CERN’in Devasa Adımı: Evrenimizin Gizemlerini Aydınlatmaya Yönelik Yeni Süper Çarpıştırıcı
Fizikçiler, evrenimizin doğası hakkındaki gizemleri çözmek için bunu kullanabilirler.
Yeni çarpıştırıcının ilk aşaması 2045 yılına kadar hazır ve çalışır durumda olabilir. Fizikçiler onlarca yıldır parçacıkları birbirine çarpıştırarak evrenimizin katmanlarını ortaya çıkarmaya çalışıyorlar, ancak evrenin sadece %5’inin neyden oluştuğunu biliyoruz.
Parçacık fiziği araştırmaları, karanlık madde ve karanlık enerjiden oluşan bu gizemli %95’i keşfetmeye başlamak için büyük bir güncellemeye ihtiyaç duyacak. Avrupa Nükleer Araştırma Konseyi CERN, modern fizik araştırmalarının sınırlarını zorlamak ve belki de çoğunlukla görünmez olan evrenimizin gerçek doğasını keşfetmek için Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı (FCC) adlı yeni bir süper çarpıştırıcı tasarlıyor.
CERN’in zaman çizelgesine göre, bu devasa atom parçalayıcı 2045 yılına kadar kısmen faaliyete geçebilir. Dünyanın en büyük ve en güçlü çarpıştırıcısı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndan (LHC) 3 kat daha büyük ve yaklaşık 100 kat daha verimli olacaktır.
FCC fizibilite çalışmasının lideri CERN hızlandırıcı fizikçisi Michael Benedikt, “Bu yeni makineyle, eski makinede alınan 11 yıllık fizik verilerini yaklaşık 2 dakika içinde yeniden üreteceğiz” dedi.
Fizikçiler FCC ile kendi alanlarındaki en akıl almaz sorulardan bazılarının üstesinden gelmeyi umuyorlar. Büyük Patlama’dan sonraki ilk anda ne oldu? Karanlık maddenin gerçek doğası nedir? Tüm antimadde nereye gitti?
DESY’de teorik parçacık fizikçisi olan ve FCC üzerinde de çalışan Christophe Grojean, “Nasıl yanıtlayacağımıza dair hiçbir fikrimizin olmadığı birçok önemli soru var” dedi. “Bir açıklama bulmamız gerekiyor.”
Parçacık çarpıştırıcılar bu konuda yardımcı olabilir. Çarpıştırıcılar parçacıkları bir halkanın etrafında neredeyse ışık hızında döndürerek özelliklerini ortaya çıkarmak için birbirlerine çarptırır.
CERN, Higgs Bozonu parçacığının keşfedilmesi de dahil olmak üzere LHC ile çok şey başardı. Higgs Bozonu’nun tanımlanması, evrenimizde oldukça önemli olan ve güneşin parlamasını sağlayan temel bir kuvvet olan zayıf nükleer etkileşimlerin anlaşılmasına yönelik büyük bir adımdı.
Ancak şimdi fizikçiler Higgs Bozonu’nun fiziğini ortaya çıkarmak için daha derinlere inmek istiyor. Bunu yapmak, evrenin yaklaşık %85’ini oluşturan gizemli bir madde olan karanlık maddeyi daha iyi anlamalarını sağlayabilir.
Karanlık maddeyi göremesek de bilim insanları onun galaksiler üzerindeki çekim etkisini ve evrendeki dağılımını tespit edebiliyor. Karanlık maddenin özelliklerini anlamak, galaksilerin nasıl oluştuğunu ve büyüdüğünü anlamanın anahtarıdır.
Bunu yapmak ve diğer büyük soruları keşfetmek için CERN’in LHC’den daha yüksek hassasiyet ve verimlilik seviyesine sahip bir süper çarpıştırıcıya ihtiyacı var.
FCC iki aşamalı olarak var olacaktır. İlk inşaat aşamasında CERN, FCC-ee adı verilen bir elektron-pozitron çarpıştırıcısı inşa etmeyi planlıyor.
Fizibilite çalışması lideri Benedikt BI’ya yaptığı açıklamada, genellikle “Higgs fabrikası” olarak adlandırılan bu çarpıştırıcının çok yüksek bir hızda Higgs parçacıkları üreteceğini ve LHC’den 10 ila 100 kat daha fazla hassasiyetle veri toplayacağını söyledi.
İkinci aşamada CERN, FCC-ee’yi FCC-hh adı verilen bir proton çarpıştırıcısına yükseltmeyi planlıyor. Bu çarpıştırıcı sınırları daha da zorlayacaktır.
LHC’den 8 kat daha büyük bir enerji potansiyeline sahip olan FCC-hh “keşif makinesi” daha önce hiç gözlemlenmemiş temel kuvvetleri ve parçacıkları ortaya çıkarabilir.
Bu iki çarpıştırıcı birlikte fizik araştırmalarında yeni bir çığır açabilir. Ama önce CERN’in bunu inşa etmesi gerekiyor.
CERN, 56 mil uzunluğundaki FCC tünelini Fransa ve İsviçre’nin altına, Cenevre şehrini çevreleyecek şekilde inşa etmeyi planlıyor.
Fizibilite çalışması ve izin sürecinde her şey yolunda giderse, tünel inşaatı 2030’ların başında başlayacak ve 2040 civarında tamamlanacak.
Ardından CERN, FCC-ee çarpıştırıcısını tünelin içine kuracak. Benedikt’e göre bu birinci aşama çarpıştırıcı 2045 yılına kadar çalışmaya başlayabilir.
Bir süper çarpıştırıcı inşa etmek ne finansal ne de lojistik açıdan kolay bir iş değil. Sadece inşaatın ilk aşaması yaklaşık 15 milyar dolara mal olacak. CERN, FCC’yi tasarlamak ve planlamak için dünya çapında 150 üniversite ve araştırma enstitüsünden uzmanlarla işbirliği yapıyor. “FCC birkaç kişinin tek başına başarabileceği bir makine değil. Gerçekten bir güç oluşturmanız gerekiyor,” diyor Grojean.
Hem Benedikt hem de Grojean bu ağı birleştirmenin FCC’nin ötesinde bir değeri olduğuna inanıyor.
Benedikt, “Aksi takdirde birbirleriyle konuşmaları gerekmeyecek toplulukları bir araya getirdik,” dedi. “Bu akademik ve endüstriyel toplulukları birbirine bağlamanın değerini ölçmek zor, ancak toplum üzerindeki etki düzeyi çok büyük.”
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: CERN’in Devasa Adımı: Evrenimizin Gizemlerini Aydınlatmaya Yönelik Yeni Süper Çarpıştırıcı