Fiziğin Evrimi ve Yeni Bulunan “Higgs Parçacığı”

Fiziğin Evrimi ve Yeni Bulunan “Higgs Parçacığı”

Fiziğin Evrimi ve Yeni Bulunan “Higgs Parçacığı”

4 Temmuz 2012 Çarşamba günü dört bin fizikçinin çalıştığı Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi CERN'de, bir basın toplantısı vardı.  CERN Genel Direktörü Rolf Heuer toplantıda “...Evet, parçacığı bulduğumuzu söyleyebilirim. Bu küresel bir başarı. Bir keşif yaptık ve yeni bir parçacık bulduk. Tarihi bir dönemeçteyiz. Ancak bu başlangıç. Hepimiz gurur duymalıyız. Gelecek için iyimser olmalıyız” açıklamalarını yapıyordu. Açıklama temel parçacıklara kütle kazandırdığı öne sürülen ve “Tanrı Parçacığı” olarak da bilinen  “Higgs Bozonu”  olarak adlandırılan  kütlesi proton kütlesinin 125 katı olan  yeni bir atomaltı parçacığının bulunduğunu müjdelemesiydi. Bilim diline artık elektron, proton, nötron, nötrino, fermiyonlar, bozonlar,  kuarklarla birlikte Higgs parçacığı da giriyordu. Parçacık fiziğindeki bu yeni gelişme bilim  dünyasında büyük yankı buldu... Higgs Bozonu teorisini ilk kez 1964 yılında ortaya atan, 83 yaşındaki fizikçi Peter Higgs ise gözleri dolarak, modelinden 48 yıl sonra parçacığın bulunmasına  “Bu hayatımda tanık olduğum en büyük olay” dedi. CERN'in araştırma direktörü Sergio Bertolucci “Sonuçların heyecanlandırmaması mümkün değil. Yeni parçacık, çok daha fazla bilgi çıkarmamızı sağlayacak”,  CERN araştırma grubunda bulunan Türk fizikçi Dr. Gökhan Ünel'in  “Unutulmaz günler yaşıyoruz. Torunlarımıza 'İşte ben oradaydım' diyeceğim çok heyecanlı anlar yaşadım.” şeklindeki açıklamaları basında ilk değerlendirmeler olarak karşımıza çıkıyordu. 

CERN'in kısa tarihi nedir? Dünyanın en büyük parçacık fiziği laboratuvarı olarak 1954 yılında CERN'de kuruldu. 20 asil üye ve sekiz gözlemci ülke barındıran kurumda 3000 destek personeli, 2500 fizikçi çalışmaktadır. 1956 yılında ilk kez proton hızlandırıcısı ile araştırmalar başladı. 1961 yılında Türkiye gözlemci olarak CERN çalışmalarına katılır. 1983 yılında UA1 ve UA2 deneylerinde W ve Z bozonları CERN'de keşfedildi. 1993 yılında Higgs Bozonu, Nobel ödüllü fizikçi Leon Lederman tarafından “Tanrı Parçacığı” olarak adlandırıldı. Tanrı parçacığı ismi Standart Model'i popüler olarak anlatan bir kitapta Peter Higgs'in  “Åžu Allahın belası parçacık da bulunamadı gitti” espriyle söylenmiş bir söz üzerine zamanla yaygınlaştığı rivayet ediliyor. 2011 yılında Bilim insanları büyük ihtimalle Higgs Bozonu'nun varlığını belirlediklerini açıkladı. Temmuz 2012'de de CERN ekibi Higgs Bozonu'nun varlığıyla ilgili izlere rastladıklarını açıklayarak Standart Model kuramını doğrulamış oldu.

İnsanoğlunun içinde yaşadığı evreni, doğayı, maddeyi tanıma merakı, neden, nasıl, niçin? diyen soruları bilim tarihinin temelini oluşturur. 1600'lü yıllara kadar tüm bilim dalları “felsefe” içerisinde yer bulurlardı. Bu dönemde deney ve deney sonuçlarının matematiksel yorumu yoktu, doğadaki süreçler “Aristo felsefesi” ile yani akıl yürütme ile yorumlanır ve değerlendirmeler yapılırdı. 1600'lü yıllarda Avrupa Ortaçağ'ı yaşamaktadır. Köktenci Hristiyanlık tutuculuğunun yaşandığı, kilisenin egemen olduğu bir dönemin adıdır ortaçağ. İlk kez Galile bu dönemde dünyanın kendi ekseni ve güneş etrafında döndüğünü ifade eder. Kilise engizisyonu tarafından yargılanır. İlerleyen süreçlerde Galile ile başlayan deney süreçleriyle fizik felsefeden bağımsızlaşır ve 1900'lü yılların başına kadar süren “Klasik Fizik Dönemi”  başlar. Bu dönemde “mekanik, optik, ısı-termodinamik, elektrik-manyetizma” en çok üzerinde çalışılan, yeni keşifler yapılan alanlar olur.  1800'lü yıllarda Elektrik, Manyetizma konuları Elektromanyetizma kavramı ve Maxwell denklemleri ile yeni karşılığını ve radyo, telsiz vb. keşiflerle de teknolojik uygulamalarını bulur. Klasik fizikteki bu gelişmelerin teknolojik karşılığı Avrupa'da “Sanayi Devriminin” yaşandığı bir dönem üretir. Bu dönem aynı zamanda işçi sınıfı, sendikalar ve 1789 Fransız Devrimi sonrası “Aydınlanma Düşüncesi, demokrasi, özgürlük” kavramlarını hayatımıza katar. Bilim ve teknolojideki gelişmeler toplumsal hayatta ve düşün dünyasında karşılıklarını bulur. 1897 yılında atomun en önemli parçacıklarından elektronun keşfi yeni bir döneme uzanan bilimsel süreçlerin arka arkaya sıralanmasına neden olur.

