CERN: Bilmeniz Gereken Her şey

Organizasyon, Evrenin neyden yapıldığını ve nasıl çalıştığını ortaya çıkarmayı amaçlıyor.



Fransızca kısaltması CERN olarak bilinen, Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü, dünyanın en büyük parçacık fiziği laboratuvarıdır. İsviçre, Cenevre'nin hemen dışında, savaş sonrası Avrupa'nın ilk ortak girişimlerinden biri olarak, kıtadan Amerika'ya giden yetenekli bilim adamlarının 'beyin göçünü' durdurmak amacıyla 1954'te kuruldu.


Bugün, 100'den fazla ülkeden 10.000'den fazla bilim insanı, şimdiye kadar yaratılmış en büyük ve en karmaşık bilimsel araçlardan bazılarını içeren tesislerini kullanmak için her yıl kendilerini CERN'de buluyor. Amaçları: Evrenin neyden yapıldığını ve davranışını belirleyen fizik yasalarını bulmak.


CERN'de hangi keşifler yapıldı?


Öne çıkan olaylar arasında, 1983 yılında W ve Z bozonları adı verilen ve daha sonra Nobel Fizik Ödülü'ne layık görülen bir çift temel parçacığın keşfi yer alıyor.


İngiliz bilgisayar bilimcisi Tim Berners-Lee, 1989'da CERN'de bilgisayarların birbirleriyle konuşması için hiper metin aktarım protokolü (HTTP) adı verilen bir yol geliştirerek World Wide Web'in icat edilmesine yardımcı oldu.


1995 yılında, CERN bilim adamları, hidrojenin antimadde karşılığı olan antihidrojenin atomlarını yaratan ilk kişilerdi. 2000 yılında, maddenin yeni bir halini keşfettiler: Kuark-gluon plazması adı verilen sıcak, yoğun, parçacık çorbası.

Ve Higgs bozonu ilk kez 2012'de CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda (LHC) gözlemlendi ve kaşiflerine Nobel Ödülü kazandırdı.



Bu iz, CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) üzerindeki CMS dedektörü için modellenen simüle edilmiş verilerin bir örneğidir. Higgs bozonu, 14 TeV'de iki protonun çarpışmasında üretilir ve detektör tarafından emilmeyen bir tür ağır elektron olan dört müon'a hızla bozunur. Çarpışmanın diğer ürünlerinin izleri çizgilerle gösterilir ve dedektörde biriken enerji mavi ile gösterilir.


Büyük Hadron Çarpıştırıcısı nedir ve nasıl çalışır?


LHC, dünyanın en güçlü parçacık hızlandırıcısıdır: Fizikçilerin ne olduğunu görmek için çok küçük atom altı parçacıkları son derece yüksek hızlarda bir araya getirmek için kullandıkları dev bir makine.


Parçacık çarpışmaları, Evrenin doğduğu Büyük Patlama'dan birkaç dakika sonra var olan koşulları saniyenin çok küçük bir bölümü için yeniden yaratır. Fizikçiler, bu çarpışmaların enkazını inceleyerek, maddenin neyden yapıldığı ve parçacıkların kütlelerini nasıl aldıkları gibi gizemleri çözmeye çalışırlar.


2008 yılında tamamlanan LHC, öncelikle parçacık fiziğinin Standart Modelini test etmek için inşa edildi. 1970'lerden bu çılgınca başarılı teori, 17 temel parçacık ile Evrenin dört temel kuvvetinden üçü arasındaki etkileşimleri tanımlar: Elektromanyetizma, güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet, yer çekimi.



