Bölümler | Kategoriler | Konular | Üye Girişi | İletişim

Maddenin derinliklerine seyahat

Maddenin derinliklerine seyahat
Prof. Dr. Osman Çakmak


Maddenin temelinde ne bulunduğu ve maddenin aslının neden ibaret olduğu öteden beri insanoğlunun en çok merak ettiği konulardan birisi oldu. Maddenin varlığı atom çekirdeğinden ibaret olduğuna göre peki çekirdek elemanları (proton ve nötron) ne kadar maddedir? Onlar maddeye ne kadar benziyorlar?

21. yüzyıla geldik. Bilim olabildiğince mesafe aldı. Maddenin neden ibaret olduğu hala da sır perdesi arkasında saklı kaldı. Yüzlerce bilim adamı şu günlerde Avrupanın en büyük nükleer araştırma merkezindeki (CERN) o süper mikroskoptan çıkacak sonuçları merakla bekliyor. Bütün formüllerin temelinde yatan ana formül nedir? İnsanoğlu, bir gün gelip tüm denklemlerin toplandığı tek bir denkleme ulaşacak mı?

İlk zamanlar madde âlemini ayakta tutan dört temel kuvvetin (elektromanyetik kuvvet, çekim, nükleer ve zayıf nükleer kuvvetler) atomun temelinde tek bir kuvvet hâlini aldığı fark edildi. Bu defa kâinatı izah edecek daha temel ve basit bir teorinin, bütün hâdiseleri açıklayacak her şeyin teorisinin kurulabileceğini akla getirdi. ‘Birleşik Alanlar Teorisi’ bu yönde ulaşılmış önemli bir merhale oldu. Bu teori, önceleri ayrı ayrı mefhumlar kabul edilen kuvvet alanları, ışık, ısı, elektrik ve manyetizmanın artık tek bir yapının ‘farklı görünüşleri’ olduğunu anlatıyordu. Bütün sistemlerin âhenkle işlemesinde rol alan kuvvetler ve bütün maddî unsurlar, tek bir hakikatin değişik yansıma ve tecellilerinden başka bir şey değildi.

Aslında dört temel kuvvetin tek kuvvetten ibaret olduğu iyi de birleştiriliyor ama cisimlerin birbirini neden çektiği hala cevap bulamadı.

Şimdi basında her düzeyde sözü edilen CERN büyük deneylere hazırlanıyor. Hangi beklentiler var. Bunu CERN de çalışan türk mühendisten dinleyelim:



Bilgisayar mühendisi Osman Zorba, : "Dev Parçacık Hızlandırıcı" adlı cihazda, ışık hızıyla hareket eden protonlar 800 milyon kez çarpıştırılacak. Böylece Kainatın var olduğu büyük patlama (Big Bang) yeniden oluşturulacak. Patlamanın sonunda "Higgs Bosson"a yani "Tanrı’nın Zerrecikleri"ne ulaşılacağı umuluyor.


Osman Zorba Cenevre yakınlarındaki Fransız köyü Cessy’deki laboratuvarlarda iki binden fazla fizikçi ve mühendisin katılımıyla süren deneyde ulaşılmak istenen noktayı şöyle anlattı: "Higgs Bosson yani Tanrı’nın Zerrecikleri, bugüne kadar keşfedilmemiş ancak teorik olarak varolması gereken bir parçacıktır. En azından hesaplamalar bunu gösteriyor. Cisimlerin birbirini çekmesinin kaynağının bu parçacık olduğu düşünülüyor. Tanrı’nın Zerrecikleri, ’Neden Dünya ve Ay’ın ya da Güneş’in çekim gücü vardır?’ sorusuna cevaptır. Bu deney bunu ortaya koyacak ve bilimde yeni açılımlar sağlayacaktır." diyor ve ekliyor: , "Müthiş heyecanlı bir döneme girdik" 
[image]http://hurarsiv.hurriyet.com.tr/goster/arsivimage.aspx?picid=2561035[/image]

Evet görüldüğü gibi eğer Higgs bozonları bulunursa sadece çekim gücünün değil karanlık maddenin sırrı da çözülecek.

