CERN – LHC Deneyi

CERN – LHC Deneyi

Evrenin,Büyük Patlamadan bu yana geçirdiği evreler -ilk anlar hariç- büyük oranda bilinmektedir. Bigbang’in ardından yaşanan Planck zamanında(ilk 10^-43 saniye-yani yaklaşık saniyenin katrilyonda birinin katrilyonda birinin katrilyonda biri kadar bir süre.) ne olduğu şimdilik bilinmemektedir. Kuantum teorisi ve genel görecelilik bu kadar kısa sürelerde olanları açıklayamamaktadır. Sicim teorisi ya da bulunacak yeni teoriler Planck zamanını anlamamızı sağlayabilir. CERN-LHC deneyi Planck zamanına uzanmayı değil, bundan (küçük ölçekte düşündüğümüzde) çok daha sonrasını laboratuar şartlarında oluşturmayı hedeflemektedir.

Avrupa Nükleer Araştırma Merkezinde ( CERN) , Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (Large Hadron Collider: LHC) ile evrenin ilk anlarına yapılan yolculukta birçok bilinmeyen açıklığa kavuşmuş olacak. Bu deney bir anlamda bebek evrenin fotoğrafını çekmek anlamına gelecek. Bigbag anından saniyenin milyarda biri kadar sonrasının fotoğrafı evreni anlamamıza ışık tutacak.

Hadron:“Kuark”lardan oluşan parçacıkların genel adıdır. Hadronlar kendi içinde iki guruba ayrılır. Üç Kuarktan oluşanlar Baryon, iki Kuarktan oluşanlar Mezon olarak adlandırılır. Proton ve Nötronlar üçerli kuarktan oluştukları için Baryon gurubunda yer alırlar.

Uzunluğu 27 km olan daire şeklindeki tünellerde proton demetleri ters yönde hızlandırılarak ışık hızının % 99,9 una çıkarılıp kafa kafaya çarpıştırılacak. Saniyede 800 milyon fazla çarpışmanın olacağı hesaplanan deneylerde, Protonların çarpışmasından ortaya çıkacak enkaz incelenerek evrenin ilk anları hakkında bilgi edinilecek. Protonlar aşamalı olarak hızlandırılıp ışık hızına yakın hıza ulaştığında(%99,9) her protonun enerjisi 7 TeV olacağından çarpışan iki protonun toplam enerjisi 14 Tev olacak.(1 TeV:1 trilyon elektron volt)

Çarpışma ile14 TeV proton enerjisinden, başka parçacıklarla birlikte Higgs bozonu adlı parçacığın ortaya çıkması bekleniyor. Kuramsal olarak öngörülen Higgs bozonu yapılan deneylerde ortaya çıkarsa temel sorulardan birinin cevabı bulunmuş olacak. Aslında başka sürprizlerde bekleniyor. Higgs bozonundan dışında öngörülmeyen başka parçacıklar,egzotik parçacıklar da gözlenebilir. Bu da fizikte yeni ufukların açılması demektir. Bu deneyler aynı zamanda standart modelin sınanması anlamına geliyor. Standart model ya daha da güçlenecek veya zayıflayarak çıkacaktır

Standart Model: Bildiğimiz temel parçacıkları ve temel kuvvetleri açıklayan modeldir.Bugün en geçerli modeldir.

Temel parçacıklar: Leptonlar(elektron ailesi),kuarklar ve bunların oluşturduğu diğer parçacıklar.(Proton, nötron gibi).Standart modelde parçacıklar noktasal olarak düşünülür.(Çok küçük kürecikler gibi).

Sicim teorisinde parçacıklar boşlukta,değişik şekillerde titreşen küçük sicimler olarak düşünülür.(10^-33 m boyutlarında).Sicim kuramı ek boyutlar öngörmektedir.

Standart model Temel parçacıklarla birlikte kuvvet taşıyıcı parçacıkları da açıklar. Bunlar gluon ,bozon ve fotonlardır.
Kuvvet taşıyıcı parçacıklar Temel kuvvetlerden sorumludur..

Elektromanyetik kuvvetten fotonlar, Güçlü çekirdek kuvvetinden gluonlar ve zayıf çekirdek kuvvetinden bozonlar sorumludur.Standart model,kütle çekim kuvvetini ve ondan sorumlu olduğu düşünülen ama henüz gözlenemeyen graviton adlı parçacığı açıklayamamaktadır

Higgs bozonu nedir, neden bu kadar önemlidir?

