Evrenin sırlarını çözmek için: Cern’den 20 milyar dolarlık yeni çarpıştırıcı projesi

İsviçre-Fransa sınırında 27 km uzunluğundaki bir tünelin içine inşa edilen Büyük Hadron Çarpıştırıcısı protonları ve diğer atom altı parçacıkları ışık hızına yakın hızla çarpıştırıyor. Bununla ne başarıyor diyecek olursanız, büyük patlamadan saliseler sonra ortaya çıkan koşulları yeniden yaratıyor.

Dünyanın en büyük makinesi olarak da anılan bu çarpıştırıcı, 2012 yılında Higgs bozonunun keşfinde kullanıldı. Yaklaşık 50 yıl önce teorik fizikçi Peter Higgs tarafından ortaya atılmış bir tezdi, daha sonra bazı araştırmacılar fikri geliştirmeye yardım etti.

Teoriye göre Higgs bozonu bir dalgalanma yaratarak doğuştan kütlesi olmayan elektron ve kuarklar gibi parçacıkların bir tür direnç hissedip kütle kazanmasını sağlıyor. Higgs bozonu olmasaydı evrende parçacıklar kütleleri olmadan hareket ederdi ve şu an düzenli pek çok şey düzensiz olurdu. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı Higgs bozonunu kanıtlamasının hemen ertesi yılında Nobel fizik ödülüne layık görüldü.

Ne var ki çarpıştırıcı Higgs bozonundan bu yana yeni önemli bir keşif yapamadı. Halbuki evrende anlamlandırmaya çok ihtiyaç duyduğumuz pek çok gizem var. Bunlardan bazılarını sayacak olsak, karanlık madde, karanlık enerji, maddenin neden antimaddeye baskın geldiği gibi bazı sorulara henüz yanıt alamadık.

Cern yeni makinesi Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı için planlarını 2019’da hazırlamıştı. Bu 20 milyar euroluk makine 91 kilometre uzunluğunda, yani şu anki çarpıştırıcıdan üç kat daha büyük olacak. Amacı atom altı parçacıkları maksimum 100 teraelektronvolt (TeV) enerjiyle bir araya getirmek. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı en fazla 14TeV’e ulaşabiliyor.

Ancak planı eleştirenler de yok değil. Mesela İngiliz hükümetinin eski baş bilim danışmanı Sir David King BBC’ye verdiği demeçte dünya iklim krizinden kaynaklanan tehlikelerle karşı karşıyayken bu makineye milyarlarca dolar harcamanın “düşüncesizlik” olacağını belirtiyor.

2040’lara kadar hazır olması gerekiyor

Cern yönetimi cuma günü yeni çarpıştırıcının fizibilitesini görüşmek için bir araya geldi. Planlar böyle devam ederse yönetim önümüzdeki beş yıl içinde çarpıştırıcı için izin isteyecek. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın vadesinin dolacağı 2040’lara kadar makinenin inşa edilip operasyona hazır hale getirilmesi umuluyor.

Cern’in Genel Müdürü Prof. Fabiola Gianotti “Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı onaylanırsa günümüzün temel fiziğindeki ve evreni anlayışımızdaki bazı önemli soruları ele almak amacıyla doğa yasalarını en küçük boyutlarında en yüksek enerjilerle incelememiz için şimdiye kadar yapılmış en güçlü mikroskop olacak” dedi.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda LHCb deneyinde yer alan ve Liverpool Üniversitesi fizik profesörü Tara Shears “Şu an makinenin uygulanabilir olup olmadığını görmek için çalışıyoruz. Çalışmamız 2025 yılında tamamlanacak ve 2028 yılına kadar en iyi yol hakkında karara varacağız” dedi.

Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı’nın yeni nesil bir makine olduğunu, daha büyük, daha hızlı, daha güçlü olduğu için evrenin ince ayrıntıları hakkında penceremizi daha da aralayabileceğini belirten Shears “Higgs bozonunun Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda incelenemeyen özelliklerini de ortaya çıkaracak, karanlık maddeyi aramamıza ve fizik alanındaki yeni fikirleri yeni alanlarda test etmemize olanak tanıyacak” dedi.

Makineye yeşil ışık yakılırsa iki aşamada inşa edilmesi planlanıyor. Makinenin ilk deneylerinde elektronlar ve pozitronlar çarpıştırılacak, 2070’lerde devreye sokulması planlanan ikinci aşamada ise protonlar birbiriyle çarpıştırılacak. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndan daha fazla radyasyon yayacağı için mevcut çarpıştırıcıdan iki kat daha derinde olması gerekecek.

‘Kuantum fiziği çağındayız’

Münih Matematiksel Felsefe Merkezi’nden Dr. Sabine Hossenfelder yeni çarpıştırıcının karanlık madde ya da karanlık enerji hakkında bildiklerimize (ki çok az şey biliyoruz) yenilerini ekleyeceğine dair güvence vermediğini belirterek “Gerçek şu ki böyle bir makinenin yapacağı en muhtemel şey standart modeldeki bazı değişmezlerin ölçümlerini daha iyi yapmak olacak, hepsi bu. Toplumsal ilginin bu kadar büyük bir yatırımı haklı çıkaracak kadar yüksek olduğunu düşünmüyorum. Böyle bir deneye fon sağlamak, zeki insanların zamanını hiçbir ilerleme sağlanmayacak araştırmalarla boşa harcamak anlamına geleceğinden korkuyorum. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın amacı iyiydi. Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı’nın ise öyle bir gayesi yok. Parçacık fizikçileri kendi zamanlarının sona erdiğini kabul etmedi. Çağımız kuantum fiziği çağı” diyerek eleştirilerini sıraladı.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda Atlas deneyini yapanlardan ve University College London fizik profesörü Prof. Jon Butterworth ise çarpıştırıcı üzerine çalışmaların devam ettiğini belirterek “Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı insan bilgisinin sınırlarını maddenin kalbine temel kuvvetlere doğru genişletmek ve bunların gerçekte ne kadar temel olduklarını görmek” dedi.

‘Hayalet parçacık’ nötrinolar Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda ilk kez gözlemlendi