Kozmik Mikrodalgalarla Zamanda Bir Yolculuk: Evrenin Başlangıcına Doğru
ABD’li bir parçacık fizikçisi kısa süre önce federal fon almayı umduğu büyük araştırma projelerinin bir listesini önerdi.
Parçacık Fiziği Projesi Önceliklendirme Paneli, önümüzdeki 5 ila 10 yıl içinde hangi araştırmaların finanse edilmesi gerektiğine dair önerileri detaylandıran bir rapor yayınladı. Öneri, müonlar, nötrinolar, karanlık madde ve Higgs bozonu gibi fenomenleri inceleyen araştırmaları kapsıyor. Bu öneriler bağlayıcı olmasa da, Amerikan parçacık fiziği topluluğunun kararlarını yansıtır ve fizik araştırmalarındaki en yaratıcı fikirlerden bazılarını temsil eder.
Uzun süreli bir incelemeden sonra, Amerikan Parçacık Fiziği Derneği önümüzdeki 5 ila 10 yılı kapsayan bir araştırma vizyonu yayınladı. Finanse edilirse çeşitli projeler araştırmacıların doğa yasalarını daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir.
Bu öneri, Kuantum Evrenini Keşfetmek: Parçacık Fiziğinde Yeniliğe ve Keşfe Giden Yollar başlıklı bir raporda yayınlandı. Yüksek Enerji Fiziği Danışma Paneli’nin (HEPAP) bir alt paneli olan Parçacık Fiziği Projesi Önceliklendirme Paneli (P5) tarafından yazılan rapor, ABD Enerji Bakanlığı Bilim Ofisi ve Ulusal Bilim Vakfı gibi finansman kuruluşlarına sunulacak.
Parçacık Fiziğinin Geleceği
Parçacık fizikçileri, maddenin davranışını laboratuvarda şimdiye kadar elde edilen en uç koşullar altında inceler. Protonlar ve elektronlar gibi atom altı parçacıkları neredeyse ışık hızına kadar hızlandırarak büyük, güçlü parçacık hızlandırıcıları kullanarak birbirlerini ezerler. Dünyanın en güçlü hızlandırıcısı ile bilim adamları 7 trilyon santigrat derece gibi düşünülemez sıcaklıklara ulaşabilirler. Bu sıcaklık, Güneş’in merkezinin sıcaklığının 100.000 katından fazladır, bir süpernova’nın merkezinden yaklaşık 100 kat daha sıcaktır, evrenin yarısından görülebilecek kadar parlak bir yıldız patlaması. Bu sıcaklığın uzaya en son yayılması, Büyük Patlama’dan 1,1 trilyon dakikadan az bir süre sonraydı.
Kuantum alanını yöneten yasalar ile tüm evreni yöneten yasalar arasındaki derin bağlantı uzun zamandır bilinmektedir ve araştırmacılar bunları onlarca yıldır incelemiştir. Bu tür deneyler, binlerce fizikçi, mühendis, bilgisayar uzmanı, teknisyen ve çeşitli destek personelini içeren çok büyük parçacık hızlandırıcıları ve dedektörleri gerektirir. Böylesine önemli bir çaba, dikkatli planlama ve bağımsız denetim gerektirir.
Amerikan Parçacık Fiziği Derneği, son 5 yılın ilerlemesini yaklaşık her 5 yılda bir değerlendiriyor. Kısa vadede hangi girişimlerin ilerleme kaydetmesinin en muhtemel olduğunu belirlemek için bu bilgileri kullanın. Topluluk, gerekli teknolojinin var olup olmadığı veya ileri düzeyde geliştirilip geliştirilmediği gibi bütçeyi ve gerçek dünyadaki hususları dikkate almalıdır. Ayrıca bilimsel etki gibi konuları da dikkate alırlar. Hem P5 hem de HEPAP, nihayetinde hangi projelerin takip edilmesi gerektiğine karar veren danışmanlık ve devlet finansman kuruluşlarıdır.
P5 raporu, farklı boyutlarda ve etkilerde projeler önermektedir. daha büyük projelerden 1’i, uzayın kozmik mikrodalga arka planını incelemek için 4. nesil girişimdir. Bu mikrodalgalar, doğrudan evrenin ilk aşamalarına bakarak Büyük Patlama’nın tespit edilebilir en eski kalıntılarıdır. Bir diğer büyük proje, halihazırda dünya standartlarında olan nötrino araştırma programını geliştirmek için Fermilab hızlandırıcı kompleksinin yenilenmesini içeriyor. Fermilab, Amerika’nın amiral gemisi Parçacık Fiziği Enstitüsüdür ve nötrinoların davranışlarını incelemek için benzeri görülmemiş bir çaba geliştirir.Nötrinolar çok nadiren etkileşime girer, bu nedenle etkileşim olasılığı yalnızca çok küçüktür ve tüm gezegenden geçebilir. Nötrino çalışmaları, evrenin neden sadece maddeden oluştuğunu ortaya çıkarabilir, ancak en iyi teorimiz, antimaddenin de aynı olmasıdır.
P5 raporu ayrıca, normal maddelerden 3 kat daha yaygın olduğu düşünülen hayalet şeklindeki maddeleri arayan 5. nesil bir karanlık madde deneyinin oluşturulmasını da öneriyor. Eğer karanlık madde varsa, Dünya’dan çok az etkileşim şansı olacak şekilde geçmesi gerekecektir. Maddenin bu teorik biçimini tespit etme umudu yoğun çaba ve ileri teknoloji gerektirecektir.
Ayrıca ABD’nin 2012 yılında keşfedilen Avrupa ve Asya’daki hızlandırıcılara katılması ve diğer atom altı parçacıklara kütle veren Higgs bozonu üzerinde derinlemesine araştırmalar yapması öneriliyor.
1. İddialı önerilerden biri, bilim adamlarının yüksek enerjili bir müon çarpıştırıcısının yaratılmasını araştırmalarıdır. Müonlar elektronlara benzer, ancak ağırdırlar. 1. Diğer bir fark ise müonların çok küçük bir oranda çürümesidir. Müon çarpıştırıcısı yapmak için müonları yaparak, yakalayarak ve yavaşlatarak çok kısa sürede monte etmek gerekir. Böyle bir tesisin mümkün olup olmadığı henüz belli değil, ancak ülkedeki hızlandırıcı bilim topluluğunun böyle bir hızlandırıcının mümkün olup olmadığını doğrulamak için birlikte çalışması öneriliyor.
Olası bir gelecek için uygun fiyatlı bir tesis, IceCube dedektörünün yükseltilmesini içerir. IceCube, şimdiye kadar yapılmış en enerjik nötrinolardan bazıları da dahil olmak üzere kozmik nötrinoları incelemek için bir kilogram küp Antarktika buzu kullanır. Kozmik nötrinoları incelemek, gökbilimcilere süpernova, nötron yıldızlarının çarpışması ve dev kara deliklerin etrafında hızlanan madde gibi çok yoğun astronomik fenomenler hakkında fikir verebilir. 2. Nesil IceCube, 10 kilometreküpe kadar buz kullanarak daha doğru ölçümler yapabilir.
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Kozmik Mikrodalgalarla Zamanda Bir Yolculuk: Evrenin Başlangıcına Doğru
Bilim İnsanları, Ay’da Yeni Bir Çağ İlan Etmenin Zamanının Geldiğini Söylüyor, ‘Ay Antroposeni’