Bir mühendis, bakım çalışmaları sırasında CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) tünelindeki Kompakt Müon Solenoidi (CMS) dedektör tertibatı üzerinde çalışıyor


Makine, yaklaşık 27 kilometre uzunluğunda dairesel bir tünelde, Cenevre yakınlarındaki Fransa-İsviçre sınırının derinliklerine gömüldü. Halka etrafında zıt yönlerde iki parçacık demetini (genellikle protonlar) yönlendirmek için 1.000'den fazla 35 tonluk süper iletken dipol mıknatıs (-271.3°C'ye soğutulmuş – dış uzaydan daha soğuk!) kullanır. Protonlar 27 kilometrelik halkanın etrafında neredeyse ışık hızında yarışıyor ve saniyede 11.000'den fazla tur tamamlıyor.


Halkanın etrafındaki dört noktada, iki karşıt kiriş, yolları kesişecek şekilde yönlendirilir. Işınların kesiştiği yerde, içlerindeki protonlar birbirine çarpar ve daha küçük parçacıklara bölünür. Çarpışmalarda üretilen parçacıkların çoğu oldukça kararsızdır ve neredeyse anında daha kararlı biçimlere bozunur.


Yedi devasa dedektör, bu inanılmaz derecede nadir parçacıklar hakkında kısa bir süre parıldayarak varlıklarını sürdürürken ilgili verileri yakalamak için dört çarpışma bölgesinin etrafına inşa edilmiştir.


Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), dünyanın en büyük ve en güçlü parçacık hızlandırıcısıdır. Yol boyunca parçacıkların enerjisini artırmak için bir dizi hızlandırıcı yapıya sahip 27 kilometrelik bir süper iletken mıknatıs halkasından oluşur.


LHC neden kapatıldı ve tekrar çalışacak mı?


LHC ilk olarak Eylül 2008'de devreye alındı ​​ve en az yirmi yıl boyunca çalışması planlandı. Plan, bilim adamlarının ekipmana erişebilmeleri, onarımlar yapabilmeleri ve daha yüksek enerji seviyelerinde çalışmasına izin veren yükseltmeler yapabilmeleri için makinenin kapatıldığı, uzun süreli kapatma içerir, bu da sonraki çalışma sırasında daha fazla potansiyel keşif anlamına gelir.


En son uzun süreli kapatma (LS2) 2019'da başladı ve 22 Nisan 2022'de LHC, üç yıllık bakım çalışması ve yükseltmelerden sonra yeniden başlatıldı ve protonların bir kez daha çarpışmasına izin verildi.


CERN'i gelecekte neler bekliyor?


ATLAS Deneyinde Standart Model araştırmalarını koordine etmekten sorumlu fizikçi Dr. Monica Dunford, "Bu sonraki çalıştırmada, 2. Turun sonunda sahip olduğumuz toplam parlaklığı kabaca iki katına çıkarmayı bekliyoruz" diyor. Parlaklık, fizikçilerin parçacık ışınlarının yoğunluğunu nasıl tanımladığıdır. Parlaklığı iki katına çıkarmak, parçacıkların çarpışma olasılığını iki katına çıkarır.


CERN'deki ATLAS dedektörü


Şu anda 2026-2028 için planlanan bir sonraki uzun kapanıştan sonra işler gerçekten heyecanlanmaya başlayabilir. Bu süre boyunca, LHC o kadar yoğun bir şekilde yükseltilecektir ki, yeni bir adı garanti eder: Yüksek Parlaklıklı LHC (HL-LHC). 20 yılı aşkın bir süredir çalışan makine, bugüne kadar üretilenlerden yaklaşık 30 kat daha fazla parlaklık üretecek ve fizikçilerin Standart Modelin sınırlarını zorlamasına izin verecek.


Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı


Ve yeni fizik arayışı burada bitmiyor. Önerilen yeni bir çarpıştırıcı - Future Circular Collider (FCC) - LHC'yi cüce edecek. Dunford, "Bu şu anda gerçekten sadece bir kavram, ancak nihayetinde bu, 100 kilometre civarında olacak çok daha güçlü bir çarpıştırıcı olurdu" diyor.

"LHC halkası temel olarak FCC için güçlendirici halka olacaktır!"


Kaynak: https://www.sciencefocus.com/science/cern/