Prof. Dr. İSKENDER ÖKSÜZ / Gazi Üniversitesi Öğretim Üyesi
4 Temmuz 2012 günü, Avrupa Çekirdek Araştırmaları Merkezi (CERN) sözcüsü Jon Incandela, Higgs Bosonu’nu tespit ettiklerini açıkladı. Tanrı Parçacığı’nı. Emin miydiler? Yüzde 99,99995 emindiler.
“Keşfettiklerini” diyemiyorum, teorik keşfin şerefi İngiliz parçacık fizikçisi Peter Higgs’e aittir ve teorik keşiften bu yana yarım asır geçmişti. Fakat bilimde esas deney ve gözlemle ispat edilmiş teoridir. En şık teori bile eğer deneyle sınanamıyorsa, ancak entelektüel değere sahiptir.
4 Temmuz 2012, bu yarım asırlık çabanın nihayet başarıya eriştiği gündü. Büyük Hadron Hızlandırıcısı’nın dedektörlerinde sürüp giden deneylerin yanılma payı gittikçe daralmış ve nihayet sonuçlar, üç milyonda bir hata ile Higgs’in yarım asır önce öngördüğü bosonun varlığına işaret etmişti.
Madde nedir? Bu sorunun cevabı, benim ortaokul- lise yıllarımda “uzayda yer kaplayan…” diye başlardı. Ne mantıklı bir cevap değil mi? Aradan yıllar geçti. Maddenin küçük parçalarını inceleyen bir dalı meslek seçtim. Hani mikro-kâinat denilen bölgeyi… Molekül, atom ve ondan da küçükleri. Bir noktada fark ettim ki – aa! Atomların yapı taşları elektron, proton ve nötronların hacmi yoktu. Küçük, kabili ihmal falan değil, hacım diye bir özellikleri yoktu. Madde uzayda yer falan kaplamıyordu. Bizim maddenin hacmi diye gözlediğimiz bu tanecikler arasındaki kuvvetlerden doğan netice ve histi.
Fakat gariplikler burada bitmiyordu. Kuantum mekaniğinin başlangıç ilkelerini öğrencilerime anlatırken onları ilk inandırmam gereken acayiplik, bir elektronun aynı anda iki yerde birden bulunabileceği idi. Aslında aynı anda her yerde bulunuyordu da biz alıştıra alıştıra anlatıyorduk bu işi. Önce iki yerde birden bulunacağına ikna ediyorduk.
Bu derslerimden en aklımda kalanı, 1970’lerde Bolu’da, Diyanet İşleri Başkanlığı’nın eğitim seminerindeki konuşmamdır. Teşkilat, il müftüleri için bir eğitim programı tertiplemiş ve bilimde olup bitenlerle ilgili dersler de koymuştu. Bir elektronun aynı anda iki yerde bulunabileceğini de kapsayan mutat nutkumdan sonra, müftü öğrencilerimden biri yanıma geldi. Aksakallı, diğerlerinin de hürmet ettiği, hani “nur yüzlü” ifadesine tam uyan, pırıl pırıl bir zattı. Sevgiyle, “Evlâdım”, dedi, “Allah senden razı olsun. Bir taraftan cennetin kapısını Rıdvan bekler derlerdi, bir taraftan da cennetin yedi kapısı vardır diye okurduk. Ben de ömrüm boyu bir tek Rıdvan cennetin yedi kapısını birden nasıl bekler diye merak eder dururdum. Sen anlatınca anladım”
Bundan aşağı yukarı yüz yıl önce, yirminci asrın başında, bilim, çok küçük taneciklerin evrenine, önce atom ve moleküllere, sonra onların yapı taşlarına, sonra da o yapı taşlarının yapı taşlarına indi. Diğer uçta da çok büyük kütle ve hızların evrenine, yıldızlar, galaksiler, kara deliklerin dünyasına uzandı. Bunlara sırasıyla mikro kozmos (küçük kâinat) ve makro kozmos (büyük kâinat) demek âdettir.
İki uçta da mantığımızın kabul edemeyeceği gerçeklerle karşılaştık. İşte elektron gibi taneciklerin aynı anda birçok yerde bulunabilmesi, hacimsiz madde mikro evrendeki mantık dışılıklardır. Makro evren hiç geri kalmaz. Orada, hiçbir şeyin ışıktan hızlı gidemeyeceğini, ışık hızına yaklaştıkça boyların kısalacağını, kütlelerin artacağını ve en heyecanlısı, zamanın yavaşlayacağını öğrendik. Peki, bizim mantığımız, “aklıselim”imiz, “sağduyu”muz?
