Ankara Fen Liseliler

CERN’den İzlenimler (Bilge Zeren Aksu FL-2010) PDF Yazdır ePosta

Mayıs ayında ABD’de finalleri yapılan Intel ISEF (Uluslar arası Bilim ve Mühendislik Fuarı) proje yarışmasında aldığım CERN özel ödülü kapsamında geçtiğimiz haftalarda CERN’de düzenlenen programa katıldım. Orada bulunduğum sürece dair izlenimlerimi kısaca aktarmaya çalışacağım.

CERN (Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi), İsviçre ve Fransa sınırında yer alan dünyanın en büyük parçacık fiziği laboratuarı olarak biliniyor. Dünyanın dört bir yanından binlerce bilim adamı evrenin nasıl oluştuğunu anlamak için dünyadaki en gelişmiş teknolojiyi kullanıyor. Deneylerin temeli maddeyi oluşturan temel parçacıklar ve onların çarpışmaları ile ilgili. Bu parçacıkları çarpıştırarak neler olduğunu gözlemleyen araştırmacılar evrenin gerçek yasalarını ortaya çıkarmak istiyor.

Cenevre’ye vardıktan sonra CERN’den gelen bir ekip ile birlikte CERN’in içinde bulunduğu Meyrin adlı kasabaya gittik. Amerika’dan gelen ISEF grubuna katıldıktan sonra ilk olarak CMS deneyinin yapıldığı laboratuarları gezdik. CMS (Compact Muon Selonoid) deneyi, LHC (Büyük Hadron Çarpıştırıcısı) üzerinde kurulan altı yüksek enerji fiziği deneyinden biri. Diğer beş deney ise; TOTEM (TOTal Elastic and diffractive cross section Measurement), ALICE (A Large Ion Collider Experiment), LHCb (Large Hadron Collider beauty), ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) ve LHCf (Large Hadron Collider forward). CMS deneyi 4 Teslalık süper iletken bir solenoid mıknatıs çevresinde kurulmuş. Deneyler daha çok “Higgs Bozonu”, “ekstra boyutlar” ve “karanlık maddeyi meydana getirmiş olabilecek parçacıkların” keşfi amaçlı yapılıyor. CMS’in nasıl bir görev üstlendiğini anlayabilmek için öncelikle LHC’de tam olarak ne yapıldığını bilmek gerekiyor. Kısaca açıklamak gerekirse, gruplar halinde protonlar ışık hızına çok yakın bir hıza sahip olacak şekilde hızlandırılarak birbirleriyle çarpıştırılıyor. Rakamlarla ifade edildiğinde ise inanılmaz bir değer: evet “saniyede 600 milyon çarpışma” gerçekleştiğini söylüyorlar. Bu sırada açığa çıkan yüksek enerjinin bir kısmı kütleye dönüşüyor (Einstein’ın özel görelilik kuramı) ve böylece daha önce hiç görülmemiş, oldukça kısa ömürlü “yeni” parçacıklar ortaya çıkıyor. Bu parçacıkların tespit edilmesinin, en temel seviyede evrenin oluşumuna dair ipuçları sağlayacağı düşünülüyor. İşte bu parçacıkları tespit eden detektörler CMS bünyesinde yer alıyor. Bu şekilde parçacıklar hakkında bilgi toplayan CMS, fizikçilere çarpışmalar hakkında birçok veri sunuyor. Örneğin, parçacık fizikçilerinin ilgilendiği W ve Z parçacıkları bu şekilde ortaya çıkan yeni parçacıklardır.

CMS laboratuarının ardından, detektörlerin ve hızlandırıcıların çalışma mekanizmaları ile ilgili verilen seminerlere katıldık. Daha sonra da, bahsettiğim diğer LHC deneylerinin bulunduğu yerlere gittik. Sonraki günlerde öncelikle ATLAS deneyi ziyaretçi merkezi ve sonrasında deneylerin yapıldığı, verilerin analiz edildiği kontrol merkezinde bulunduk. ATLAS deneyi şimdiye dek yapılmış bütün parçacık fiziği deneylerinin en büyüğü ve en karmaşığı olarak biliniyor. Bu deneyde açıklığa kavuşturulmayı bekleyen birçok bilinmeyen var. Evrenin ekstra boyutları, kütlenin nereden geldiği ve evrendeki temel kuvvetlerin birleştirilmesi bunlardan sadece birkaç tanesi.

