Yahu bu Higgs Bozonu'nu zaten bulmamış mıydı bu adamlar?
Güncelleme Tarihi:
Hepimiz heyecanla televizyon başına oturmuştuk o 4 Temmuz 2012 sabahı. Merkezi İsviçre'nin Cenevre kenti yakınında olan Avrupa Nükleer Araştırmalar Örgütü CERN'den yapılacak açıklamaları bekliyorduk.
CERN'deki 27 kilometre uzunluğundaki yeraltı tünellerinde yer alan 'Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda epeyden beri bir atomaltı parçacık olan protonlar çok ama çok yüksek enerji seviyelerine gelene kadar önce hızlandırılıyor sonra da birbirleriyle çarpıştırılıyordu.
Bu çarpışmalar sırasında çarpışan proton çiftlerinin sahip olduğu enerji, daha doğrusu onlara yüklenen enerji çok önemliydi. Ve bu minicik şeylerin birbiriyle çarpışması sırasında, bir anlamda Büyük Patlama anının şartlarının benzeri yeniden ortaya çıkıyordu.
Elbette evrenin ortaya çıktığı an olan Büyük Patlama o tünellerde yaratılmak istenenden çok daha büyük bir şeydi ama CERN'in bilimcilerine tünellerde oluşan çarpışmalar yetecekti.
Bu çarpışmalarla pek çok şey aranıyor ama en önce aranan, en çok para harcanan, en çok insan kaynağının ayrıldığı konu, Higgs bozonu, veya 'Tanrı Parçacığı' idi.
Neden önemli Higgs Bozonu?
Çok temel bir sebebi var: Büyük Patlama anında bir simetri vardı. Bu simetri, pozitif enerji yüklü parçacıklarla onların 'anti'leri arasındaki simetriydi.
Evrende sadece 'anti parçacık'lar yok, 'anti-madde' olduğunu da biliyoruz, bunu defalarca kanıtladı bilimciler. Hatta son olarak yine CERN'de bir 'anti-proton' ve bir 'anti-elektron'la bir 'anti-hidrojen atomu' yapmayı da başardılar, bu anti-atomu 17 uzun saniye boyunca gözlemlediler.
Bir parçacıkla onun anti parçacığı karşılaştığında iki parçacık birbirini yok ediyor. Eğer evrenin başlangıcındaki bu simetri bir biçimde bozulmasaydı bugün ne bu yazıyı okuyabilirdiniz, ne siz olurdunuz ne ben ne dünya ne yıldızlar ne de başka bir şey.
Bu simetri bir biçimde bozuldu.
Ama varlığımızı sadece simetrinin bozulmasına borçlu değiliz. Bir de 'Higgs mekanizması' denen bir mekanizma var. O mekanizma hem simetrinin bozulmasına yardımcı oldu hem de kütlesi olmayan, saf enerjiden oluşan kimi parçacıklara kütle kazandırdı.
Ayakkabımıza yapışan kar gibi
Geçenlerde New York Times'da okuduğum bir benzetme aklımda çok yer etti. 'Higgs Alanı' veya 'Higgs Mekanizması' veya 'Higgs Bozonu' ya da meşrebinize göre isterseniz 'Tanrı Parçacığı' deyin, diğer parçacıklara şöyle kütle kazandırıyor:
Higgs'i yağmış ve yerde tutmuş kar olarak düşünün. Her parçacık bu kardan farklı etkileniyor. Mesela kuşlar havada uçup geçiyor, Higgs'e değmiyor bile. Ama biz insanlar yerde yürüyoruz, kar ayakkabılarımıza yapışıyor.
Higgs de böyle çalışıyor. Bazı parçacıklara kütle kazandırdı, bazılarına kazandırmadı. Mesela bize ışığı sağlayan foton kütlesiz bir parçacık.
Neyse, konudan ayrılmayalım. CERN'deki devasa hızlandırıcıda hızlanan protonlar birbirleriyle trilyonlarca kez çarpıştılar. (Artık çarpışmıyorlar, çünkü büyük çarpıştırıcı 2 yıl boyunca bakımda olacak.) Ve bu çarpışmaların sonunda meydana gelen 'olay'lar hassas dedektörler tarafından kaydedildi.
