Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi'ndeki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda bugüne kadar en yüksek hıza ulaştırılan protonlar birbiriyle çarpıştırıldı.

AP ajansının haberine göre, yerin 100 metre altındaki tünelde, 3.5 Tev (teraelektronvolt) güce ulaşan ışık huzmeleri ters istikametlerden gönderilerek toplam 7 Tev enerjiyle çarpıştırıldı.

Açığa çıkan enerji, bugüne kadar Avrupa ve ABD'deki çarpıştırıcılarda kaydedilen en yüksek enerji düzeyi oldu. CERN sözcüsü, bilim adamı Paola Catapano, "Bu yeni bir çağın başlangıcıdır" dedi.

Çarpışma sırasında atom-altı parçacıklara ilişkin elde edilecek verilerin analizi uzun sürecek. Dört deney düzeneğine ait dev dedektörlerden toplanan milyarlarca veri arasından parçacık fiziğine ilişkin yeni bilgilerin ayıklanması ve yeni keşiflerin açıklanması, aylar alabilir.

CERN araştırmacıları, Fransa-İsviçre sınırında 27 km uzunluğundaki dairevi yeraltı tünelinde, esasen evreni oluşturduğu düşünülen "büyük patlama"nın bir benzerini yaratmaya çalışıyor.

CERN yetkilisi Steve Myere, "İki huzmeyi çarpıştırmak başlı başına zorlu bir iş. Bu, okyanusun ortasında çarpıştırmak üzere Atlantik'in iki kıyısından birer toplu iğne fırlatmak gibi bir şey aslında..." dedi.

Bu çarpıştırma deneyi ertesinde BHÇ yaklaşık bir yıl bakıma alınacak. Daha sonra asıl hedef olan 14 Tev gücündeki en büyük çarpıştırma için hazırlık yapılacak.

Bilim adamları, "büyük patlama" deneyinde kozmosun doğasını kavramaya yarayacak yeni parçacıklar görmeyi umuyor. Bir mikro saniye sürecek çarpışmada, temel element parçacıkları, atom çekirdeklerini oluşturmak için birleşmeye başlamadan önce meydana gelen Big Bang (büyük patlama' anındaki koşulların oluşturulması öngörülüyor.

Uzmanlar, çarpışma sırasında, özellikle teorik fizikteki kütle kavramının temelini oluşturan veya kara maddenin neden yapıldığını anlamaya yarayacak Higgs parçacığının (Tanrı parçacığı) kanıtını göreceklerini umuyor. Karanlık maddeyle karanlık enerji, evrenin yüzde 95'ini oluşturuyor

CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda varılan enerji düzeyleri, fizik kitaplarının yeni baştan yazılmasına yol açabilir.

Avrupa Nükleer Araştırmalar Merkezi CERN’in kontrol odası, 30 Mart 2010 günü içerideki bilimci, mühendis, teknisyen ve medya temsilcilerinin sevinç çığlıklarıyla bir kez daha çınladı. Dünyanın en güçlü parçacık hızlandırıcısı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (Large Hadron Collider – LHC), ilk açılışını fiyaskoyla sonuçlandırılan arızanın 6 ay sürede giderilmesinin ve ihtiyatlı ön deneylerin verdiği güvenle, protonları rekor enerji düzeyinde çarpıştırmaya başladı.

İsviçre-Fransa sınırında yerin 100 metre altındaki tünelde proton demetleri, süperiletken mıknatıslarca ters yönlerde (boşlukta saniyede 300.000 km yol alan) ışığın hızının eşiğine (%99,999999’una) kadar hızlandırıldıktan sonra kafa kafaya çarpıştırılmaya başlandı. Bu çarpışmalarda ortaya çıkan enerji düzeylerinde, 13,7 milyar yıl önce evreni ortaya çıkaran Büyük Patlama’dan sonraki ilk anlarda varolduğu düşünülen büyük kütleli parçacıkların kendilerini göstereceği umuluyor. Bu parçacıkların, 50 yıldır evreni oluşturan maddenin en azından bir kısmını başarıyla açıklayan Standart Model adlı kuramın eksik kalan bölümlerini tamamlayacağı umuluyor.

Bu parçacıkların başında, tüm öteki parçacıklara kütlelerini kazandırdığı düşünüldüğü için fizikçilerin şaka yollu “tanrı parçacığı” diye adlandırdıkları “Higgs bozonu” geliyor.

