21 Nisan 2024

Varoluşun anahtarı: Higgs bozonu

Peter Higgs, 60 yıllık bekleyişinin o tarifsiz duygu seli içinde bir inanılmazı yaşıyordu. Onun kanıtlanması çok zor denilen öngörüleri nihayet doğrulanmıştı...

Bilim dünyası bir yıldızını daha kaybetti.

Fizikçi Peter Higgs, geçen hafta (8 Nisan 2024), Edinburgh'daki evinde hayata gözlerini yumdu.

Hatırlarsanız, çok değil yaklaşık 12 yıl önce, 4 Temmuz 2012 günü nefesler tutulmuş, herkes CERN'den gelecek habere kilitlenmişti. Büyük anfide toplanmış bilim insanları heyecan içinde dünyanın en büyük parçacık çarpıştırıcısı Büyük Hadron deneyinin sonucunu beklemekteydiler.

Deney sonucunu duyuran anons, salonda büyük bir alkış tufanın kopmasına neden oldu; bilim insanları birbirlerine sarılarak büyük haberi kutlarken biri vardı ki o, belki de salonda tek oturandı ve oturduğu yerde gözyaşlarına boğulmuştu. 

Peter Higgs, 60 yıllık bekleyişinin o tarifsiz duygu seli içinde bir inanılmazı yaşıyordu. Onun kanıtlanması çok zor denilen öngörüleri nihayet doğrulanmıştı.

Ve bir yıl sonra, 8 Ekim 2013 günü İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi, Peter Higgs'in Nobel Fizik Ödülü'nü kazandığını açıklıyordu.

Peki, bilim dünyasını bu denli sarsan ve mutlu eden şey neydi?

Tanrı parçacığı

Fizikçiler, CERN'de gerçekleşen deney ile doğanın en derin sırlarından birinin keşfedildiğini açıkladılar. 

Maddeye kütle kazandıran parçacık bulunmuş ve parçacık fiziğinin Standart Modeli tamamlanmıştı. 

Bu parçacığa, onu ortaya çıkaran fikrin sahibininin adı verildi: Higgs bozonu.

Peter Higgs onun varlığını 1964 yılında öngörmüş, kanıtlanması yönünde çaba sarf etmiş ancak kanıtlanamamıştı. Dahası kanıtlanabileceğine de pek ihtimal verilmiyordu.

Ona "Tanrı Parçacığı" adını belki de bu anlamda yakıştırdılar. Çünkü bu parçacık varoluşun anahtarıydı.

1950'ler ve 1960'larda, bilim insanları atomaltı parçacıkların yanı sıra müonlar, nötrinolar ve antimadde parçacıkları gibi parçacıklar hakkında bilgi sahibi olurken karşılarında keşfedilecek çok daha fazla parçacık içeren bir kaotik yapının farkına vardılar. 

Burası bir "mikro kozmos"du.

Mikro kozmos

Bu süreçte parçacıklar ile temel kuvvetler arasındaki ilişkiyi ve yeni parçacıkları oluşturmak için nasıl bir araya geldiklerini anlamaya dönük çok sayıda araştırma gerçekleştirildi. Ancak parçacık çokluğu ve parçacıklar arasındaki karmaşık bağlantılar, bu süreçleri anlamayı zorlaştırıyordu.

Bilim insanları ortaklaşa bir çabayla, bilinen tüm parçacıkları gruplayarak bir tablo oluşturdular. 

Bu tablo, "Standart Model" olarak bilinecekti.

 

1970'lerde biçimlenen Standart Model, atom altı parçacıklar hakkında bilinenleri birleştirirken başkaparçacıkların varlığını da tahmin edebiliyordu.

Model, iki grup parçacıktan oluşuyordu; fermiyon olarak adlandırılan grupta madde parçacıkları, bozon olarak adlandırılan grupta ise kuvvet taşıyıcı parçacıklar yer alıyordu.

Ancak en temel ve en çok sorulan soru yanıtsız kalmıştı: Standart Model'deki parçacıkların kütlesi nereden geliyordu?

Biliyorsunuz kabul gören evren kuramına göre her şey minik bir noktadan şiddetli bir enerji fışkırması ile başlıyor. Eğer atom altı parçacıkların kütlesi olmasaydı, parçacıklar evrenin etrafında sonsuza kadar ışık hızıyla dolaşacak ve hiçbir zaman atomlara, yıldızlara, gezegenlere ve canlı- cansız varlıklara dönüşecek kadar yavaşlamayacaklardı.

Ancak öyle olmamış, parçacıklar kütle kazanmıştı; ama nasıl?

Madde nasıl kütle kazandı?

Bilim insanları, maddenin kütle kazanmasına dönük olarak çeşitli öngörüler ürettiler.

Edinburghlu genç Peter Higgs, bu bilim insanlarından biriydi ve 1964 yılında bir öngörüde bulundu. Ona göre evren, görünmez bir kuvvet alanının etkisi altında olabilirdi ve bir temel parçacığın bu alanla etkileşime girmesi ile parçacıklara kütle kazandırabilirdi.

Dolayısıyla bu kuvvet parçacığı bir "bozon" du. İleriki yıllarda bilim dünyası onu "Higgs bozonu" olarak adlandırılacaktı.

