Asrın Deneyinden Beklenen Sonuçlar Ve Higgs Parçacığı

 

Son günlerde dikkatler, bilim dünyasında bir keşfe; Avrupa Nükleer Araştırma Merkezinde (CERN) keşfedildiği ilan edilen Higgs parçacığı üzerine odaklandı. Higgs parçacığının keşfi neden bu kadar önemli? Asrın en büyük deneyi olarak bilinen bu çalışmalardan hangi sonuçlar bekleniyor?

Öncelikle şunu belirtelim ki, Hadron, Proton çarpıştırıcı, Higgs alanı ve parçacıkları, Temel kuvvetler, Standart model, Birleşik alanlar teoremi kavramlarını anlamadan bu deneyi ihata etmek zor. Konuya atom altı dünyadan kısaca bilgi vererek girelim: Atom altı dünya ve taneciklerin faaliyetleri ve yasaları, bildiğimiz fizik yasalarına uymadığından yeni bir fizik dalı doğdu. Bu, atom taneciklerinin sınır tanımayan ve hatta fizik ötesi özellikleri anlatan Kuantum mekaniği bilimidir. 

Kuantum mekaniğine göre tüm atom parçacıkları iki grupta sınıflandırılabilir: Fermiyonlar ve Bozonlar. Fermiyon ailesinin üyeleri: Elektronlar, protonlar, nötronlar, kuarklar, nötrinolar vs. Bozon ailesinin fertleri ise, fotonlar, alfa tanecikleri, gluonlar vs. Şu bizim ünlü parçacık Bozon grubunda yer aldığı için Higgs bozonu diye adlandırılıyor.    

 

Maddenin aslı

Teorik olarak Higgs parçacığının her şeyin başlangıcı olduğu ve her şeyin atası olduğu varsayımından yola çıkılmaktadır. Aslında ta ilk çağlardan bu yana maddenin aslı ve esasının ne olduğu konusunda bir arayış içindeyiz. 21. yüzyıldayız ama henüz tatmin edici cevaba ulaşmış değiliz. Maddenin temelinin Higgs parçacığı ve Higgs alanı olduğu 50 yıl kadar önce Peter Higgs tarafından ortaya atılmıştı. Bir kuantum mekaniği fizikçisi olan Higgs 13,7 milyar yıl önce olduğu tahmin edilen Big Bang olayından (Büyük Yaratılış Patlaması-açılması) sonra parçacıklara kütle kazandıran özel bir atomaltı parçacık olduğunu söylüyor. Teori şunu diyor: ‘Higgs Alanı’ diye bir alan var. Bu alandan geçen kütlesiz tüm parçacıklar bu Higgs parçacıcığı ile temasa geçtikten sonra kütle kazanıyor. Neredeyse aynı dönemde benzer sonuçlara ulaşan Robert Brout, Francois Englert, Gerald Guralnik, C.R. Hagen ve Tom Kibble gibi fizikçiler de var. Fakat kısmete bakın ki, bugün bu parçacık hiçbirinin adıyla anılmıyor.

 

Kainattaki birlik tecellisi

Teoriye göre, ‘Higgs alanından’ geçen tanecikler ‘kütle’ kazanmaktadır. Kuvvetler gibi kütlenin harici bir hakikati var. Kaynağı kendinden olmayıp tezahürseldir. Konuyu daha da açarsak, Higgs’in önermesine göre, kütle de madde de aslı olmayan ve başka bir asla ve esasa dayanan yapılar. Biz Higgs parçacığını ve Higgs alanını bulmakla maddeye kütle kazandıran şeye ulaşmış; kütlenin kaynağını keşfetmiş oluyoruz. Buradan maddenin aslında kütlesi olmadığını başka bir asla ve esasa dayandığını anlıyoruz. Aynı şekilde evrenin dört kuvveti olan elektromanyetik kuvvet, çekim kuvveti, nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvetin de bir aslı olmadığını daha önce keşfetmiştik. Bu kuvvetleri temsil eden taşıyıcı parçacıkları keşfetmiştik (çekim kuvvetini temsil eden gravitonu henüz keşfedemedik). Dolayısıyla gerçekte ‘kuvvet’ diye bir şeyin olmadığını farkettik. Tek bir kuvvet vardı; gördüklerimiz aslında o ‘tek kuvvetin’ fazlarıydı. Birleşik alan teorisi bunu anlatır. Büyük Birleştirme teorisi aslında evrende ne varsa tek şeyde birleştirmeyi amaçlıyor.

Konumuza dönersek, şimdi de madde kütlesinin de maddenin kendisinden kaynaklanmadığını anlıyoruz.