Meğer sağduyumuza sadece ve sadece bizim kendi boyutumuzdaki evren uyuyormuş. Çok küçük ve çok büyüklerin evreni aklıselim dışı imiş! Aslında bu izah, gerçeğin ters yüz edilmiş hâli. Evrene kendi doğru bildiklerimizden bakışın sonucu. Hani oryantalizm gibi bir nevi ben-merkezcilik. Doğrusu şu: Bizim “mantık”, “aklıselim”, vs. dediğimiz, ispatlayamayacağımız, fakat doğruluğundan şüphe etmediğimiz şeyler. Meselâ kütlenin değişmezliği, zamanın her yerde aynı hızda akması, bir şeyin aynı anda ancak tek yerde bulunabilirliği… Bunların hepsi bizim hayat tecrübemizden edindiğimiz kesin kanaatler. Bebekliğimizden beri elimizden bıraktığımız topun yere düştüğünü görüyoruz. Bininci tecrübede de artık düşeceğinden şüphe etmiyoruz. Fakat elektronların dünyasında böyle kurallar yok. Yıldızların dünyasında da…
Makro ve mikro evrenler
Makro ve mikro evrenlere açıldıkça aklıselime, mantığa aykırı buluşlar beklenmelidir. Çünkü bizim aklıselimimiz, mantığımız, kendi boyutlarımızdan edindiğimiz alışkanlıkların toplamıdır. Mikro ve makro evren bu alışkanlıklara uymak zorunda değildir; uymamaktadır.
1930 yılına gelindiğinde fizikteki devrimler tamamlanmış gibiydi. Mikro evren için kuantum teorisi, makro evren için de özel ve genel izafiyet teorileri. Birincisinde Schrödinger (kedisi ile meşhur olan), Dirac, Heizenberg gibi imzalar vardı. İki izafiyette de Einstein. Şimdi sıra üç ayrı teori gibi duran bu buluşları (kuantum, özel ve genel izafiyeti) tek bir teori altında birleştirmekteydi. Teorinin kendisi yoktu ama ismi vardı: Birleşik Alan Teorisi. Daha iddialı isimler de verildi: “Herşeyin Teorisi!”
“Herşeyin Teorisi” bulunamadı ama bilinen temel taneciklerin ilişkisini açıklayan ve bilinen dört kuvvetten üçünü tek bir teori altında birleştiren bir kurguya ulaşıldı. Buna Standart Model dediler. “Herşeyin Teorisi” değildi ama o yönde atılmış bir adımdı. Standart Model gözlemlere tam uyuyordu. Ancak teorinin öngördüğü bir tanecik deneyle teyit edilmemişti: Higgs Bosonu.
Niçin Higgs? İngiliz fizikçi Higgs tarafından teorik olarak öngörüldüğü için. Niçin Boson? Bizim orta karar dünyamızda bulunmayan, fakat mikro evrende çok önem taşıyan bir özellik taneciklerin spinidir. “Spin” günlük dilde, bir şeyin kendi etrafında dönmesine denir. Meselâ çamaşır makinelerinde devir hızına çok önem veririz ya… İşte o devire de bazı dillerde “spin” denir. Topacın dönüşüne de… Spin denilen özellik ilk gözlendiğinde bunu temel parçacıkların kendi etrafında dönüşü sandılar ve bu ismi verdiler. Fakat… Hacmi olmayan bir şey kendi etrafında nasıl döner ki? Zaten spin’in temel bir özellik olduğu ve her partikülün ya ½ yahut da 1 spin değerine sahip olduğu ortaya çıktı. ½ değerine sahip olan taneciklere Fermion, 1 değerine sahip olanlara da Boson diyoruz. Birinci isim, İtalyan fizikçi Enrico Fermi, ikincisi ise Hinti Fizikçi Satyendra Nath Bose’nin şerefine verilmiş.
Tahmin etmişsinizdir Higgs Bosonu’nun spini 1 değerine sahiptir. Peki elli yıl önce öngörüldüğüne göre niçin bugüne kadar gözleyememişiz? Çünkü bu önemli parçacığın ömrü bir nanosaniyeyinin küçük bir kesri kadar. Nanosaniye, saniyenin milyarda biri demek.
O zaman? O zaman, Higgs Bosonu’nun kendisini değil de kısacık ömrünü tamamlayıp dağıldığında arkada bıraktığı enkazı gözleyebiliriz. Bu enkazda neler bulunacağını hesaplayabiliyoruz. Şimdi iş bol Higgs Bosonu yapıp sonra enkazı eşelemeye kalıyor.
Teorik tanecik fizikçilerinin deneyci arkadaşları yüksek enerji fizikçileridir. Bunlar eskiden beri, çarpıştırabilecekleri bütün tanecikleri çarpıştırıp parçaları inceleyemeye alışıktırlar. Daha 1910’da Lord Rutherford, bir altın varaka alfa tanecikleri fırlatarak atom çekirdeğini keşfetmişti.
