Higgs Bozonunun Keşfi Üzerine Yeni Bir Dönem
Higgs bozonunun keşfedilmesinin üzerinden tam on yıl geçtikten sonra, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), evrenin işleyişine dair daha fazla gizemi gün yüzüne çıkarmak için benzeri görülmemiş enerji seviyelerinde protonları çarpıştırmaya hazırlanıyor. Dünyanın en büyük ve en güçlü parçacık çarpıştırıcısı, üçüncü çalışma dönemine geçmeden önce yapılan yükseltmeler nedeniyle verilen üç yıllık bir aradan sonra Nisan ayında yeniden faaliyete geçti.
Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü (CERN), geçtiğimiz hafta düzenlediği basın toplantısında, Salı gününden itibaren 13,6 trilyon elektronvoltluk rekor bir enerji seviyesinde yaklaşık dört yıl boyunca kesintisiz çalışmayı hedeflediklerini duyurdu. Bu süreçte, İsviçre-Fransa sınırının 100 metre derinliğinde bulunan 27 kilometrelik halka etrafında, neredeyse ışık hızında zıt yönlerde iki proton demeti (bir atomun çekirdeğindeki parçacıklar) çarpıştırılacak.
Bu çarpışmalar, karanlık maddeyi, karanlık enerjiyi ve diğer temel fiziksel gizemleri araştırmak için artırılmış bu gücü kullanarak yapılan ATLAS, CMS, ALICE ve LHCb gibi çeşitli deneylerin bir parçası olacak. Bu deneylerin her biri, binlerce bilim insanı tarafından titizlikle kaydedilecek ve analiz edilecek.
CERN’in hızlandırıcı ve teknoloji başkanı Mike Lamont, ATLAS ve CMS deneyleri için “saniyede 1,6 milyar proton-proton çarpışması sağlamayı hedefliyoruz” dedi. Ayrıca, çarpışma oranını artırmak amacıyla proton ışınlarının kalınlığının 10 mikrondan daha az olacak şekilde daraltılacağını da sözlerine ekledi. Bu yeni enerji düzeyi, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın ilk olarak 4 Temmuz 2012’de gözlemlediği Higgs bozonuna dair daha derinlemesine araştırmalar yapılmasına olanak tanıyacak.
Higgs bozonunun keşfi, kısmen bozonun, maddeyi oluşturan temel parçacıkların ve onları yöneten kuvvetlerin ana akım teorisi olan Standart Model’e uygunluğundan dolayı fizikte büyük bir devrim yarattı. Ancak, bazı yeni bulgular Standart Model hakkında soruları gündeme getirdi ve bu güncellenmiş çarpıştırıcı, Higgs bozonunu daha kapsamlı bir şekilde inceleme fırsatı sunacak.
Higgs bozonunun keşfini on yıl önce ilk kez açıklayan CERN genel müdürü Fabiola Gianotti, “Higgs bozonu, günümüzde temel fizikteki en derin açık sorulardan bazıları ile doğrudan ilişkilidir” diyor. Çarpıştırıcının bozonu keşfeden ilk testine kıyasla, bu sefer 20 kat daha fazla çarpışma olacağı öngörülüyor. Lamont, “Bu, yeni keşiflerin kapısını açan önemli bir artış” ifadesini kullanıyor.
CERN’in araştırma ve bilgi işlem başkanı Joachim Mnich, bozon hakkında daha fazla bilgi edinmenin mümkün olduğuna dikkat çekiyor: “Higgs bozonu gerçekten temel bir parçacık mı yoksa bir bileşik mi? Var olan tek Higgs benzeri parçacık mı yoksa başka parçacıklar da mevcut mu?” Geçmişteki deneyler, Higgs bozonunun kütlesinin yanı sıra Standart Model tarafından tahmin edilen tetraquark gibi 60’tan fazla bileşik parçacığı da belirlemişti.
Ancak CERN’in teorik fizik bölümünün başkanı Gian Giudice, parçacıkları gözlemlemenin işin sadece bir parçası olduğunu vurguluyor: “Parçacık fiziği sadece nasıl olduğunu anlamak istemez; amacımız nedenini anlamaktır.” Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın dokuz deneyinden biri olan ALICE, Büyük Patlama’dan sonraki ilk 10 mikrosaniyede var olan maddeyi araştırırken, LHCf ise kozmik ışınları simüle etmek için çarpışmaları kullanıyor.
Bu çalışmadan sonra, çarpıştırıcı 2029 yılında Yüksek Parlaklıklı LHC olarak geri dönecek ve tespit edilebilir olayların sayısını 10 kat artıracak. Bilim insanları, 100 trilyon elektron voltluk enerjilere ulaşmayı hedefleyen 100 kilometrelik bir halka olan Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı’nı planlama aşamasındalar. Ancak şimdilik, fizikçiler Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın üçüncü çalışma döneminin sonuçlarını büyük bir heyecanla bekliyorlar. CERN, bu konuda “Yeni bir fizik sezonu başlıyor” diyor.