Elbette bu çerçevede ele alacağımız husus; varlığın esma tecellisi olduğudur. Nihayette, her şeyin tek bir kudrete dayandığı ve eşyadaki hakikatlerin, esma tecellisi olduğu gerçeği kütlenin de kendisinin bir hakikatı olmaması ile teyit edilmiş olmaktadır.  

Elbetteki meraklarımızı fizik âlemle sınırlamak mümkün değildir. Big Bang açıklaması, kainatın nihayette tek bir çekirdekten açıldığını söylüyor. Yani bunca çeşitli şey aslında başlangıçta tek şeydi. Tabi soruların sonu gelmiyor. Bu sorulardan birisi de “Niye enerjiyi maddeye çeviren Higgs Bozunu var?”

 

Herşey tek elden çıkmış

Maddenin yaratılışında da başıboşluk değil hiyerarşi bulunuyor. İşte o hiyerarşi ve mükemmel matematik düzenleme sayesinde, teorik olarak önceden tanecikleri keşfedebiliyoruz. Örneğin nötrinolar da teorik olarak daha önceden öngürülmüş, birkaç sene sonra da deneysel olarak keşfedilmişti. Evrenin matematikle planlanmış ve geometri ile tesadüfsüz işleyen muhteşem bir mekanizması; temelde yer alan her şeyin birbiri ile bağlantısı, ilim adamlarını kâinatı izah edecek daha temel ve basit bir teoriyi bulmaya doğru koşturuyor. Evrendeki tüm sistemlerin ahenkle işlemesinde rol alan kuvvetlerin ve topyekün maddî unsurların, sonuçta tek bir hakikatin değişik yansımalarından ve tecellilerinden başka bir şey olmadığı gün geçtikçe bilim aynasında belirgin hale gelmektedir. Konunun asıl önemli yönü ise, bu gelişmelerin her şeyin Tek Elden yönetildiği ve Yaratanın birliği gerçeğine ışık tutması, ‘tevhide’ delil olmasıdır.

Nükleer kuvvetle etkileşen parçacıklara hadronlar, elektron türü hafiflere leptonlar, protonların içyapısını oluşturan kuarklara da baryonlar denir. Bu ince yapıları deneyle müşahade için her basamakta enerjiyi artırmak gerekir. Yani atomlardaki elektronu etkilemek için eV (elektron Volt) mertebesinde enerji gerekirken, atomun kendi bölgesini keV (kilo, bin eV) mertebesindeki X-ışınlarıyla çözülebiliyor, çekirdeği incelemek için MeV (milyon eV) lazımdır. Daha ince detaylar için GeV (Giga, milyar eV) lazım.

CERN 1984 yılında milyar elektron volt enerji seviyesine çıkabildi ve Nobel ödülü alan Abdüsselam’ın teorisini doğrulayan parçacıklar (W, Z bozonları) bulundu. Meselenin en az duyulan ve can alıcı kısmı aslında ‘simetri kırılması’ ve yukarıda ifade ettiğimiz gibi kuvvetlerin vahdeti-birliği (birleşik alan nazariyesi, standart model). Fizik olabildiğince hâdiseleri tek bir prensip ile açıklamak ister. Birbiriyle ilgisi olmayan birçok olayı tek bir mekanizmayla açıklamaya çalışır. Çünkü varlığın sinesinde tek elden ve tek bir asıldan yaratılış gerçeği her vesile ile kendini gösterir. Son çalışmaları, birliğe ulaşma ‘birliğin’ araştırılması ve keşfi çalışmaları olarak da görebiliriz. Böylece deneyin ‘tevhide’ hizmet eden açık bir yönü var.

 

Higgs parçacığı bulunmuşsa

Bu çalışmalarda neyin keşfedildiğini ya da bu çalışmanın hangi yaratılış sırlarına ışık tutacağı konusunu anlamak gerçekten güçlük arzediyor. Bigbang teorisine göre, Evren ilk başta tek bir noktadan ibaretti ve sonsuz yoğunluktaydı. Böyle çekirdek bir evren daha sonra nasıl oldu da çok geniş bir evrene dönüştü ve maddeyle doldu? Teori şöyle diyor: Genişleyen evrende eşit miktarda madde ve antimadde yaratıldı. Birbirleriyle etkileşime giren madde ve antimadde birbirini yok etti ve saf enerjiye dönüştü. Yani kağıt üzerinde, evren boş olmalıydı. Halbuki öyle olmadı. Bir ‘irade’ yokluğu varlığa tercih etti. Henüz sırrını anlamadığımız bir ‘mekanizma’ devreye girdi ve evren var oldu. İnce ve hassas hesaplarla hareket eden milyarlarca yıldız ve gök sistemleri ile doldu. Sonra bütün güzellikleriyle hayat dolu canlılar yeryüzünde arzı endam etti. Teori diyor ki: ‘büyük patlamanın’ ardından çok çok kısa bir süre sonra ‘Higgs alanı’ denen bir alan yaratıldı ve buradan geçen parçacıklar kütlelerine kavuştu. Kainat ve uzay boşluğu ‘boş’ olmayıp, varlığa hayat sunan bir ‘alandan’ ibarettir.