Higgs bozonu ilginç bir parçacıktı. Standart Model parçacıklarına oranla oldukça büyüktü ve bu nedenle kanıtlanmasının zor olacağı düşünülüyordu. 

Bu parçacığın varlığının araştırılmasına dönük deneyler 2008 yılında İsviçre'de bulunan CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısında başladı. Bir dizi deney sonrasında 2012 yılında beklenen kanıta ulaşıldı ve 2013 Nobel Fizik Ödülü, Higgs ile keşfe katkıda bulunan Belçikalı teorik fizikçi François Englert arasında paylaşıldı.

Higgs bozonu, maddenin nasıl kütle sahibi olduğunun açıklanmasında kritik bir parçacık olarak Standart Model'de yerini aldı.

Bu modelde bilinen ilk iki parçacık elektron ve fotondu. Daha sonra 1983'te W ve Z bozonları, 1995'te üst kuark, 2000'de tau nötrino modele eklendi. 2012'de eklenen Higgs bozonu ile birlikte Standart Model'de, 17 tanımlanmış parçacık bulunuyor. 

2013 yılı Nobel Fizik Ödülü açıklandığında, İsveç Kraliyet Bilim Akademisi'nin genel sekreteri Staffan Normark, "Bu yılın ödülü her şeyi değiştiren çok küçük bir şeye veriliyor." demişti.

Higgs bozonu, diğer adıyla Tanrı parçacığı, çok küçüktü ama varoluş sırlarımızdan biriydi. Ve artık bir sır değil.

Doğanın bu sırrını 60 yıl sabırla çözmeye çalışan bilim insanı Peter Higgs ise geçen hafta bu dünyaya veda etti: 94 yaşındaydı.

Ama bilime yapmış olduğu katkı nedeniyle çoktan ölümsüzler katına yerleşmiş bulunuyor!


Kaynakça

https://www.nytimes.com/2024/04/09/science/peter-higgs-dead.html

https://www.scientificamerican.com/article/how-the-higgs-boson-ruined-peter-higgss-life/

https://www.newscientist.com/article/2317577-strange-new-higgs-particles-could-explain-shocking-w-boson-result/

https://www.scientificamerican.com/article/peter-higgs-a-giant-of-particle-physics-dies-at-94/

Nafiye Güneç Kıyak kimdir?

Nafiye Güneç Kıyak, lisans eğitimini İstanbul Üniversitesi (İÜ) Fizik Bölümünde ve yüksek lisans eğitimini İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Nükleer Enerji Enstitüsünde tamamladı.

Çalışma hayatına Türkiye Atom Enerjisi Kurumu - Çekmece Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi'nde araştırma reaktörü radyasyon güvenliği sorumlusu olarak başladı. 

Doktora sonrası Uluslararası Atom Enerjisi Kurumu bursu ile Almanya-GSF (Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung-München)'de "nükleer santraller çevre analizleri, radyasyon dozimetrisi, nükleer teknikler" alanlarında çalışmalarda bulundu. 

Yurda dönüşünün hemen ardından doçent ve daha sonrasında da profesör oldu.

1996 yılında kurulan Işık Üniversitesi'nin kuruluş çalışmalarına katıldı ve çeşitli kademelerde görev alarak kurucu fizik bölüm başkanlığı, Fen Bilimleri Enstitüsü müdürlüğü görevlerinde bulundu. "Lüminesans Araştırma ve Arkeometri Laboratuvarı"nı kurdu modern fizik konularında lisans ve yüksek lisans dersleri verdi.

2010- 2015 yılları arasında Işık Üniversitesi Rektörü olarak görev yaptı. 

Rektörlük süresini tamamlamasının sonrasında Feyziye Mektepleri Vakfı okulları CEO'su görevinde bulundu. 

Prof. Kıyak'ın uluslararası bilimsel dergilerde yayımlanmış çok sayıda bilimsel makalesi, yurtiçi ve yurt dışında sunulmuş 200 dolayında bilimsel çalışması bulunmaktadır.

Ayrıca popüler bilim alanında üç kitabın yazarıdır: Aklın bilinmeyene yolculuğu: KOZMOSSırlar evrenine açılan kapı: KUANTUM ve Başlangıcın ötesi: ÇOKLU EVRENLER. 

2019'dan bu yana T24 Haftalık'ta popüler bilim konularında yazılar yazmaktadır. 

Prof. Kıyak evli ve iki çocuk sahibidir.

 

Yazarın Diğer Yazıları

Solucan delikleri ile dolanıklık ilintili mi?

Bazı kuramsal fizikçiler, görünüşte farklı olan Kuantum mekaniğinin dolanıklığı ile Genel Göreliliğin solucan deliklerinin aslında eşdeğer olabileceğini öne sürüyorlar. Eğer bu doğrulanırsa bu denkliğin elbette derin sonuçları olabilir. Buna göre makro yapı yani "uzay-zaman" evrenin mikroskobik bileşenlerinin, yani kuantum parçacıklarının dolanıklığından ortaya çıkmış olabilir, deniyor

Evrenin tuhaf yıldızları

Kendi etrafında yüksek hızlarla dönen nötron yıldızı, düzenli aralıklarla bir elektromanyetik ışıma yayıyorsa bu nötron yıldızı "pulsar" olarak adlandırılıyor

Dünya'nın durduğu gün

Dünya durursa ne olur?