Karanlık Madde

Evren, gerçekte evrende olmasi gereken maddenin yüzde onu kadardır. Bu evren, yüzde 
doksan, ne olduğunu bilmediğimiz, hakkında hiçbir fikrimizin bulunmadığı, 
"Karanlik Madde"den oluşmaktadır Bu demektir ki uzay “boş” olmayıp, gözlenen maddenin dokuz katı kadar ağırlıkta görünmeyen kütle bulunmaktadır. Görünmediğinden ve doğrudan belirlenemediğinden karanlık ünvanı verilen “kayıp kütle” yada “Karanlik Madde"dir. Karanlık madde nin ve “kara enerji” nin varlığını gerektiren bir çok gözlem bulunuyor. Sürekli genişleyen evreni ivmeli olarak genişleten etkinin bu “kara enerji” olduğu bildiriliyor. Tüm evrene hakim olan bu kuvvet beraberinde yıldızları ve galaksileri de bir düzen içinde tutuyor, dengeyi sağlamada “aracı” ve “vasıta” bir madde ve enerji olmaldır.

İşte Dünyanın en büyük süper iletken mıknatısı, Mıknatıs, Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi CERN’in yeraltı laboratuvarındaki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ile parçacık çarpıştırma deneyinde beklenen en önemli sonuçlardan biri bu karanlık maddenin temsilcisi Higg bozonlarının keşfidir. Bu parçacığa Tanrının maddesi diyor bir kısım bilim adamı. Bu deney için bilim adamları 14 yıldır hazırlık yapıyordu. 4.4 milyon sterlin harcama yapıldı. 27 kilometrelik alanda yerin 100 metre altındaki tünellerde dev mıknatıslar yerleştirildi. Mıknatıslık, -271 derecede süper iletkenlerden elde ediliyor.

Türkiye Bilimsel Gelişmelere Hala Seyirci

Bu çalışmalara “en” lerin deneyi. Öncekilere kıyasla hemen her bakımdan her şeyiyle en ileride. Bu deneylerle dünyada erişilmiş en yüksek çarpışma enerjisi olacak. 12 Avrupa ülkesi, 1954 yılında, nükleer araştırmalar konusunda ABD'yle rekabet edebilmek için CERN'ü (Avrupa Konseyi Nükleer Araştırmalar Merkezi) kurmuştu. Bugün 20 üyesi olan ve 80 ülkeden yaklaşık 6500 bilim adamının çalıştığı CERN, dünyanın en büyük nükleer fizik araştırma merkezi. Türkiye buraya henüz üye değil. Isparta'daki uçak kazasında ölen fizikçi Prof. Dr. Engin Arık, Türkiye'nin, dünyanın en büyük nükleer araştırma merkezi CERN'e tam üye olabilmesi için ekibi ile birlikte uğraşıyordu. Ancak kazada 5 meslektaşıyla birlikte hayatını kaybedince çalışmalar yarım kaldı. Ayrıca Türkiye'de büyük bir nükleer araştırma merkezi kurmayı hedefliyordu. Kazadan bir süre sonra, CERN'ün 8 gözlemci ülkesinden biri olan Türkiye, merkeze tam üye olabilmek için ilk adımı attı. CERN’e üye olmak tabi ki buradaki bilgi ve tecrübeyi ülkemize aktarmak için önemli. CERN’in tam zamanlı elemanı Bilge Demirkoz bu konuda şunları söylüyor: "Türkiye "nin önce kendi bilimsel topluluğunu oluşturup sonra buraya gelmesi fikri pek geçerli değil. Çünkü bu süre içinde yeni bilim adamlarının CERN "e gelip uluslararası koşullarda yetişmeleri engelleniyor." 
Demirkoz, "Hazırlıklarımızı tamamlayıp gelelim dersek bu hiçbir zaman olmayacak. Ama fizikçilerimiz buraya daha sık ve iyi koşullarda gelip çalışma yaparsa asıl fizikçi topluluğumuz ondan sonra sağlamlaşacak" diyor.


CERN’de deneyler temmuzdan itibaren başlayacak. Örgütün baş fizikçisi ve Bilim Direktörü Hollandalı Jos Engelen "Bu deneyler sonunda çok heyecan verici yeni bulguların ortaya çıkacağından eminiz" diyor. Evet ne bulunacağı kesin bilinmese de yeni çarpıştırıcı yetenekleri bakımından parçacık fiziği tarihindeki herhangi bir araca kıyasla çok büyük bir sıçrama olacağı kesin gözüyle bakılıyor.


