Katalog

CERN’de 6 büyük deney yapılacak Avrupa Nükleer Araştırmalar Merkezi CERN’de hızlandırıcı kompleksinde başlayacak olan tek bir deney değil, LHC (Large Hadron Collider – Büyük Hadron Çarpıştırıcısı) denilen devasa aletin üzerinde toplam 6 büyük deney yapılacak. Bunlar ATLAS, ALICE, CMS, LHCb, LHCf ve TOTEM deneyleri. İsmet Can Koltuk, Yıldız Teknik Üniversitesi Fizik Bölümü son sınıf öğrencisi, [email protected] L HC ise, CERN’in çarpıştırıcı kompleksinde on yıldan beri inşası süren dünyanın en büyük ve en güçlü hadron çarpıştırıcısıdır. Bu çarpıştırıcıda protonlar gibi yüklü hadronlar ve elektrik yükü taşıyan atom çekirdekleri olan iyonlar hızlandırılıp kafa kafaya çarpıştırılırlar. Bu işi LHC tek başına yapmaz. LHC sadece CERN hızlandırıcı kompleksinin en son halkasıdır. Hidrojen atomlarından elektronları koparılarak elde edilen protonlar sırasıyla doğrusal hızlandırıcı (LINAC), proton güçlendiricisi (PS BOOSTER), proton sinkrotronu (PS) ve süper proton sinkrotronu (SPS)’ndan geçerek aşamalı bir şekilde hızlandırılır ve en son Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC)’na ulaşır. Protonların maksimum hız ve enerjiye ulaşmaları bu şekilde yaklaşık 20 dakika sürer. LHC'de protonların dışında ağır iyonlar da hızlandırılıp çarpıştırılacaktır. Bu süreç çok küçük farklılıklar içermekle birlikte protonlar için olan süreçle neredeyse aynıdır. LHC, yerin ortalama 100 m altında bulunan, yaklaşık 27 km uzunluğunda, daire şeklindeki bir tünele kurulmuştur. Nedenlerinden bazıları, bu tünelin yer üzerinde kurulacak bir kompleksten daha ucuza malolması, uzaydan gelecek mikrodalga arkaplan ışımasının bir nebze olsun süzülmesini sağlamak ve hızlandırıcıdan yayılacak olası bir radyasyonun yeryüzüne ulaşmasını engellemeye çalışmaktır. LHC’nin basitçe, uç uca eklenmiş elektromıknatıslardan oluştuğunu söyleyebiliriz. Bu elektromıknatıslar, yarattıkları elektromanyetik alan aracılığıyla, protonlar ya da duruma göre ağır iyonlarla elektromanyetik etkileşime girerek, parçacıkların makine içerisinde, biri saat yönünde, diğeri ise saat yönünün tersinde iki demet halinde ilerlemesini sağlar. Burada önemli olan noktalardan biri, bu elektromıknatısların, mutlak sıfırın sadece 1.9 derece üzerine kadar soğutulmuş olmalarıdır. 1.9 K ya da 271.25 C değerinde olan bu sıcaklık, yıldızlar arası uzayın sıcaklığından daha düşük bir değerdir. Bu kadar düşük bir sıcaklık değerine ihtiyaç duyulması, elektromıknatısların süperiletken maddelerden yapılmasından kaynaklanır. LHC kadar yüksek enerjili bir makinede protonların istenen hıza ulaşabilemeleri için çok büyük manyetik alanlara ihtiyaç olur. Klasik (sıcak) elektromıknatıslarla bu büyüklükte manyetik alanları yaratmak hem çok zor hem de çok masraflıdır. Bu yüzden soğutulduklarında elektrik akımına neredeyse sıfır direnç gösteren süperiletken malzemelerden yapılmış elektromıknatıslar tercih edilmiştir. ALICE dedektörü ise 26 m uzunluğunda, 16 m genişliğinde ve yüksekliğinde ancak 10000 ton ağırlığındadır. CMS dedektörü bu dedektörlerden yalnızca biraz daha küçüktür. LHCb nispeten daha küçük dedektörlere sahip olmakla birlikte LHCf ve TOTEM, ATLAS ve CMS dedektörlerinin yakınına kurulmuş küçük yan deneylerdir. Dört büyük deneyin (ALICE, ATLAS, CMS, LHCb) dedektörleri LHC tünelinde bulunan devasa mağaralar içerisinde parçacık demetinin geçtiği boruların etrafına inşa edilmiştir. Boruların içinde zıt yönlerde gelen parçacıklar bu dedektörlerin içine geldiğinde yine manyetik alanlar sayesinde yolları kesiştirilir ve çarpıştırılırlar. Böylece ortaya çıkan yeni parçacıklar incelenir birçok bilim dalına da önemli katkılarda bulunacak. Daha şimdiden, deneylerde alınacak verilerin filtrelenmesi, işlenmesi ve depolanabilmesi için yeni buluşlar yapılmış durumda. Hızlandırıcıdaki mıknatıslar için yapılan çalışmalar malzeme mühendisleri için önemli bir alan oldu. Sanırım bugün kullandığımız internetin ve MR görüntüleme araçlarının kaynağının CERN olduğunu söylememize zaten gerek yok. NE BEKLENİYOR Birçok bilim dalına katkıda bulunacak olan bu deneyler kendi bilim adamlarına ne vereceklar acaba? Fizikçiler bu deneylerden ne bekliyor? Öncelikle Standart Model dediğimiz ve evrenin nasıl işlediğini