Klasik fizik;  doğayı, maddeyi, atomu açıklama ve yorumlamalarda 1800'lü yılların sonunda tıkanmaya, yetersiz kalmaya başlar. Işığın doğası nedir? Işığın bir maddeden elektron koparması (fotoelektrik olay), bir ışının elektronla çarpışması (Compton Olayı), Kara Cisim ışıması gibi olaylar artık klasik fizik yasalarıyla açıklanamaz hale gelince Planck ve Einstein'in yasalarını ortaya koyduğu “Kuantum Fiziği veya Modern Fizik” dönemi 1900'lü yılların başında bilim dünyasına damgasına vurur. Kuantum Fiziği artık Newton Mekaniği yerine Kuantum Mekaniğini temel alır. Artık bir parçacığın davranışı dalga fonksiyonu ile ifade edilebilir hale gelmiş, Heisenberg Belirsizlik ilkesi ile aynı zamanda iki fiziksel büyüklüğün doğru ölçümündeki belirsizlikler konuşulur hale gelmiştir. Modern Fizik Dönemi aynı zamanda “Bilgi Çağı” olarak adlandırılır. Bilgisayarlar yaşamımızın en önemli enstrümanı haline gelir. Kuantum Fiziği ile ile birlikte fiziğin bu evrimine uygun yeni felsefi yaklaşımlar da düşün dünyamızda yer alır. Bu dönemde fizikte Katıhal Fiziği, Atom ve Molekül Fiziği, Özel ve Genel Relativite, Parçacık Fiziği, Süperiletkenlik, Nanoteknoloji vb. çalışma konuları karşımıza çıkmıştır.

Bu süreçte bilim dünyasının en çok tartıştığı konulardan birisi de Evrenin nasıl oluştuğudur. Evrenin büyük patlama (Big Bang) ile oluştuğu ve sonra soğuduğu öngörüsüne sahip olan Standart Model genel kabul gören bir modeldir.  Standart Model teorisi, evrenin ve içindekilerin tüm yapısını oluşturan parçacıkları açıklar. Yapılan deneyler dünyanın yaklaşık olarak 4,5 milyar, evrenin ise 13,7 milyar yıllık bir geçmişlerinin olduğunu göstermektedir. Acaba ilk başlangıç nasıl oluştu? Standart Model teorik olarak birçok yeni parçacığın varlığının gerekliliğini ifade eder. “Higgs Bozonu” da bu parçacıklardan en önemlilerinden birisidir. Peter Higgs'e göre evren bir çeşit enerjiden doğdu ve bu enerjiye fizikte “Higgs Alanı” dendi.  “Her maddenin bir kütlesi vardır. Büyük Patlama'dan öncesi madde ve kütle yoktu. Patlamadan bir zaman sonra madde kütle kazandı. Maddeyi oluşturan parçacıklara kütlesini veren şey nedir? sorusunun yanıtı teorik olarak varsayılan  “Higgs Bozonu” açıklamasına dayanmaktadır ve bu nedenle büyük öneme sahiptir. Higgs Bozonu “Higgs alanı”nın kendi kendisi ile etkileşmesinden ortaya çıkar.  Higgs mekanizması denen şey, bu alanda gerçekleşiyor. Parçacıklar alandan geçerken alanla etkileşime giriyor ve bu etkileşim derecesine göre parçacıklar farklı kütleler kazanıyor... Higgs Bozonu atomdan da küçük parçacıklar ama boylarından çok daha büyük işler başarıyorlar. Modele göre Higgs alanı tüm evreni dolduracak şekilde yayılmıştır ve parçacıklar bu alanlarla etkileşmeleri sonucu kütle kazanırlar. Bu sayede yıldızlar, gezegenler, dünya ve tabii, nihayetinde insanlar oluşabildi. Yüksek enerji parçacık fiziğinin amacı, görelilik ve kuantum teorilerinin ışığında, maddenin yapısını ve evrenin oluşumunu anlamaktır. LHC (Büyük Hadron Çarpıştırıcısı) adı verilen düzeneklerde protonların çarpıştırılmasıyla yeni bilgiler edinilmeye çalışılmaktadır. 2010'da başlayan çalışmalarla büyük patlamadan sonraki ilk anlar modellenmeye çalışılıyor. Sağlanan büyük enerji yoğunluğu ile enerji parçacıklara dönüşüyor. Standart Modelin öngörüleri bu deneysel yöntemlerle doğrulanıyor.  Higgs parçacığı modelin en önemli öngörüsü.  Higgs parçacığının varlığıyla diğer parçacıkların kütle kazandığını varsaymak modelin en önemli noktası.  Sonuçta Fizik, doğanın ve maddenin bilinmezliğine karşı arayışını sürdürüyor, bilinmezlikleri çözüyor.

Avrupa bu çalışmalarıyla hadron çarpışmalarına ara veren ABD'nin önüne geçmiş bulunmakta. Bilime para aktarmaya devam eden Avrupa, CERN'de Higgs'i buldu. Uygarlık tarihine imzasına attı. Uygarlık, bilim, kültür ve sanatla oluşabiliyor.  Bilimsel özgürlük, yaratıcılığın temelidir. O nedenle ülkemizde yaşamın her alanında akıl ve bilimin temel alınması en önemli beklentimizdir.

YORUM EKLE
SIRADAKİ HABER

banner68