 CERN , Dan Brown "un çok satan romanı "Melekler ve Şeytanlar "a da konu oldu. Romanda, CERN "in başarılı fizikçilerinden Leonardo Vetra cinayete kurban gider. Vetra "nın tek gözü oyulmuş ve göğsü "Illuminati " sembolüyle dağlanmıştır. Ancak CERN "in tek kaybı Vetra değildir. Ünlü fizikçinin son derece tehlikeli buluşu "anti madde" de çalınmıştır. Cinayeti gizleyen CERN direktörü, Harvard Üniversitesi Simgebilim Profesörü Robert Langdon "u İsviçre "ye çağırır. Dr. Vetra "nın kızı Vittoria ile Langdon , Roma sokaklarında soluk soluğa, Illuminati "nin 400 yıllık izini sürerek cinayetleri önlemeye çalışacaklardır.


Dan Brown'un kitabında iddia ettiği gibi bu deneylerden sonra Dünya'yı büyük bir tehlike mi bekliyor? Kimi bilim adamına göre Brown meşhur olmak için yapıyor tüm bunları. Evet burada küçük bir "Big Bang" örneği yaşanacak. Deney esnasında oluşacak kara deliklerin kontrolden çıkabileceği iddia eden bilim adamları da var. Prof. Dr. Rössler, bütün insanlığın büyük bir tehlike altında olduğunu söylüyor ve ekliyor: "Eğer kara delik dengede tutulamazsa, hesaplamalarıma göre 50 ay içinde dünyamızı yutacak. Dünyanın ağırlığı minicik bir noktada yoğunlaşacak" Bu fikre katılan başka araştırmacılar da bulunuyor: Walter Wagner ve Luis Sancho , oluşacak kara deliğin dünyanın, hatta evrenin sonunu getirebileceğini savunuyor. Amerika ’da bu deneylere karşı dava bile açıldı. CERN yetkilileri ise “Dev kara delik teorisi saçmalık ” olarak değerlendiriyor.

Bilim tarihinin en büyük en güçlü mikroskobunda 1 trilyon elektronvolt (kısaca 1 TeV) enerji üretecek bir sistemi tasarlıyorsunuz. İşte bir kısım çevreleri ürküten de bu. Bir parçacığı bu kadar elektrikle yüklerseniz orada bir karadelik oluşturabilirsiniz.

TeV (trilyon elektron volt) ölçeğini keşiflere açmak , yepyeni bir deneysel fizik dünyasına girmek anlamına geliyor. Önceki deney düzeneklerinde ancak milyon elektron vol düzeyine çıkılabiliyordu. Fiziğin beklenen keşifleri yada problemleri neler? Elektrozayıf simetri kırılması, hiyerarşi problemi ve karanlık maddenin sırrı hızlandırıcı deneylerinin öncelik sıralamasında en başta geliyor. Bu enerjiye ulaştığımızda şimdiye kadar bir türlü bulunamayan Higgs parçacıkları elde edilebilir. Kim bilir belki de evrendeki maddenin çok büyük bölümünü oluşturan “karanlık madde” dediğimiz şeyin aslının higgs bozonları olduğunu anlamış oluruz. Belki de esir dediğimiz taneciklerin sırrını HİGGS bozonları ile alakasını keşfetmiş oluruz.


Dev Makine Ne Yapacak?

On yılı aşkındır bilim adamları bu süper mikroskop diyeceğimiz sistemin tamamlanması için çalışıyorlardı. Deneyde nelerin bulunacağı mechul ama başrolde günümüzün geçerli madde kuramının keşfedilmemiş tek parçası olan HİGS parçacığının keşfedilmesi bekleniyor. Dahası Dört temel kuvvetten ikisi olan elektromanyetizma ile zayıf nükleer kuvvetleri farklı kılan nedir? Bu iki kuvvet neden birbirinden farklı? İşte keşfedilmesi umulan ikinci bir konu da budur. Bu keşiflerle günlük dünyamızda çok şeyi değiştirecek. Evrene bakışımız farklılaşacak. İşte bu yüzden fizik büyük bir dönüşümün eşiğinde olduğu kabul ediliyor.

