Katalog

PARÇACIK HIZLANDIRICILAR Süper yeraltı laboratuvarı hazıri Dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısı LEP, maddenin aranan en küçük yeni parçacıkları için doğumevi otacak mı? 300'ü fizikçi 8 bin 500 uzmanın çalıştığı LEP'in bazı bölümleri yerin 140 m. altına kadar iniyor. çık adı Büyük Elektron Pozltron Çarpıştırıcısı olan dünyanın en buyuk parçacık hızlandırıcısı LEP, Avrupa Nukleer Enerjı Araştırma Merkezı CERN'de çalışmaya başlıyor Buradakı araştırmacılar daha önce hiç görülmemlş temel parçacıkları elde etmeyı planlıyor Büyuk LEP tunelı gerçekten bır şehırdekı metro hattı kadar buyuk IsvıçreFransa sınırı uzerınde kurulu bulunan hızlandırıcı tunelın kapalı çevrımı 27 km uzunluğa sahip ve kımı bölumlerı yerın 170 m altına kadar ınıyor Maddenin en kuçuk temel parçacığını elde etmek ve yapısını ıncelemek amacını guden deneylere, LEP tunelınde temmuz ayının ortalarında başlandı Çalışmaların resmı başlangıç tarıhı ıse sonbaharın bıtımı olarak planlanıyor LEP tünelinde, ınsan ve malzeme taşıyabllmek ıçin bir de asma demiryolu var kı bır tartışma Fakat kuvantum teorislne gore, tanecık ve dalga özellıklerinl bır arada düşunmek gerekıyor Dalga teonsinden yola çıkarak, LEP gibı bır parçacık hızlandırıcıyı ışık yerıne elektron dalgalarıyla çalışan bır tur mıkroskop gıbı duşunmek olası Bu mıkroskopta doğal olarak kullanılan dalga boyundan daha kuçuk boyutlardakı şeylere erışmek mumkun olmayacaktır 1 mılyar eV hareket enerjısıyle hızlandırılmış bır elektronun dalga boyu yaklaşık 10 '"cm'dir ve bu uzunluk enerjı mıktarıyla ters orantılı olarak degışır 10 mılyar eV enerjı verıldığınde dalga boyu 10 " cm'ye iner, vs Anlaşılacağı gıbı vereceğımız enerjı arttıkça daha yuksek duyarlıklı ayrıştırma yapma olanağına kavuşacağız Bır protonun buyukluğunun 10 1 5 cm duzeyınde olduğu duşünulurse, kuarklara ulaşmak ıçın gereken enerjı mıktarı anlaşılabılır Fakat enerjı mıktarları bu denlı değiştığınde parçacıkların hızı çok daha kuçuk oranlarda değışıyor Teorık olarak maddeden enerjıye geçış sınırında çalışıldığından, parçacıklar ışık hızına çok yakın hızlara sahıpler 1 mılyar eV enerjı verılen bır elektron ışık hızının yuzde 99 999997'sı gıbı bır hızla hareket edıyor Enerjı 100 mılyar eV'a çıkarıldığında parçacığın hızı ışık hızının yuzde 99 99999997 sıne ulaşıyor landırdıktan sonra onları belırlı bır rotada hareket ettırmek ve ıstenılen yerde çarpıştırmak sorunu gundeme gelıyor Proton gıbı ağır parçacıkların hareketınde merkezkaç kuvvet, hareketın dönme yarıçapını sınırlıyor Mafif elektronlarda ıse bu etkıye senkrotların ışıması sebep oluyor Parçacığın yörungesı eğrıselleştıkçe parçacıktan daha yoğun mıktarda röntgen ışını yayılıyor Bu ışıma surekli olarak yerıne konulması gereken bır enerjl kaybı anlamına gelıyor Parçacığa verılen hareket enerısı ıkı katına çıkarıldığında senkrotron ışıması on altı katına çıkıyor Bu yuzden elektronlarda daha yuksek enerjı sevıyelerıne ulaşmak ıçın yörungenın eğrısellığı mınımumda tutulmak zorunda Bu da hızlandırıcı tunelın 27 km'lık bır buyukluğe ulaşmasını zorunlu kılıyor Çeviri: Melih Cılga A lar ve atom çekirdeklerı arasında etkıyen elektromanyetık kuvvetlere ılışkın olan enerjiler bırkaç elektronvolt (eV) buyukluğundedır Parçacık fızıkçılerı enerjı bırım olarak genellıkle eV'u kullanırlar Bu bırımı daha anlaşılır kılmak ıçın, 1 eV'un yaklaşık olarak 4,5 10 2 6 kılowatt saat olduğu söylenebılır Başka bır deyışle, 1 V gerılım uygulanarak hızlandırılan bır elektronun aldığı hareket enerjısı 1 eV'dur LEP laboratuvarında dünyada llk kez elektronları 50 mılyar eV'luk bır enerjıyle hızlandırmak mumkun olacak Bu buyuk rakam yalnızca 2 1&'5 kılovvatt saate denk duşuyor Fakat bır tek kuçucuk parçacığa bu enerjının verıleceğı unutulmamalı Bir otomobill oluşturan atomların tum parçacıklarını bu enerjıyle hızlandırabılmek