Higgs bozonunun önemi parçacıklara kütle kazandırdığının düşünülmesi. Higgs bozonu bulunursa parçacıkların(maddenin ) nasıl kütle kazandığı anlaşılmış olacak. Evrenin her tarafını doldurduğu düşünülen bu parçacığın, oluşturduğu alan ile içinden geçen parçacıklara kütle kazandırdığı düşünülmektedir. Aslında Higgs bozonunu bir parçacık gibi değil, kütle çekim alanı, elektromanyetik alan gibi bir alan olarak düşünmek gerekir. Bu alanda (denizde) hareket eden parçacıkların alana gösterdiği direnç (etkileşim) kütle olarak düşünülmektedir.

Toplam 10 yıl sürecek deneylerde sadece Higgs bozonunun gözlenmesi hedeflenmiyor.
Bu deneyin dört temel hedefi var.

1-Higgs Bozonunun varlığı: Higgs bozonu ile Maddenin kütle kazandığı doğrulanacak.Higgs bozonunun gözlenememesi durumunda ya model sorgulanacak ya da daha büyük hızlandırıcıların devreye girmesi gerekecek.

2-Süpersimetrinin sırrı: Süpersimetri kuramı, her fermiyon(bildiğimiz madde parçacıkları) parçacık için, bozon nitelikli bir "süperikiz" öngörüyor. Örneğin, bir kuarkın süperikizi skuark (s-kuark),elektronunki, selektron, nötrinonunki nötralino vb. Ve tabii bozonlar için de fermiyon süper ikizler gerekli. Foton için fotino, gluon için gluino vb. Süpersimetri kuramının öngörüleri doğrulanırsa, daha sonra kütle çekiminin de katılmasıyla, evrendeki tüm etkileşimleri açıklayan, genel ve tek bir "Her Şeyin Kuramı"nı elde etmenin yolu açılmış olacak. Süpersimetri, bildiğimiz dört boyut (üç uzay ve bir zaman boyutu) dışında çok küçük ölçeklerde birbirlerinin üzerine kıvrılmış ek boyutlar öngören kuramdır.

Herşeyin kuramı:Tüm kuvvetlerin birleştirilmesi.Kütle çekim kuvveti,elektromanyetik kuvvet,zayıf çekirdek kuvveti ve güçlü çekirdek kuvvetinin birleştirilmesi “Her Şeyin Kuramı-Theory of everything:TEO” nın oluşturulmasını sağlayacak.

[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.]

3-Madde ve anti maddeyi anlamak:
Evrenin başlangıcında madde ve anti maddenin aynı oranda oluştuğu varsayılıyor. Maddenin anti maddeye nasıl ve neden üstün geldiğinin cevabı aranacak.

4-Büyük patlamadan hemen sonra ortaya çıkan şartları yeniden oluşturmak:
İlk anlarda madde, kuark ve gluonlardan oluşan bir çeşit “yoğun ve sıcak çorba” olarak ortaya çıktı. Çorba soğuyup yoğunlaşırken, kuarklar; proton, nötron ve diğer parçacıkları oluşturdu. LHC, protonları birbirleriyle çarpıştırarak bir anlık da olsa, Güneş çekirdeğindekinden binlerce kat daha yüksek sıcaklık elde etmeye çalışacak. Bu çarpışmalar sırasında kuarklar ortaya çıkacak. Serbest kalan kuarkların maddeyi oluşturmak için ne şekilde ve nasıl birleştiklerini gözlemleyebilecek.

10 yıllık süreçte ATLAS, CMS ,ALICE ve LHC_b (b:bottom(alt) kuarkla ilgili) adlı dedektörlerle yapılan deneyler yukarıda belirtilen hedeflere ulaşılmasını sağlayacak.

Dedektörlerin içi ve çarpıştırılan parçacıkların oluşturduğu enkaz.

[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.]

Bunlardan ATLAS ve CMS, Higgs bozonu ve süpersimetri parçacıklarını araştırırken, LHC-b adlı üçüncü bir detektör, madde ve karşı-madde arasındaki farkı araştıracak. ALICE adlı detektörse, temel yapıtaşları olan kuarklar ve bunları bağlayan gluon adlı kuvvet taşıyıcı sanal parçacıkların ilk kez proton ve nötron gibi parçacıklar içinde bağlı olmadan serbestçe dolaştığı, “kuark-gluon plazması” denen yoğun madde türünü araştıracak. Katı, sıvı ve gaz dışında “maddenin 4. hali” diye de adlandırılan plazmanın, büyük patlamanın ilk anlarındaki yüksek sıcaklıkta var olabildiği düşünülüyor.

CERN deki LHC parçacık hızlandırıcısı.

[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.]

anlamadım bişe