Bu kayıtlar inanılmaz büyüklükte bir 'data' veya 'veri' demek. Bütün o verinin gözden geçirilmesi, tekrar tekrar kontrol edilmesi için toplamda 10 binden fazla bilim insanı görev yaptı. (Aralarında çok sayıda Türkiye kökenli fizikçi de vardı o bilimcilerin.)
Modern fizikte 'kanıt'
Mesele şuydu: Bir çarpışmanın sonrasına baktınız ve Higgs benzeri veya Higgs olduğundan şüphelendiğiniz bir şey gördünüz. Peki onun Higgs olduğundan nasıl emin olacaksınız?
Bilimsel metot bize aynı olayın her seferinde tekrar etmesini emrediyor. Yoksa bir tesadüf olabilir bu.
Tabii bir de unutmayın, kuvantum mekaniğinin en temel ilkesi olan Heisenberg'in belirsizlik ilkesi var. Buna göre bir parçacığın aynı anda hem hızını hem yönünü bilemeyiz.
Yani, zaten doğrudan gözleyemeyip sonuçlarından hareketle varlığına hükmettiğimiz bir şey bir de bu belirsizlik ilkesine uymalı.
O yüzden bilimciler hiçbir zaman ama hiçbir zaman 'Bu bulunan yüzde 100 Higgs'dir diyemeyecekler.
4 Temmuz'daki açıklamada bulunan 'yeni' bozonun yüzde 99,9999426697 olasılıkla Higgs olduğu açıklandı. Bugün 99'u izleyen noktadan sonraki hanelerin sayısı biraz daha artmış durumda, yani 100'e biraz daha yaklaşıldı ama dediğim gibi hiçbir zaman 100 olmayacak.
Bugün yapılan açıklamanın 4 Temmuzdan bir farkı daha var: CERN'deki bilimciler, buldukları yeni bozona aradan geçen sürede yeni verilerin de eklenmesiyle birlikte daha yakından baktılar ve bulunan bozonun Peter Higgs'in taa 1964'te öngördüğü bozona, yani Higgs Bozonu'na daha da fazla benzerliğini buldular. Yani, yeni bozonun 'spin'i yoktu mesela.
Esas zafer insanlığın
Burada üzerinde durulması gereken en önemli konu, bana göre, insan zihninin elde ettiği büyük başarı.
Düşünsenize, 60'ların başında bazıları birbirinden habersiz bir grup teorik fizikçi odalarında oturuyor ve ellerindeki kalemlerle önlerindeki beyaz sayfalarda denklemler yazıp duruyorlar. Yazdıkları şey, evrenin dili diyebileceğimiz matematiğin gerektirdikleri. Ve bu gereklilik yüzünden, ilk atomun nasıl olup da oluştuğu sorusuna cevap ararken Higgs Bozonu'nun varlığının şart olduğunu düşünüyorlar. Bu tamamen ve en saf haliyle teori.
Salt matematik öyle gerektirdiği için atomun oluşumunu anlatmaya çalışan Standart Model'in içine konan Higgs Bozonu, 50 yıl sonra deneysel olarak da kanıtlanıyor.
Bu insanlık için, insan zihninin gücü için çok büyük bir örnek olay.
Daha çok defa 'Bulduk' diyecekler
4 Temmuz'daki ilk açıklama ile bugün arasındaki tek fark, artık açıklamanın çok daha fazla veri üzerinden ve yeni bulgular ışığında yapılması değil.
Başka önemli farklar da var ama bugün Higgs için bir 'son' da değil.
Unutmayın, daha bu deney ve sonuçlarıyla ilgili bilimsel makaleler yazılacak. O makalelerin yazım sürecinde de böyle açıklamalar duyacağız, 'Kesin Higgs' denecek yine.
Sonra biz Nobel ödülü açıklamasına kadar bu 'bulduk' lafını işitmeye devam edeceğiz. Ve işin güzel tarafı, gerçekten de her seferinde daha fazla bulunmuş olacak Higgs Bozonu veya Tanrı Parçacığı.