16-02-2025
İsmet Berkan

Akdeniz’in dibindeki dedektörün yakaladığı yüksek enerjili parçacık neden bu kadar önemli?

Akdeniz’in dibindeki dedektörün yakaladığı yüksek enerjili parçacık neden bu kadar önemli?

Onları görmüyoruz, varlıklarının bile farkında değiliz belki ama sürekli bir nötrino yağmuru altında yaşıyoruz.

Örneğin siz bu cümleyi daha okumayı bitirmeden vücudunuzun içinden trilyonlarca nötrino geçip gitmiş olacak. Çünkü nötrinolar her yerde.

Peki nedir nötrino? Çoğu zaman atomun çekirdeğindeki nötronla karıştırılıyor, iyimser ihtimalle o nötronun küçük kardeşi olduğu sanılıyor, ama değil.

Nötrona benzer bir isim taşıyor (nötrino, İtalyanca düşünecek olursanız küçük nötron demek) çünkü o da nötron gibi elektrik yükü taşımayan, yani nötr bir parçacık. Ama nötrondan çok çok daha küçük. Hatta elektrondan da çok küçük, elektronun milyonda biri kadar olduğu düşünülüyor.

Aslında uzun yıllar nötrinoların kütlesi olmadığı, o yüzden ışık hızında hareket ettikleri düşünüldü ama sonunda onların minicik de olsa bir kütlesi olduğu, o yüzden ışık hızında değil ama ona çok yakın bir hızda hareket ettikleri saptandı.

Yaşadığımız evrende aslında miktar olarak en çok bulunan şey nötrino. Ve biz onu tanımaya daha yeni yeni başlıyoruz.

Geçen hafta içinde bilim dünyası nötrinolarla ilgili bir makaleyi konuştu. 12 Şubatta Nature dergisinde yayınlanan makale Akdeniz’de denizin dibinde yer alan bir “nötrino teleskopu”nun (tam adı “Cubic Kilometre Neutrino Telescope (KM3NeT)”) 2023 yılının 13 Şubat günü yaptığı gözlemi anlatıyordu. Yani aslında bundan iki yıl önce yapılmış bir gözlemdi bu.

Ama teleskop denizin 3,5 kilometre dibinde olduğu için bilim insanlarının bu gözlemi fark etmesi epey zaman aldı. Gözlem fark edildikten sonra da nötrinolar söz konusu olduğunda geçmişte yaşanan hatalardan dersler çıkaran bilim insanları çok ince ince gelen verileri kontrol etti ve işte makale de nihayet yayınlandı.

Bu makalenin önemi gözlenen nötrinonun bugüne kadar gözlenmiş en yüksek enerjili nötrino olması. Nötrino çarpışması sonucu ortaya çıkan muon’un 120 PeV enerji taşıdığı hesaplandı.

Bu gerçekten çok büyük bir enerji demek.

Nötrinoları gözlemek çok zor. Bu zorluk sebebiyle de bilim insanları müthiş masraflı gözlem yöntemleri buluyor sürekli. Akdeniz’in dibinde, Sicilya adası yakınlarındaki “teleskop” bunlardan biri. Ama Japonya’da, Çin’de, Amerika’da ve Avrupa’da başka nötrino gözlemcileri de var, bunların hepsi genellikle ya çok derinde toprağın altında ya da işte son örnekte gördüğümüz gibi denizin dibinde.

Ve dediğim gibi insan vücudu gibi görece küçük bir yüzeyden bile her saniye onlarca trilyon nötrino başka hiçbir şeyle çarpışmadan, onlarla ilişkiye geçmeden geçip gidiyor. Yani gözlenmesi çok zor bir şey nötrino.

Ama dünyamız bu minicik şeyi gözlemeye milyarlarca dolar araştırma bütçeleri ayırıyor. Afrika’daki fakir çocukların çorba parasından bile tasarruf etmeye kalkışan, Amerika’daki tıp araştırmalarının ödeneklerini kesen Elon Musk nötrino deneylerine dokunmuyor bile.

Neden peki?

Çünkü insanlık nötrinoları manipüle edebilmeyi başarmak istiyor. Bunun için de önce onları tanımamız gerekiyor.

İnsanlığı bugün bulunduğu refah ve gelişmişlik seviyesine yükselten şey atomların içindeki elektronları ve atomların yaydığı elektro-manyetik radyasyonu manipüle edebilme becerimiz oldu.

Elektronları manipüle ederek elektrik enerjimiz oldu, yine elektronlar sayesinde bilgisayarlarımız, mikro işlemcilerimiz ve başka pek çok şeyimiz var.

Elektro manyetik radyasyon ise bizim bildiğimiz ışığın dışında radyo dalgalarından radara, X ışınından başka şeylere kadar her gün her şey için kullandığımız başta haberleşme olmak üzere bir sürü teknolojiyi sağladı bize.