ıçın tum dünyanın bir yıllık enerjı uretımıne gereksınım duyulacaktı Protonlarla nötronların yapıtaşları olan kuarklara erışmek de herhangı bır nukleer araştırma laboratuvarının kapasıtesinı çok aşıyor Temel parçacıkların dunyasını ıncelemek ıçın LEP gıbı muthış buyuklukte bır sıstem kurulmasının ikıncı nedenı bıraz daha teorık Maddenin (ve enerjının) temel yapı taşlarının taneciklar bıçımınde mı, yoksa dalgalar bıçıminde mı hareket ettıklerı oldukça es Çarpışan parçacıklar LEP tunelınde elektronlar ve onların karşı parçacıkları olan pozıtronlar çarpıştırılıyorlar Çarpışmalar dedektör" denılen olağanustu kefrmaşık yapıların ıçınde gerçekleştırılıyor LEP tunelınde şu anda deney yapılabıllr durumda dört adet dedektör bulunuyor Aleph, Opal, L3 ve Delphl. Açık adı "LEP Fızıksel Uygulamalar Sıstemi" olan Aleph dedekiöru yerın 140 m altında bulunan 3000 ton ağırlığında muthış bır sıstem On ulkeden otuz tane bılımsel kurumun ortak ürünu olan bu dedektör 70 mılyon isvıçre Frangı'na mal oldu Benzer rakamlar, her bıri farklı bır deney aşamasında yoğunlaşmış olan dığer dedektörler ıçın de geçerli 1988 Nobel Fızık ödulu sahıbı Jack Steinberger'ın yönetımındekı uçyuz fizikçi Aleph te çalışıyorlar 12 m yuksekhğındekı sılındir bıçımlı dedektörun eksenı boyunca LEP hızlandırma borusu geçıyor Her bırındekı sınyaller bılgısayarla değerlendırılen 50 bın tane kablo çıkıyor dedektörun ıçınden Bu kablolardakı sınyaller, parçacık çarpışmasıntn bır urununun dedektörun belırlı bır yerınden gecıp geçmedığının anlaşılmasını sağlıyorlar Dedektörun ıç katmanları yuklu parçacıkların ızlerını kaydedıyorlar Superıletkenden yapılmış bır bobınin manyetık alanı parçacıkların yörungelerıne belırlı mıktarda eğrısellık vererek çarpışma alanındakı hızlarını kontrol altında tutuyor Dedektörun iç katmanları fotonları ve yuksüz parçacıkları tutan bır bırıme bağlılar Demırden yapılmış bu ara katmandan yalnızca muon parçacıkları geçebılıyor ve onlar da dedektörun en dış katmanındakı özel müon odalarında toplanıyorlar Hızlandırma surecınin başlangıcı bir tele Parçacıkların dünyası Maddenin temel parçacıkıarını hafıf ve ağır parçacıklar, yanı leptonlar ve hadronlar bıçımınde ıkıye ayırmak olası Elektron, müon, tauon ve çeşıtli nötrino tlplerl hafli parçacıkları oluşturuyorlar Ağır parçacıkların en önemlılerı de proton ve nötronlar. Bunların ıkısı de uçer adet "kuark" adı verılen alt parçacıktan oluşuyor Bugun geçerli olan toori, altı tur kuark bulunduğunu ıddıa edıyor Up, dovvn, charn, strange, bottom ve top LEP tunelındekı bılım adamları altıncı kuark olan "top"un varlığını kanıtlamaya çalışıyorlar 14 Avrupa ulkesının ışbırlığıyle çalışmalarını yuruten CERN'de yaklaşık beş bını konuk bılım adamı olmak uzere 8 bln 500 uzman çalışıyor Kurum dörtte bırını Federal Almanya'nın karşıladığı 800 mılyon Isvıçre Franklık bır yıllık butçeye sahıp Yapımına 1981 yılında başlanan LEP projeiinın toplam malıyetı ıse 1 2 mılyar Isviçre Frangı'na ulaştı Projelerın malıyetlerı bu denlı yüksek rakamlara ulaşınca, bılım adamları doğru ve gereklı bir ış yaptıklarına kamuoyunu ınandymakta oldukça zorlanıyorlar Ortada ılgınç bır çelışkı ve onun doğurduğu bır zorunluluk var En küçüğe ulaşmamn yolu «n büyuğün Içlnden geçıyor Bu zorunluluğun nedenlerını kavrayabılmek ıçın parçacık fızığı korılerının soğuk sularına dalmak gerekıyor Maddelerln parçacıklarını bır arada tutan kuvvetler, parçacıklar arasındakı mesafeler kuçuldukçe daha kuvvetlı oluyortar Erlşmek Istedlğlmlz parçacık küçüldükç*, blza ger«k«n anerjl miktan da artıyor. Elektron Niçin 27 km? Parçacıkları böyle müthiş boyutlarda hız Hava fotoğrafı, LEP'in muazzvn uzunluğunu gösteıiyor 8 çarpıama noktasından 4'ünde şu sıralar deneyler yapılıyor (13, Aleph, Opal ve D&lphi noktalan) Bütun bunlar, derinllğl yer yer 140 rrmtreyi bulan yer attında Inşa edildi