Son açıklamalara göre Higgs’in teorileri gerçekleşmiş ve Higgs parçacığı gerçekten bulunmuşsa, o zaman şöyle diyebiliriz: Evren, büyük patlama ile oluşmuş bir enerji sistemidir. Tekil noktadan enerji, ya da daha doğru olarak ilahi gücün (kudret) kuvvet-enerji şeklinde görünüşü. ‘Higgs’ olarak fışkırmış ve aynı anda uzay-zaman yaratılmıştır. CERN’de yapılan deneyler sonucunda evrenin yaratılış anı bir anlamda laboratuar ortamında tekrarlanmış olmaktadır. Bu parçacığın ispatlanması kainat yap bozunun bilinmeyen parçasının bulunmuş olmasıdır.

CERN’de ulaşılan sonuçlara bir kere daha vurgu yapalım: Çekirdek kuvveti, diğer elektrik ve zayıf kuvvetle birleştirilmesi esnasında ortaya çıkması beklenen parçacıkların teşhis edilmesi. Bu deneyle artık çekirdeğin zerreleri olan proton/nötronları oluşturan ‘kuark’ denen parçacıklara ve onların derinliklerine nüfuz etmek. ‘Standart Model’e göre parçacıklarla etkileşime girerek, onlara kütle kazandıran Higgs bozonlarıdır; bunlar maddenin en küçük birimini veren parçacık olabilir. Bu parçacık, evrenin dolgu maddesi olduğu ve madde sınırının son taneciği kabul edilen ‘esir’ maddesine ışık tutabilir.  

 

Evren hakkında bilgimiz

CERN deneyinde ‘Higgs Bozonu’ denilen atomaltı parçacığın bulunması bilim tarihinde birçok bakımdan önem arzediyor. Biz sadece evrendeki ‘kayıp kütle’ ve ‘karanlık madde’ açısından önemini şöyle vurgu yapabiliriz: Bizim bildiğimiz madde ile evrenin sadece yüzde 4’ünü izah edebiliyoruz. Galaksilerden, güneşlerden, yıldızlardan oluşan bildiğimiz maddi evren, bütün evrenin sadece yüzde 4’üne karşılık geliyor. Düşünebiliyor musunuz; evrenin %96’sının ne olduğunu bilmiyoruz. Tüm bunlar perdenin arkasında daha nice âlemler ve keşifler bulunduğunu gösteriyor? Keşfettiğimiz-bildiğimiz âlem, sanki ceviz kabuğunun sadece dış kısmı. CERN’de Higgs Bozonu’nun bulunmasıyla doğrulanan ‘Standart Model’ teorisi, işte bu %4’lük evren bölümünü izah etmiş olacak ancak. Bununla birlikte, buradan yola çıkarak karanlık maddenin neden ibaret olduğuna dair ipuçları elde edebiliriz. Belki de esir maddesinin de…

 

Asıl sorumuz şu

Bildik %4’ün dışında evrende neler var? Evrenin neredeyse dörtte üçü, %74’ü ‘kara/karanlık enerji’ denen ‘tamamen belirsiz bir şey.’ Geri kalan, %22 ise ‘karanlık madde’dir. Karanlık madde ve enerjinin varlığı, sahip olduğu çekim gücüne dayanarak belirlenebiliyor. Karanlık madde ve enerji, uzaydaki görülebilir maddeden yapılmış galaksilerin pozisyonlarını kontrol eden dev bir kafes oluşturuyor, böylece galaksilerin dönerken parçalamalarını önlüyor!

‘Higgs’i keşfetmekle bilinen %4’lük maddenin kütlesinin kaynağına ulaşmış olacağız. Ama bu keşif karanlık maddeye de uzayı ve her tarafı dolduran tüm parçacıkların ondan yapıldığı ‘esir’ maddesinin de keşfine kapı açabilir ve evrenin %96’ını oluşturan ‘karanlık’lara ışık tutabilir.