Elektro manyetik spektrumun tamamını biliyor ve kullanıyor olmamız sayesinde etrafımız, kendimiz ve evrenimiz hakkında öğrendiklerimizi düşünün.

Daha iki hafta önce burada MR cihazını anlattım; çok kuvvetli bir mıknatıs ve ses dalgaları sayesinde vücudumuzun içini görüyoruz bu cihazla. Ama nötrinoları manipüle etmeyi başarmamız halinde elde edeceğimiz teknolojilerle kıyaslanınca MR cihazı buhar makinası gibi kalacak.

Şöyle düşünün: Elektro manyetik radyasyon, yani gözle gördüğümüz ışıktan radyo dalgalarına kadar o devasa spektrumun bir sorunu var: Işık sert yüzeylerden yansıyor, yani içimizden geçip gitmiyor. Oysa nötrinoyu durdurabilecek bildiğimiz hiçbir şey yok. Sadece içimizden değil, dünyamızın da içinden geçiyor, yoluna devam ediyor.

Nötrinolarla ilk haberleşmemizi yapabildik örneğin, başka manipülasyon teknikleri de sürekli geliştiriliyor ama bunlar için önce nötrinolarla ilgili bilgimizi geliştirmemiz gerek. O yüzden dünyanın akıllı ülkeleri bu araştırmalara milyarlarca dolar yatırıyor, yeraltında bilimkurgu filminden çıkma gibi gözüken dedektörler inşa ediyor.

Biz burada ‘CHP kurultayında şaibe var mıydı’, ‘TÜSİAD’ın yargıyı eleştirme hakkı olmalı mı’ gibi müthiş konulardan kafamızı kaldırmazken başka yerlerde başka şeyler oluyor.

Dünyamızın katı olduğunu sandığımız çekirdeği şekil değiştiriyor olabilir mi?

Dünyamızın katı olduğunu sandığımız çekirdeği şekil değiştiriyor olabilir mi?

Bir başka tıbbi görüntüleme teknolojisi olan “ultrason”un çalışma prensibi son derece basit: Doktor elindeki cihazı görüntülemek istediği yere tutuyor, cihazdan ses dalgaları çıkıyor ve çarptığı yerden de geri dönüyor. Aynen radar gibi. İşte o geri dönenlere bakıp bilgisayar bir görüntü oluşturuyor, biz de “görüyoruz.”

Kendi vücudumuzun içini veya havada uçan uçakları radarla görmekte kullandığımız yöntemi başka nerede kullanabiliriz? Mesela bu yöntemle dünyamızın içini “görebilir” miyiz?

Tabii dünya büyüklüğünde bir nesne söz konusu olduğunda ultrasondaki gibi ses dalgalarını veya radardaki gibi elektro manyetik radyasyonu dünyanın neresine nasıl vereceğimiz sorunu var. Dünya o kadar büyük ki uzaya çıkıp ondan da büyük bir dedektöre sahip olmak lazım, yani bu bir hayal.

Ama bir dakika, belki de hayal değildir. Gerçekte dünyamızın içinden akıp giden ses dalgaları oluyor zaman zaman. Buna deprem diyoruz. Deprem olduğunda ortaya öyle muazzam bir enerji çıkıyor ki bu enerji bütün dünyanın içinden geçip gidiyor.

İşte yerbilimciler dünyanın dört bir yanındaki sismografları, yani deprem saptayan araçları kullanarak böyle büyük depremler olduğunda dünyamızın içine bakma şansına sahip oluyor. Her deprem onlar için bir yeni ultrason çekme fırsatı çünkü.

Okul sıralarından hepimiz hatırlıyoruz: Biz dünyamızın kabuğunda yaşıyoruz. Bu kabuk çok da kalın değil aslında, genellikle 10 kilometreden daha ince. O kabuğun altında 2500 kilometre kalınlığında magma tabakası var. Magma, biliyorsunuz sıvı halde ve çok sıcak. Bu magma tabakasının altında dünyamızın çekirdeğinin “dış çekirdeği” var; o da likit metal. Yani çok sıcak. Fakat tam ortada, tam çekirdekte demir ve nikelden oluştuğunu düşündüğümüz katı bir çekirdek var.

İşte bu sözünü ettiğim “ultrason”lar sayesinde artık dünyamızın çekirdeğiyle, onun dönüş hızı ve yönüyle, dönüşünün dünyamızın manyetik alanına etkileriyle ilgili bir sürü şey biliyoruz.

Yakın zamanda ortaya çıkan bir tartışma bu “ultrason” verilerini yorumlamakla ilgili. Bazı bilimciler dünyanın o katı çekirdeğinin şekil değiştirdiğini öne sürüyor ellerindeki veriye bakarak, bazı başka yerbilimciler ise aynı görüşte değil, eldeki veriyi yetersiz buluyor.

Ama yine de tartışma ilginç: Sahiden dünyamızın çekirdeği şekil değiştiriyor olabilir mi?