Laboratuarlarda henüz yapım aşamasında olan materyaller ve hızlandırıcılar ile detektörlerde kullanılan malzemeleri gördüm. Her bir parçanın üzerinde farklı bir ülkenin etiketi yapıştırılmış. Tüm bu parçalar dünyanın her yerinden CERN’e getiriliyor ve birleştirme işlemleri CERN’de yapılıyormuş. LHC için kullanılan tüm malzemeler de bu şekilde laboratuarlarda tek tek şekillendirilerek devasa bir yapı oluşturulmuş, sonra da yerin metrelerce altına yerleştirilmiş ve deneyler yapılmaya başlanmış. Şu anda gelinen noktaya, elde edilen sonuçlara bakıldığında insan gerçekten hayrete düşüyor. Bence CERN genel anlamda inanılmaz bir proje ve daha şimdiden yapılan keşifler bilim tarihine adlarını yazdırmaya başlamış bile. Bilindiği üzere 1976 yılında Nobel Fizik Ödülü CERN’de yapılan LEP (Large Electron–Positron Collider) deneyi ile ilgili çalışan bilim adamlarına verilmişti. Yapılan çalışma kapsamında J/? adı verilen yeni bir kuark-antikuark bileşiği keşfedilmişti. Bu çalışma öngörülen birçok teoriyi desteklemesi bakımından yeni araştırmalara öncülük etmiştir. Bu ve bunun gibi yapılan her çalışmada ortak yönleri “hedefleri” olan mühendisler, teorik fizikçiler ve CERN bünyesinde çalışan diğer herkes tek bir araştırma ruhu çerçevesinde bütünleşmiş. İleriye atılacak her bir adım uluslar arası işbirliği ve katkılar tarafından şekilleniyor. Bu ortama birebir tanıklık etmiş olmak benim için çok önemli bir deneyimdi. Dünyanın bilime verdiği önemin ve harcadığı çabanın somut bir göstergesi bence CERN!

Ülkemiz de CERN’deki bu uluslar arası ortama önemli katkıda bulunuyor. Projede yer alan 100’e yakın sayıda Türk bilim adamı var. Türkiye, 1961 yılından beri CERN’de gözlemci üye olarak rol oynuyor. Ancak, şu anda tam üyelik için başvuruda bulunulmuş. Son rakamlar itibariyle, CERN’e asil üye olan 20, gözlemci üye olan 8 ülke bulunuyor.
Beni konuk eden ve projemi değerlendiren ekip CERN’deki bilgisayar merkezi olan OpenLab’da bulunuyor. Burada gördüğüm bilgisayar kontrol merkezleri tam anlamıyla CERN’deki tüm verilerin işlendiği, saklandığı ve tüm dünyadaki fizikçilere dağıtıldığı noktalar olarak tanımlanabilir. Her bir deney sonucu elde edilen tek bir veri dahi hayati önem taşıyor. “Yılda ortalama 15 petabyte” verinin toplandığını söylüyorlar. Bu gerçekten inanılmaz bir rakam! CERN aynı zamanda bilgisayar dünyasında da bir devrim yaratmış anlaşılan. Dünyada böylesine büyük yankı uyandıran bir çalışmanın arkasında ancak böyle ileri bir teknoloji olması beklenir zaten. Bundan 21 yıl gerisine gittiğimizde World Wide Web (www)’in icadının yine CERN’de gerçekleştiğini de vurgulamak lazım bu arada.

CERN’deki bilgisayar sistemlerini kısaca özetlemek gerekirse, CERN’de iki temel grid sistemi bulunuyor: Open Science Grid (OSG) ve Enabling Grids for E-Science (EGEE). Deney verilerinin dünyanın çeşitli yerlerine iletilmesini sağlayan veri işleme ağı bu yapılanmadan oluşuyor ve tamamen bilimsel amaçla kullanılıyor. Verilerin sonuçlarının dağıtılması, okunur ve görsel hale getirilmesi için gerekli işlem gücü bu şekilde sağlanıyor. Ayrıca, verilerin aktarılmasında ağ kontrolü üzerindeki üstün yetkinliği nedeniyle özel bir Unix dağıtımı kullanılmış. Veriler 12 farklı ülkeye iletiliyor ve böylece verilerin yorumlanması işleminde tek bir ülke öne çıkmıyor; veriler sonuçlandırılmak ve yorumlanmak üzere eşit olarak dağıtılıyor.

