Tanrı parçacığı Higgs Bosonu

Cern’de Yapılan Deneyleri Biraz Olsun Anlamak

İnsan yaşadığı evreni oluşturan malzemeleri ve aralarındaki ilişkileri, ancak bildiği varlıklar ile tarif edebilmiştir. Evreni bütünüyle anlayamadığıcern-07 için, tanıdığı varlıkları kullanarak bir sadeleştirme yapmış (yani evreni modellemiş) böylece daha kolay anlatılır, daha çok kişi tarafından anlaşılır ve gözlemlere uyduğu sürece de inandırıcı olduğunu görmüştür. Önceleri yaşadığımız dünyanın, evrenin merkezinde, kaplumbağaların üzerinde durduğuna ve tepsi gibi düz olduğuna inanılırmış. Günümüzde bu düşünce tamamen terk edilmiş olsa da evrenin anlayamadığımız kısımları için hâlâ çeşitli modeller üretip bunların doğruluğuna inanmaya devam etmekteyiz.

 

Hava-Su-Toprak-Ateş Modeli

Bu modellerden birisi, “Standart Model” denilen, Kuantum Teorisi’nin de etkilerinin görüldüğü modeldir. Standart Model, evreni oluşturan temel parçacıkları mikro düzeyde anlamak ve buradan elde edilen bilgiler sayesinde evrenin tamamını makro düzeyde idrak edebilmek üzere oluşturulmuştur. Standart Model, evreni bize Empedokles’in dört elementi (ateş - su - hava - toprak) ve iki kuvveti (sevgi - çatışma) gibi, maddeyi oluşturan parçacıklar ve bu parçacıklar arasındaki etkileşimden sorumlu kuvvet taşıyıcı parçacıklar halinde açıklar.

 

Quark ve Nötrinomlar

Maddeyi oluşturan temel parçacıklar arasında en çok tanıdığımız elektronun yanında, quark ve nötrinoların da isimlerini sıkça duymaya başladık. Atom çekirdeği içindeki nötronun iki alt ve bir üst quarktan, yani birden fazla temel parçacığın birleşmesinden oluştuğu, dolayısıyla nötronun temel bir parçacık olmadığını anlamaktayız. (Editörün notu; Daha önceleri Nötronların en küçük parçacıklar olduğu düşünülürdü) Proton da aynı şekilde üç quarktan oluşur. Standart model maddeyi oluşturan her temel parçacığın bir de karşı (anti) parçacığı olduğunu iddia eder. Elektronun karşı parçacığı anti-elektron (diğer adıyla positron), quarkın anti-quark gibi.

 

Maddeyi oluşturan parçacıkların aralarındaki etkileşim (kuvvetler) de kuantum fiziğine göre kuvvet taşıyan “parçacıklar” tarafından gerçekleşir. Kuvvet taşıyan parçacıklara BOSON adı veriliyor. Örneğin, görünür ışığın da bir parçası olduğu elektromanyetik dalgalar ve mıknatıstaki manyetik kuvvet “Foton” adını verdiğimiz Boson tarafından taşınır. Foton’un dışında başka kuvvetlerden sorumlu olan Z Boson’u, W Boson’u ve Gluon olmak üzere toplam 4 boson, parçacık fiziğinin deneylerinde gözlenebilmiştir.

Higgs Bosonu

Foton ve Gluon kütlesiz iken, W ve Z Bosonları kütle sahibidir. Ancak bu kütleyi nasıl kazandıklarını açıklamada, şu ana kadar yapılan gözlemler yetersiz kalmaktadır. Teoriye göre bir de parçacıkların, içinde kütle kazanmalarına olanak sağlayan bir “Higgs Alanı” ve bu alanı oluşturan “Higgs Bosonları” (parçacıkları) olmalıdır. W ve Z Bosonları bu alan ile etkileşip kütle kazanırken Foton, Higgs Alanı ile etkileşmediğinden kütle kazanmamaktadır. Standart Model’in henüz gözlenememiş parçacığı olan Higgs, ancak çok yüksek enerjilerde tespit edilebileceğinden, CERN’de (İsviçre’deki çok uluslu deney alanı, 25 kilometre uzunluğundaki tüpler içinde parçacıkların çarpıştırılması sağlanarak kütleyi oluşturan enerji elde edilmeye çalışılıyor) yüzyılın en çok merak edilen ve en büyük maliyetli deneyinin konusu haline gelmiştir.

 

Neden “Tanrı Parçacığı”

Aslında yaşadığımız evreni oluşturan tüm parçacıklar mevcut düzenin oluşması için aynı derecede öneme sahip olmalıdır. Bu bağlamda Higgseinstein-socklessstudy Bosonu’na uygun görülen bu yakıştırma biraz abartılı ve medyatik görünüyor. Ancak maddeye kütle kazandırma yeteneği olan bu parçacığın bildiğimiz evren üzerindeki etkileri yine de çarpıcıdır.