Rutherford’tan sonra gelenler, gittikçe daha hızlı çarpışmalar yaptılar. Atom altı parçacıkları, sonra onların da altındaki parçacıkları hep vurup kırıp keşfettiler. Bu vurup kırmaların sonuçları her zaman bizim “aklı selim”imizin gösterdiği gibi olmuyor… Biz, bir şey kırıldığında, parçaların, bütünden küçük olmasını bekleriz. Bekleye duralım. Higgs Bosonu denemesinde iki proton çarpıştırılıyor. Ve ortaya çıkması beklenen Higgs Bosonu, 124 proton kütlesine sahip!
Nasıl oluyor? İzafiyetle. İzafiyet teorisi, hızlanan maddenin kütlesinin büyüyeceğini gösteriyor. İki proton hızlandırıcıda o kadar hızlanıyor ki, kütleler yüzlerce kez büyüyor. İsterseniz başka türlü izah edelim. O kadar büyük enerjilere hızlandırılıyorlar ki, çarpışınca bu enerji kütleye dönüveriyor. (Cebirden dehşete kapılmayanlar: E = mc2 ‘dir ya. İsterseniz m= E / c2 diye yazın. Ne kadar E, o kadar m. c ışık hızıdır ve sabittir.)
Atom hesaplarında eV diye kısaltılan “elektron volt” enerji birimini kullanırız. Beygir gücü kullanacak değiliz ya… Bir protonun, yani çarpıştırılan taneciklerin durdukları yerdeki kütlesi 1 GeV kadardır. Buradaki G, belki tahmin ettiniz “giga”nın, yani milyarın ismi. Hani gigabit, gigabyte’taki gibi. Kütleyi burada enerji ile ölçüyoruz, ikisi bir birine dönüştüğü için. İşte Higgs Bosonu 124 GeV.
‘Tanrı’nın bütün parçacıkları’
Bütün bunları becerebilmemiz için hızlandırıcının TeV mertebesinde hızlandırma yapabilmesi lâzım. Tera- elektronvolt. Tera, trilyon demek! İşte bu enerjiler protonların hızını ışık hızına çok yakın kılıyor. Kütlelerini de yüzlerce kez büyütüyor.
Bu zahmete enkazı incelemek için girmiştik. O da pek kolay değil. Çünkü bu kadar şiddetli çarpışmalardan oraya sadece Higgs Bosonları değil daha enva-i türlü parçacık ve enkaz çıkıyor. Higgs olmayan enkaza fondaki gürültü diyoruz. Biz araştırmamızı ancak bu enkaz içinde, istatistik kullanarak yapabiliyor ve ne boyda bir kütle parçalanırsa geriye ne kalır diye araştırıyoruz. Gerçekten de 124 GeV civarında bir tepe oluşuyor. İşte, deney tekrarlandıkça, hassaslaştıkça, bu tepenin tesadüfen oluşma ihtimali azalıyor, nihayet üç milyonda bire iniyor. Ve Jon Incandela çıkıp, “yüzde 99,99995 ihtimalle Higgs Bosonu’nu tespit ettik” diyor.
Peki “Tanrı Parçacığı” adı nereden geliyor? 1990’larda ABD’de Higgs Bosonu’nu belirleyecek bir hızlandırma projesi başlatıldı. Süperiletken Süper Çarpıştırıcı (Superconducting Super Collider- SSC) adı verilen, Dallas’ın güneyinde kurulacak bu dev cihazın bütçesi 11 Gigadolara çıkınca ABD Kongresi projeyi durdurdu… Daha önce böyle dev bir proje sayesinde nötrinoları gözleyerek Nobel Ödülü almış fizikçi Profesör Lederman da bu iptale çok kızdı. Madem bulamayacağız, bari kitabını yazalım diye düşündü. Öfkeliydi, kitabın ismini “Tanrının Belası Parçacık” koymak istedi. Yayınevi, “Profesör Lederman, ayıp olmaz mı?” dedi ve son anda kitabın adını, “Tanrı Parçacığı: Evren cevapsa soru neydi?” diye değiştirdiler ve öyle yayınladılar.
Böyle ancak devletlerin gerçekleştirebilecekleri projelere “Büyük Bilim” deniyor. ABD’nin havlu attığı SSC de, CERN’de 27 kilometrelik, iki ülkeye yayılan hızlandırıcıya da. Bu ifadeyi ilk kez, Yale’ın müteveffa Bilim Tarihçisi Derek Price, “Küçük Bilim, Büyük Bilim” kitabında kullanmıştı ve dünya tarihinde ilk Büyük Bilim olarak 1420’lerdeki Uluğ Bey rasathanesini vermişti. Bu günlerde İnternet köyü Hıristiyanların laf atmalarıyla çalkalanıyor: “Ateistler, ne haber?”, “Tanrı’yı inkâr edenler, şimdi ne yapacaksınız bakalım!”. Ateistler de, haklı olarak, “ne alakası var” diyorlar.
Bilmezler ki bizde bütün parçalar Tanrı Parçacığı’dır.
Eskişehir Türk Ocağı