Son olarak, antimadde çalışmalarının yapıldığı laboratuvarları gördük ve antimadde konulu seminerlere katıldık. LHC deneylerinde rol üstlenen “hızlandırıcı” sistemlerin yanı sıra antimadde deneylerinde parçacık “yavaşlatıcı” cihazların da kullanılmakta olduğunu gördük. Antimadde üzerine araştırma yapan bir bilim adamı ile antihidrojen üretimi projelerini konuştuk, deneylerin yapılmakta olduğu laboratuarları birlikte gezdik. Laboratuvar içinde ve çevresinde büyük azot ve helyum tankları görmek mümkün. Bu şekilde, deney bünyesinde yer alan yüzlerce süperiletken mıknatısın soğuk tutulması sağlanıyor. Aynı mekanizma CMS deneyinde de mevcuttu ve orada konuştuğum bir kişi, LHC’deki soğutma sayesinde tüm dış uzaydan daha soğuk (mutlak sıfırın sadece 1,9 derece altında bir sıcaklık) bir ortam elde ettiklerini, yani başka bir deyişle CERN’ün evrendeki en soğuk yer olduğu söylüyordu. CERN’de konuştuğum herkesin “en” sözcüğünü vurguladığını fark ettim. CERN’den bahseden bu yazıda da birçok yerde bu sözcük geçiyor olmalı. Gerçekten de tüm “en”lerin buluştuğu bir ortam CERN!

Son gün, CERN’de yeni açılışı yapılan “Microcosm” sergi merkezini ziyaret ettik. CERN deneyleri ile ilgili bir simülasyon şeklinde hazırlanan sergi ziyaretçilere yapılan çalışmaları herkesin anlayabileceği dilde anlatıyor. CERN’deki son durağımız burasıydı sanırım. Ayrılmadan önce, şu an CERN’de görevli olan okulumuz 69 mezunu Sayın Samim Erhan ile tanışma fırsatı da buldum.

CERN’deki tüm bu bilimsel deneyleri gerçekleştirmek için yapılan yenilikler, buluşlar ve alınan patentlerin sayısının binlerle ifade edildiğini söylüyorlar. Görünüşe bakılırsa başarı çok geçmeden gözle görünür hale gelmiş bile. CERN’de yapılacak her bir keşfin partikül fiziğindeki sayısız bilinmeyeni teker teker azaltacağı şüphesiz! Bu yüzden yapılan çalışmalar tüm insanlık adına devrim niteliği taşıyor. CERN’de bulunmak, böylesine önemli deneylere tanıklık etmek ve orada çalışan bilim insanlarıyla tanışmak çok önemliydi benim için. CERN bize bir kez daha gösteriyor ki “bilimin sınırları yok, hiçbir zaman da olmayacak”. Bulunan her yeni şey başka yeni bir soruyu akla getirecek ve bilim tekrar sorgulamaya, cevap aramaya devam edecek. İnsanoğlu merak etmeye devam ettiği sürece bilinmeyenler hayatımızda hep olacak. Bilim bir döngü gibi devam ederek gelişecek. Umarım bizlerin katkıları da ileride bu döngünün birer parçası olur…

Bilge Zeren Aksu (AFL’10)


FOTOĞRAFLARLA CERN…


pic1
Resim 1: Hızlandırıcılar ile ilgili bir seminer


pic2
Resim 2: Compact Muon Selenoid Experiment Detektör Laboratuvarı


pic3
Resim 3: CERN Bilgisayar Merkezi


pic4
Resim 4: CERN OpenLab Bilgisayar Kontrol Merkezi


pic5
Resim 5: Yeni açılan CERN Sergi Merkezi, the Globe of Science and Innovation…


pic6
Resim 6: Antimadde çalışmalarının yapıldığı laboratuarlardan biri, antihidrojen üretimi projesi, verilerin işlendiği ve saklandığı sistem


pic7
Resim 7: CLIC (Compact Linear Collider), lineer çarpıştırıcı, daha az enerji daha yüksek akım kullanıyor ve süper iletken
magnetler kullanılmadığından soğuk değil.


pic8
Resim 8: CERN Grid Visiting Center

pic9
Resim 9: ALICE (A Large Ion Collider Experiment) kontrol merkezi


pic10
Resim 10: CLIC Deneyi, RF hızlandırıcı ve yavaşlatıcı parçalar


pic11
Resim 11: ALICE deneyinin yapılmakta olduğu bölge, giriş yasak çünkü çarpışmalar davam ediyor


pic12
Resim 12: CERN-Accelerating Science


pic13
Resim 13: The Big European Bubble Chamber


pic14
Resim 14: CERN’e  Giriş


pic15
Resim 15: ISEF-CERN ekibimiz…


pic16