Dünyanın son bir aydır konuştuğu CERN deneyinde çalışan Doç. Ali Murat Güler, deneyin ne olduğunu anlatıyor ve gelecek 10 yılda evrenle ilgili birçok sorunun bu deney sayesinde cevaplanacağını söylüyor.

ALİ MURAT GÜLER / Doç. Dr. ODTÜ Fizik Bölümü

Dünya’nın gözü kulağı 10 Eylül’de Avrupa Nükleer Araştırma Merkezin’e (CERN) çevrilmiş, proton demetinin akıbetini merak ediyordu. İnsanoğlunu yapmış olduğu en karmaşık ve büyük makinenin bu önemli testten alnının akıyla çıkıp çıkmaması dünyanın gündemine oturmuştu. Nasıl oturmasın ki? Yapımına milyar dolarlar harcanan makinenin dünyayı yok edeceği ciddi ciddi konuşulur, inanılır olmuştu. Tabi ki korkulan olmadı Büyük Hadron Çarpıştırıcı (Large Hadron Collider, LHC) bu önemli aşamayı başarıyla tamamladı. Proton demeti hızlandırıcı içinde zafer turları atarak bu önemli günün tarihe geçmesini sağladı. Aslında işin en zor aşamaları günler öncesinden tamamlanmıştı. Yapılan binlerce testin sonucunda, makinenin 10 Eylül’de çalışmaya bağlıyacağı 25 Ağustos’ta ilan edildi. 10 Eylül sabahı başta hızlandırıcı grubunun lideri Lyn Evans ve ekibi, CERN kontrol odasında hummalı bir çalışmaya koyulmuşlardı. Bir kaç küçük problemden sonra, nihayet protonlar yerel saatle 10 gibi LHC’de görünmeye başladı. Önce kısa turlar atan proton demeti, sistem hazır olunca LHC’de tam turlar atmaya başladı. Bu turlar önce saat yönünde gerçekleşti. Akşam saatlerinde de saatin tersi yönünde turlar atan proton demeti, LHC’nin yeni fizik keşifleri için hazır olduğunu tüm dünyaya ilan etti. Parçacık fiziği açısından, bu olayı, yeni bir dönemin başlangıcı diye düşünebiliriz. Gelecek 10 yıl içerisinde evrenin işleyişiyle ilgili birçok sorunun cevabını LHC’de bulabileceğiz.

Sivrisinek enerjisi kadar

Bu kadar karmaşık makinenin çalıştırılmasını bir düğmeye basarak yapmanın mümkün olduğunu düşünüyorsanız çok yanılıyorsunuz. Binlerce parçanın birbiriyle uyumlu ve aynı-anda çalışmasını sağlamak ancak binlerce testin başarıyla gerçekleşmesi sonucunda olabilir. 10 bine yakın süperiletken mıknatıs zorlu testlerden geçirildikten sonra LHC tüneline yerleştirilse de, önemli olan onların uyumlu çalışmasını sağlamak. Çünkü LHC’de yapılan aslında bir toplu iğne büyüklüğündeki proton demetini, 50 milimetrelik bir tüp içerisinde 27 km boyunca milyonlarca kez döndürmek.

Bu toplu iğne, tüpün duvarlarına çarpmamalı ya da başını alıp tüpten çıkamamalıdır. Böyle bir durumda milyonlarca dolarlık mıknatıslar zarar görebilir. Sonunda da bu önemli projenin gecikmesine neden olabilir. Dolası ile projenin her aşaması çok dikkatli geçilmek zorunda. Bu ilk denemede hızlandırılan topaklardaki protonların sayısı ve enerjisi düşük tutuldu. Bir sonraki aşamada, proton demetlerinin aynı anda iki ayrı halkada döndürülmesi test edilecek. Sonrasında, proton demetlerinin enerjileri kademe kademe yükseltilerek 5 TeV (yaklaşık bir sivrisineğin uçarken harcadığı enerjiye eşit) çıkarılacak. 2008 yılı için planlanan son aşama ise zıt yönde hareket eden proton çiftlerini 5 TeV’lik enerjiyle çarpıştırmak.

Her şey yolunda giderse, bu çarpışmanın 21 Ekim’de yapılması planlanıyor. Hızlandırıcının ve detektörlerin hassas ayarlarının yapılmasından sonra protonlar, kütle referans sisteminde en sonunda bu deneyde ulaşılacak maksimum enerji olan 14 TeV’de çarpışacaklar. Bu maksimum enerjideki çarpışmalar 2009’da gerçekleşecek ve 10 yıl boyunca sürecek.

Uzun ince bir yol!

Oluşan etkileşimleri görüntülemek bir anlamda fotoğraflarını çekmek için büyük algılayıcılar kullanmaktadır. Bu algılayıcılar yaklaşık Eyfel kulesi ağırlığında (ATLAS detektörünün ağırlığı 7000 ton) ve bir apartman büyüklüğündedir. (CMS detektörünün hacmi 5,000 m3 dür). Bu büyük ve karmaşık yapılar, etkileşim sonunda oluşan parçacıkların yönlerini, momentumlarını ve enerjilerini belirlemek için tasarlanmışlardır. Etkileşim aralıkları çok yakın olduğu için bu ölçümlerin çok hızlı bir şekilde yapılıp kaydedilmesi gerekmektedir. Her 25 nano saniyede bir proton demetleri kesiştirilip çarpıştırılacak. Yani saniyede 40 milyon kez karşılaşacak olan proton demetleri, milyonlarca DVD’yi doldurmaya yetecek veri üretecekler. Her yıl toplam 150 milyon Giga-Byte’lık verinin depolanması planlanıyor. Yani yıllık 3 milyon DVD boyutunda veri ortaya çıkacak ve depolanacak. Bu veriler, Grid ağı üzerinden belirli merkezlere dağıtılıp arşivlenecek. Grid’i, bilgisayarların, hesaplama ve veri depolama kaynaklarının güvenli ve eşgüdümlü olarak internet üzerinden paylaşımı olarak tanımlayabiliriz. Çözümlenen veriler Grid üzerinden kullanıcıların, kullanımına açılacak.

Yani evinizden istediğiniz saatte verilere ulaşıp analiz yapabilirsiniz. Tabi ki bu servis, deneyde çalışan fizikçiler için mümkün olabilecek. Türkiye de bu Grid ağının bir parçası olarak sistemde yer alacak. ULAKBIM (Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi) ve ODTÜ’deki Grid bilgisayar altyapısı da verilerin depolanmasında ve analizlerinde kullanılacak.

Bu verilerin analizi belki de işin en zor kısmı. Her etkileşimde binlerce parçacık oluşmakta. Onların içerisinden yeni fizik imzası taşıyan etkileşimleri bulmak samanlıkta iğne aramaktan farksız. Bu, bilgi, beceri ve sabır gerektiriyor. İlk fizik sonuçlarının alınmasına gelince, bunun için çok kesin bir tarih vermek oldukça zor. Araştırılacak fizik konusuna göre bu süre bir kaç ay ile bir kaç yıl arasında değişebilir.

mguler@newton.physics.metu.edu.tr