bir ölçüm yapmak için bin gözleme ihtiyaç varsa en az bir trilyon çarpışma yapılmalı.

Bu çalışmalardaki zorluklar hem hızlandırıcının hem de deneylerin yapılıp çalıştırılmasında çok büyük işgücü ve emeğin yanı sıra birçok teknolojik zorluğun da üstesinden gelmeyi gerektiriyor. Örneğin CERNdeki Higgs araştırması yapan iki büyük deneyde (ATLAS vs CMS) yaklaşık 6000 kişi görev alıyor.

NASIL ARANIYOR NASIL BULUNUYOR?

Deneysel parçacık fiziği Einsteinın ünlü E=mc2 (kütle ve enerji birbirine dönüşebilir) denklemine uygun olarak, yüksek enerjili parçacıkları birbirine çarpıştırarak, açığa çıkan enerjiden yeni parçacıklar üretmeye dayanıyor.

Oluşan parçacıklar ve bunların bozunum ürünleri, algıçlar tarafından, bıraktıkları izler sayesinde gözlemleniyor ve özellikleri ölçülüyor. Aranan Higgs parçacığı çok kısa ömürlü olduğu için, oluştuğu anda Standart Modelde bilinen parçacıklara algıca henüz ulaşamadan bozunuyor.

Algıçlar bu bozunma ürünlerinin izlerini ölçerek Higgs parçacığı adaylarını ortaya çıkartıyor. Ancak benzer izler Standart Modeldeki Higgs dışındaki süreçlerden de gelebilir. Bu yüzden Higgs parçacığı vardır diyebilmek için, ilgili ölçümlerde Standart Modelin Higgs dışındaki beklentilerinin üzerinde bir fazlalık gözlemlenmesi gerekli.

Bu fazlalık gözlemlenirse bunun basit bir deneysel hatadan veya istatistiksel bir dalgalanmadan kaynaklanmadığına emin olacak kadar çok veri toplanması gerekir. Örneğin sinyal gördüm diyebilmek için hesaplanan hata miktarının binde 3ten az olması gerekir.