Deneyin temelini kısaca anlatmaya çalışırsak; dev parçacık hızlandırıcısında önce parçacık demetleri oluşturulacak. Parçacıklar önce tek yönde hızlandırılacak. Daha sonra ters yönlerde hızlandırma ve sonunda çarpıştırma duraklarından geçilecek. Önce düşük enerji düzeyleri, sonra tera ölçeği... Nisbi zayıf deney yoğunluklarından, kontrolü daha zor olan yüksek yoğunluklara geçilecek. Sonra?.... Yol üzerindeki her adımda, görev alan sonuçları büyük bir merakla bekleyen binlerce bilim insanı, mühendis ve öğrenci si var. Dünya parçacık fizik camiası da LHC den gelecek ilk sonuçları heyecanla bekliyor. MIT dan Fransk Wiczek, LHC nin Fizikte bir altın çağ başlatacağı yolundaki sözleriyle fizik camiasının ortak duygularına tercüman oluyor. Bilimciler yeni bir dönemin bereketli buluşlarında eşiğine geldiklerini ve sağanak sağanak buluşlarla gündemin sarsılacağını ifade ediyorlar.

Evet deneylerden beklenenleri değişik açılardan sürekli tekrarlıyoruz. Basit ve temel sorular hakkında yeni bir anlayış kazanacağız: Niye atomlar var? Kimyanın gereği ne? Kararlı yapıları mümkün kılan ne? Kısacası bu buluşlarla evrene ve varlığa yüklediğimiz mana değişecek. Yaratılış sırları hakkında nereden gelip nereye gittiğimiz ve ne amaçla yaratıldığımız konularında daha net cevaplara ulaşacağız belki de

Varlığın Düğümlendiği Noktalar

Bilim insanları hep daha da küçük parçacıklara ulaşmanın hayalini kurarken, fiziğin o tuhaf yasası karşımız çıkıyor: Parçacıklar küçüldükçe, ağırlıkları artıyor, öyle ki bütün evreni tartabilecek bir nokta çıkıyor karşımıza. Bu parçacıklardan bir tanesinin parçalanması, yeni bir büyük patlamaya yol açıp evrenin yeniden şekillenmesine neden olabilir?

Varlığın düğümlendiği noktalara baktığımızda karşımıza süper sicimler çıkıyor: Yaşamın en küçük yapı taşı nokta şeklinde değil, iç içe geçmiş titreşen sicimler (strings) şeklindeki yapılardan ibaret. Sicimlerin en şaşırtıcı yanlarından birisi sadece bilinen boyutlara (zaman ve uzay) değil, on ya da hatta on bir boyuta sahip olması. Bu haliyle sicimler madde ve madde ötesi tüm varlıkların temeli olabilir. Bir yerlerde, görünmez bir şekilde, yumak halinde sarılı olduğu için bu boyutları göremiyoruz.

Bu nesnelerin (tabii söz konusu olanın nesne olup olmadığı da bilinmiyor) tarif edilmesi imkânsız. Princeton'daki Elite Üniversitesi'nde görevli bir fizik dahisi sayılan Edward Witten bile, süper sicimler söz konusu olunca, büyülendiğini ve onları çok garip bulduğunu ifade ediyor. . Witten, bazen saatlerce koltuğuna uzanıyor ve gözlerini tavana dikerek evrenin yapısını açıklamayı amaçlayan "M-Teorisi" üzerine düşünüyor. Teoriyi henüz tek bir formül haline getiremiyor. Daha, M harfinin anlamını bile çözmüş değil. Süper sicim teorisini irdeleyen bilim insanları M kelimesinin sır, gizem anlamına gelen "Mysterium"dan geldiğini düşünüyorlar. Tariflerin fiziki anlamdan ziyade dini bir nitelik taşıması karşısında şaşkın. Bilgi ve akılcı araçlarla analiz yapan yöntemlerden farklı bir sır ile mi karşı karşıyayız acaba? Tüm çabalara rağmen varlığın en merkezinde yer alan şeye ulaşılamayacağı bir noktada mı demek zorunda kalıyorlar. Varlığın derinliklerine iniyorsunuz. Ama her araştırma, karşımıza yeni sorular çıkarıyor. "karanlık enerjiyi" keşfetmiş bulunuyoruz. Ama nereden geldiğini bilmiyoruz. Üstelik evrende bulunan kütlelerin yüzde 90'ı karanlık maddeden ibaret. Düşünebiliyor musunuz? Evrenin çoğunluğunu neyin teşkil ettiğini hala bilemiyoruz. Varlığın şahit olduğumuz kısmı devede kulak mesabesinde.. Demek ki perdenin arkasında daha nice alemler ve evrenler bulunmalı. İşte CERN’deki deneyler karanlık maddeden süper sicimlere kadar teorilere destekleyici bulgular getirebilir.