LHC’nin oluşturacağı enerjilerde ayrıca Standart Model’e rakip süpersimetri adlı bir kuramın öngördüğü parçaların da ortaya çıkabileceği umuluyor. Deneyin bir önemli hedefi de Einstein’ın genel görelilik kuramının öngörülerine uygun olarak mikroskopik ölçekte karadeliklerin ortaya çıkıp çıkmayacağını gözlemek.

LHC’nin 10 Eylül 2009’da ilk açılışından dokuz gün sonra, süperiletken mıknatıslar arasındaki elektrik bağlantılarının arızalanmasıyla meydana gelen soğutucu kaybıyla sonuçlanan arıza, CERN yetkililerini hedeflere ulaşmakta çok aceleci davranmama konusunda eğitmiş bulunuyor. LHC, ters yönlerde hareket eden protonların her birini 7 trilyon elektronvolt (7 TeV) düzeyine kadar hızlandırıp 4 Ayrı devasa detektör içinde kafa kafaya gerçekleşen ender çarpışmalarda toplam 14 TeV enerji düzeyi elde etmek üzere tasarlanmış bulunuyor.

Ancak, şimdiye kadarki aksaklıklardan ağzı yanan yetkililer, çarpışma enerjilerini 2011 yılının sonuna kadar maksimum kapasitenin yarısında, yani 7 TeV düzeyiyle sınırlı tutacaklar. Hızlandırıcı, 2012 yılındaysa tümüyle kapatılarak, gerekli görülen teknik iyileştirmeler yapılacak ve 2013’ten itibaren tam kapasiteyle çalışmaya başlayacak.

Zaten, bu büyük makinenin devreye girmesinin ve fizikte vaadettiği yepyeni açılımların yarattığı heyecana rağmen, sonuçların incelenmesi ve açıklanması daha uzun yıllar alacak.

O halde şimdilik yapabileceğimiz LHC’nin detaylarına ve akla getirdiği sorulara daha yakından ve kısa başlıklar altında göz atmak.

SAYILARLA LHC

Proton hızı: Işık hızının %99,9999991’i
Her kümedeki proton sayısı: 100 milyara kadar
Her saniye biribiri içinden geçen küme sayısı: 4 istasyonda 31 milyon kadar
Kümelerin birbiri içinden her geçişinde çarpışma sayısı: 20’ye kadar
Çarpışma başına veri: Yaklaşık 1,5 megabyte
Higgs Parçacığı Sayısı: Her 2.5 saniyede 1 (tavan parlaklık ve Higgs ile ilgili varsayımlar veri kabul edildiğinde)

NASIL ÇALIŞACAK?
LHC’de süperiletkenlik kazanmaları için sıvı helyumla -271 santigrat dereceye kadar soğutulmuş 7000 mıknatıs, önce proton demetlerini ışık hızının eşiğine kadar getirip odaklayacak. Bu demetlerin fizik dilinde “parlaklık” (luminosity) denen yoğunluğu, şimdiye kadar erişilebilmiş düzeyin 40 katı.

Protonlar, hızlandırıcı halkasında yaklaşık 3000 küme halinde yol alacaklar. Her biri yaklaşık 100 milyar proton içerecek olan kümeler, çarpışma noktalarına bir iğne boyutlarında ulaşacak: birkaç cm uzunluğunda ve ince bir insan saçı kalınlığında. Halkanın değişik yerlerine kurulu 4 dev detektör içindeki çarpışma noktalarında saniyede 600 çarpışma olacak.

“OLAYLAR” NASIL GÖZLENECEK?
LHC’de her biri farklı hedeflere odaklı ATLAS, ALICE, CMS (Compact Muon Selenoid) ve LHCb adlı dört detektör bulunuyor. Birer apartman boyutlarındaki bu detektörler, merkezlerinde iki protonun çarpışmasıyla oluşacak enerji topunda ortaya çıkacak binlerce parçacığı izleyip enerjilerine ve izledikleri yollara göre sınıflandıracak.

VERİLER NASIL TOPLANACAK?
En büyük iki detektörün her biri 100 milyon veri kanalına sahip. Bunların sağlayacağı veri saniyede 100.000 CD dolduracak hacimde. Bunların üst üste konulması durumunda boyunun alta ayda Ay’a ulaşacağı uzmanlarca belirtiliyor.

Dolayısıyla incelenmeye değer çarpışmaları alelade olanlardan ayırt edebilmek için çok katmanlı bir veri süzme sistemi kurulmuş durumda. Süzülmüş veriler, analiz edilmek üzere dünyanın her tarafından binlerce fizikçinin kişisel bilgisayarlarından oluşan bir ağa gönderiliyor.