açıklamamıza yardımcı olan teorinin bazı bölümleri test edilecek. Örneğin öngörülen bazı parçacıkların gerçekten var olup olmadıkları kontrol edilecek. Bunlardan en önemlisi kütleyi oluşturduğu düşünülen Higgs parçacığı. ATLAS ve CMS deneyleri farklı yöntemlerle öncelikle bu parçacığı arayacaklar. ALICE deneyi ise büyük patlamadan hemen sonra oluştuğu düşünülen koşulları yaratıp incelemek için kullanılacak. Bu deneyde, büyük patlamadan saniyenin yaklaşık trilyon kere trilyonda biri kadar sonra oluşmuş koşullar oluşturulup incelenecek. Böylece evren ve madde hakkında bildiklerimiz sorgulanırken, aynı zamanda fizik dünyasında çığır açacak yeni keşiflere de imza atılacağı düşünülüyor. Elde edilecek sonuçlara göre okullarda okutulan fizik ve fen kitaplarının içeriğinin büyük kısmının değişme olasılığı da söz konusu. Deneyler başlamadan önce deneylerin tehlikeli olduğu iddiaları ve dünyayı yutacak olan karadeliklerin ortaya çıkacağı söylentileri ortalıkta dolaşıyordu. Ancak bilim adamları bunların sadece söylenti olduğu ve deneyin tehlikesi olmadığının kanıtlandığını açıkladılar. Yani büyük patlama sadece LHC'nin içinde gerçekleşecek ve dünyaya zarar vermeyecek. Tüm dünyayı ilgilendiren bu kadar büyük bir olayda Türk bilim adamlarının da payının olduğunu bilmek güzel. Özellikle geçen yıl trajik bir uçak kazasında kaybettiğimiz değerli hocamız Prof. Dr. Engin Arık, CERN’de çok sevilen ve çalışmalarıyla takdir toplayan önemli bir bilim insanı idi. Türkiye CERN'e üyeliği şimdilik sadece gözlemci statüsünde olsa da özellikle Boğaziçi Üniversitesi, ODTÜ, Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul Teknik Üniversitesi ve Çukurova Üniversitesi deneyler ile oldukça yakından ilgilenmekte ve çalışmalar yapmaktalar. Önümüzdeki yıllarda deneylere aktif olarak katılımın sağlanması için bu üniversitelerimizde genç bilim insanlarınının yetiştirilmesine önem veriliyor. 6 DENEY CBT 1123 / 22 26 Eylül 2008 LHC üzerinde altı temel deney yapılacaktır. Bu deneylerden üçü olan ALICE (A Large Ion Collider Experiment–Büyük İyon Çarpıştırıcısı Deneyi), ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus–Toroidal LHC aleti) ve CMS (Compact Muon Solenoid–Kompakt Müon Solenoidi) devasa dedektörler içeren çok büyük deneylerdir. ATLAS dedektörü 46 m uzunluğunda, 25 m yüksekliğinde ve genişliğinde olup 7000 ton ağırlığındadır. ve gerekli analizler yapılır. 10 Eylül Çarşamba sabahı LHC'nin içine ilk proton demetleri yollandı. Akşama doğru saat 17:00 sularında ise iki yönde de proton demetleri LHC 'deki turlarını tamamladı ve makinenin başarıyla çalışmaya başladığı duyuruldu. İlk gün yalnızca elektromıknatısların denenmesi ve LHC'nin çalışıp çalışmadığının görülmesi için düşük enerji seviyelerinde protonlar izlenecek ve herhangi bir sapmaya uğrayıp uğramadıkları kontrol edilecek. Makine ilk aylarında nisbeten düşük enerji seviyelerinde çalışacak ve hızlandırılan protonlar ile dedektörlerin kalibrasyonu sağlanacak. Bu işlemlerden sonra LHC tasarım enerjisine yükseltilecek ve önce protonlar karşılıklı olarak 7 TeV (Tera Elektronvolt Trilyon Elektronvolt) enerji ile çarpıştırılacak. Proton deneylerinden sonra ağır kurşun iyonları kafa kafaya 5.5 TeV enerji ile çarpıştırılacaklar. LHC’nin öngörülen çalışma programında yaklaşık 15 yıl boyunca protonlar ile protonlar, protonlar ile iyonlar ve iyonlar ile iyonlar döngüsel olarak çarpıştırılacaklar ve alınan sonuçlar incelenecek. CERN’deki deneylerin fizik dünyası için çığır açıcı nitelikte olduğu artık aşikâr. Bilim adamları, görmeyi umdukları şeyleri görselerde görmeseler de bilimsel açıdan çok önemli ilerlemeler sağlanacağını söylüyorlar. Ancak bunun dışında bu deneyler dolaylı olarak bilgisayar bilimleri, tıp, malzeme mühendisliği, kimya ve daha KAYNAKLAR: 1. http://public.web.cern.ch/public/en/LHC/ALICEen.html 2. http://public.web.cern.ch/public/en/LHC/ATLASen.html 3.http://public.web.cern.ch/public/en/LHC/CMSen.html 4.http://public.web.cern.ch/public/en/Research/Acc elComplexen.html 5.http://doc.cern.ch//archive/electronic/cern/others/multimedia/brochure/brochure2006003eng.pdf 6.http://public.web.cern.ch/Public/en/About/Nameen.html 7.http://public.web.cern.ch/public/en/Research/Acc eleratoren.html