 

Einstein’ın temelini attığı Görelilik (Relativite) Kuramı’na göre; kütlesi olan bir cisim hızlandıkça enerji kazanır ve ünlü “E=mc2” denklemine göre ışık hızına yaklaştıkça kütlesi giderek daha da artar, ışık hızına gelindiğinde ise kütlesi sonsuz olmalıdır.

 

Einstein’a göre ışık hızında gitmek mümkün değildir. Bu mümkün olamayacağına göre de ışık hızı ile giden bir cisimin kütlesi olmamalıdır. Örneğin Foton’un kütlesi olmadığı için ışık hızında hareket etmektedir (zaten bildiğimiz ışık da Fotonlardan meydana gelmiştir). Hâlbuki Higgs Alanı ile etkileşebilse idi kütle kazanacaktı ve sonuç olarak ışık hızında gidemeyecekti… (Günümüzde CERN’de yapılan deneylerde bazı araştırmacılar Nötrinomlara ışık hızı kazandırıldığını iddia etmekte, bazıları ise zaman aletinin bozuk olabileceği ihtimali nedeniyle deneyin tekrarlanması gerektiğini düşünmekte)

 

“E=mc2”

denklemine göre bir cisim ışık hızına yaklaştıkça kütlesi giderek artar, ışık hızına gelindiğinde ise kütlesi

sonsuz olmalıdır...

 

Çekim Gücü Teorisi Doğru mu?

Kütlesi olan cisimlerin birbirini çektiğini gözlemlemekteyiz. Bu çekim sayesinde güneş, yıldızlar, galaksiler, dünyamız oluşmaktadır. Örneğin güneşi oluşturan hidrojen molekülleri birbirini çekerek füzyon reaksiyonu oluşturmaz ise güneşten enerji elde edilemez, ayrıca hidrojen gazları her tarafa dağılarak güneş denilen kararlı sistemi meydana getiremezdi. Dünyamız ile güneş arasındaki çekim olmasa idi dünyamız güneşten uzaklaşırdı.

Diğer taraftan kütle, zamanı da etkileyen bir olgudur. Kütlesi fazla olan cisimlerin yakınında zaman daha hızlı geçerken, uzağında zamanın daha yavaş geçtiği Einstein’ın Görelilik Kuramları’nda gösterilmiş, ispatı bir yana, örneğin GPS cihazlarında kullanılacak kadar günlük hayatımıza girmiştir. Işık hızında giden (yani kütlesiz) bir parçacık için zaman hiç geçmemektedir! (İsterseniz buna, bazen 4 boyutlu olarak tarif ettiğimiz evren “zaman boyutunda ilerlememektedir” de diyebiliriz.) Higgs Bosonu ile etkileşir ise parçacık kütle kazanacağından hem ışık hızında gidemeyecek, hem de onun için zaman “işlemeye” başlayacaktır. O halde zamanın ilerleyebilmesi (veya başlayabilmesi) için kütleye (Standart Model’e göre Higgs Bosonu’na) ihtiyacımız var.

Evren Nasıl Oluştu?

Tanrı ve Higgs Bosonu ile kurulmaya çalışılan bağlantı, bildiğimiz kütle sahibi maddenin, dolayısıyla gözleyebildiğimiz evrenin oluşması ve zamanın başlaması yönlerinden farklı inanıştaki kişilere farklı önemlerde hitap edebilir. Ama gelecek günlerde Higgs Bosonu gözlenebilirse ve Standart Model tamamlanırsa sonuçta sadece evrenin bir modeli hakkındaki doğruluk oranı artacaktır.

Unutulmamalıdır ki “gerçek” ile “model” aynı şey değildir. (Her insanın dünyayı algılaması, olayları değerlendirmesi de bir paradigma aslında bir model üzerinden değil midir? O halde gerçeğin kendisi ile bir şekilde “insanın filtresinden” geçen aynı şey olamaz). Evrenin %3-4’ünün tanıdığımız, hissettiğimiz madde ve enerjiden, %27’sinin “karanlık” (hiçbir şekilde henüz fikir sahibi bile olamadığımız) maddeden, %70’inin ise aynı şekilde “karanlık” enerjiden oluştuğu hesaplanmıştır. Yani şimdiye kadar üzerinde çalışılan tüm evren modelleri, evrenin sadece %3’ünü biraz daha iyi anlayabilme çabasının ürünleridir! O halde bir düşünce faaliyeti içinde olması gereken bilim ve sanat insanları, asla öğrenmekten, denemekten ve şüphe duymaktan vazgeçmeyip, “bilmenin rahatlığından” kurtulmaları durumunda insanlığa kalıcı eserler verebilecektir.




Sayı 8 (Mayıs - Haziran 2012)

Bu yazı 2040 defa okundu.