CERN’in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), rekor enerjiyle geri döndü

Higgs bozonunu keşfettikten on yıl sonra, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), kainatın nasıl çalıştığına dair daha fazla sır ortaya çıkarma arayışında, benzeri görülmemiş güç düzeylerinde protonları parçalamaya başlamak üzere.

Dünyanın en büyük ve en güçlü parçacık çarpıştırıcısı, üçüncü çalışmasına hazırlık olarak yükseltmelerin yapılabilmesi için verilen üç yıllık bir ortadan sonra Nisan ayında yine çalışmaya başladı. Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü (CERN) geçtiğimiz hafta düzenlediği basın toplantısında, Salı gününden itibaren 13,6 trilyon elektronvoltluk rekor bir güçte yaklaşık dört yıl boyunca 24 saat çalışacağını duyurdu.

İsviçre-Fransa sonunun 100 metre altına gömülü 27 kilometrelik bir halka etrafında neredeyse ışık suratında zıt istikametlerde iki proton demeti (bir atomun çekirdeğindeki parçacıklar) gönderilecek. Ortaya çıkan çarpışmalar, karanlık maddeyi, karanlık enerjiyi ve başka temel gizemleri araştırmak için arttırılmış bu gücü kullanacak ATLAS, CMS, ALICE ve LHCb’nin de ortalarında bulunduğu çeşitli deneylerin modülü olarak binlerce bilim insanı tarafından kaydedilecek ve tahlil edilecek.

CERN’in hızlandırıcı ve teknoloji lideri Mike Lamont, ATLAS ve CMS deneyleri için “saniyede 1,6 milyar proton-proton çarpışması sağlamayı hedefliyoruz” dedi. Ayrıyeten çarpışma oranını artırmak için bu sefer proton ışınlarının 10 mikrondan daha aza (bir insan saçı yaklaşık 70 mikron kalınlığındadır) daraltılacağını da ekledi.

Yeni güç ölçüsü, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın birinci olarak 4 Temmuz 2012’de gözlemlediği Higgs bozonunu hakkında daha fazla araştırma yapılmasına imkan tanıyacak. Bu keşif, kısmen bozonun maddeyi oluşturan tüm temel parçacıkların ve onları yöneten kuvvetlerin ana akım teorisi olan Standart Model’e uymasından ötürü fizikte neredeyse bir ihtilal yarattı. Lakin kimi yeni bulgular, Standart Model hakkında soruları gündeme getirdi ve yeni güncellenen çarpıştırıcı, Higgs bozonunu daha derinlemesine inceleyecek.

Bozonun keşfini on yıl evvel birinci kere açıklayan CERN genel müdürü Fabiola Gianotti, “Higgs bozonu, bugün temel fizikteki en derin açık sorulardan kimileri ile ilgilidir” diyor.

Çarpıştırıcının bozonu keşfeden birinci testine kıyasla, bu sefer 20 kat daha fazla çarpışma olacak. Lamont, “Bu, yeni keşiflerin önünü açan değerli bir artış” diyor.

CERN’in araştırma ve bilgi süreç lideri Joachim Mnich, bozon hakkında öğrenilecek daha çok şey olduğunu söylüyor: “Higgs bozonu sahiden temel bir parçacık mı yoksa bir bileşik mi? Var olan tek Higgs gibisi parçacık mı yoksa öbürleri da var mı?

Geçmiş deneyler, Higgs bozonunun kütlesinin yanı sıra Standart Model tarafından varsayım edilen tetraquark üzere 60’tan fazla bileşik parçacığı belirledi. Lakin CERN’in teorik fizik kısmının lideri Gian Giudice, parçacıkları gözlemlemenin işin yalnızca bir modülü olduğunu söylüyor: “Parçacık fiziği yalnızca nasıl olduğunu anlamak istemez; hedefimiz nedenini anlamak.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın dokuz deneyinden biri, Büyük Patlama’dan sonraki birinci 10 mikrosaniyede var olan maddeyi araştıran ALICE ve kozmik ışınları simüle etmek için çarpışmaları kullanan LHCf‘dir.

Bu çalışmadan sonra, çarpıştırıcı 2029’da Yüksek Parlaklıklı LHC olarak geri dönecek ve tespit edilebilir olayların sayısını 10 kat artıracak.

Bir adım daha ileri gitmek isteyen bilim insanları, 100 trilyon elektron voltluk güçlere ulaşmayı amaçlayan 100 kilometrelik bir halka olan Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısını planlıyorlar.

Ancak şimdilik fizikçiler, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın üçüncü çalışmasının sonuçlarını hevesle bekliyorlar. CERN, bu mevzuda “yeni bir fizik dönemi başlıyor” diyor.