Son Söz

Maddenin çekirdeğini, temelini bulmak için yüzyıllardır süren arayışların içine girdik. Maddenin derinliklerine daldık. Önce atomları, sonra …bin kat daha küçük olan atom çekirdeğini, ardından da atom çekirdeğindeki alt yapılar olan protonları, nötronları ve diğer yüzlerce "temel parçacıklar"ı keşfettik.. Hayvanat bahçesini andırıyordu bu parçacıkların dünyası. "Standart Teori" adını taşıyan karmaşık bir teoriyle düzenlemeye çalıştık bunları.Ama gördük ki bu o kadar kolay değil. .

“Standart Teoriye” göre maddenin temeli kuark, gluon ve leptonlardan ibarettir. Bunlara parçacık demek de zor. Bazen madde, bazen enerji yapısında olan ve aniden kaybolan tuhaf parçacıklar.. . Bu yapı taşları hareketlidir. Kuarklar sadece ikili ya da üçlü gruplar halinde bulunuyor; gluonlar ise proton ve nötron gibi parçacıkların içinde yaşıyorlar, kuarkları bir arada tutuyorlar. Onları birbirine sıkı sıkıya bağlıyor. Hepsi bir araya geldiğinde ise sanki bir şeyleri gizlemek istercesinde kılık ve yapı değiştiriyorlar.. İlginçtir ki İnsanın onu gözlediğini fark edince yapı değiştiriyorlar farklı bir kılığa giriyorlar.

Evet toprakta suda havada zerrelerin faaliyeti var. Evet her şey gibi zerrelerin de kendi ortamlarında hususi alemlerinde pek çok gayeleri, hikmetleri ve vazifeleri olduğu aşikar. Sürekli hareketleri ve vazifeleri aslında onların tesbihidir. Her şey gibi onlar da Yaratanın emirlere itaatli askerler gibi. Ve ona ibadet ediyorlar. Tıpkı Yaratanın “Hiç bir şey yoktur ki, Onu övüp, Onu tesbih etmesin” (İsra, 44) mealindeki Kurani hitab da buyurduğu gibi.

Tek başına Genel İzafiyet Teorisi bile düşünce sınırlarımızı zorluyor. Teori, uzay ve zamanın, evrende bulunan büyük kütlelerin etkisiyle büküldüğünü ifade ediyor. Kuantum mekaniğini anlayabilmek daha da zor. Bu teori de, elektronların atom çekirdeğinin çevresinde bulunan sağlam yörüngeler etrafında dönmediğini, hatta bunların parçacık bile olmayıp, parçacık ve dalgadan oluşan tuhaf, çift türlü yapılar olduğunu; bu nedenle elektronların atom içindeki yerini tam olarak belirlemenin imkânsızlığını söylüyor. Formüller karmaşıklaştıkça, ileri sürülen teoriler de varsayım düzeyinde kalıyor. Belki de maddenin içinde bulunan en küçük parçacıklar, nokta biçiminden çok, muhallebi tarzında yapılardır. İncelemeye kalkışıldığında kayboluyorlar. Uzaydaki yeri belirsiz; bir burada, bir orada; ama, her zaman tam olarak insanların gözlem yapmadığı bir yerde bulunuyorlar. Şimdilik en temelde ne olduğunu tam çözemesek de Yaratanın biz insanlara bahşettiği her şeyi anlama ve çözme merakı ile varlığa diğer boyutlarını özellikle mana tabakalarını yansıyan özellikleri ve maddeye tek boyutlu bakma ve her şeyi maddeden ibaret bilme önyargısından kurtulacağımızı bekleyebiliriz.

Bilimsel makaleler