İsviçre’nin Cenevre kentinde bulunan CERN laboratuvarında yapılan deneyler sonrasında bir anda hayatımıza girdi ‘Higgs bozonu’. Pek çok yerde geçmesine, yaşamın temel kaynağı olduğunu duymamıza rağmen halen birçoğumuz ne olduğu, nasıl ortaya çıktığı hakkında pek fazla bilgi sahibi değil maalesef.
Şimdi en basit haliyle anlamaya çalışalım bu gizemli maddeyi.
Higgs Bozonu Nedir?
Evrenin başlangıcı kabul edilen büyük patlamanın, (Big Bang) saniyenin milyonda biri kadar ertesinde ilk parçacıklar da etrafa saçıldı. Bu fizik kurallarını bulmaya çalışan fizikçilere göre ilk çıkan parçacıklar kütlesiz ve saf enerjiliydi. Fakat bilinen başka bir gerçeğe göre de evrende var olan her şeyin bir kütlesi vardır. Adına ‘Tanrı parçacığı’ denilen, İsviçre’nin CERN laboratuvarında yapılan deneylerle varlığı kanıtlanan Higgs bozonu, kütleleri olmayan atomlara kütle kazandıran mekanizmadır, yani hiçliğe kütle vermektedir.
Burada asıl soru ne oldu da büyük patlamadan saniyenin trilyonda biri kadar kısa bir zamanda parçacıklar kütle ve enerji kazandılar?
Neden Tanrı Parçacığı Deniliyor?
Aslında bu isim bir şakadan ibaret. Standart Model'i popüler dilde anlatmayı deneyen bir kitabın içinde, parçacığa adını veren Peter Higgs'in 'Şu Allahın belası parçacık (God Damn Particle) da bulunamadı gitti' diye bir cümlesi var. Fakat daha sonra argo içerikli olmasından dolayı ve “Tanrı parçacığı” tanımı mistik anlamda daha fazla merak uyandırdığı için, gazetelerde ve televizyonlarda bu isimle anılmaya başlandı. Fakat bu, bilim adamlarının en sevmediği ve yanlış bulduğu bir tanım.
Higgs Bozonu Analojisi
Higgs bozonundan kasıt 'Higgs alanı’dır. Higgs alanı dediğimiz şey, bütün evrenin sahip olduğu tüm alanı ifade eder ve bu alanda Higgs mekanizması denen şey gerçekleşir. Şimdi resimde bulunan basit bir analoji ile bu Higgs alanının içinde atomlar nasıl kütle kazanıyor ona bakalım.
Higgs mekanizması denen şey, bu alanda gerçekleşiyor. Parçacık alandan geçerken alanla etkileşime giriyor, alan o anda ortadan kayboluyor, parçacık ise kütle kazanıyor. Bu kütle sayesinde atomlar oluşuyor ve nihayetinde biz oluşuyoruz.
Belirli ölçeklerde bir odamız olsun ve içerisinde birbirleriyle sohbet eden insanlar. Sonra kapıdan biri önemli bir kişinin geldiğini söylesin ‘Einstein geliyor!! Birazdan burada olacak!!’ bunu duyan insanlar elbette ki bir anda hareketlenecektir. Einstein’ın odaya adım atmasıyla birlikte herkes ona yönelecek, hareket edecektir. Einstein’ın ilerlemesini yavaşlatacaklar ve Einstein ilerledikçe ona doğru yönelen insan sayısı daha daha artacaktır. Böylece Einstein’ın hayranı insanlar odada bir alan ve bir kütle oluşturacaktır.
Tıpkı Higgs Alanı gibi..
Higgs Bozonunun Önemi Nedir?
Parçacıklara kütle kazandırması dışında Higgs'in esas büyük önemi, ilk atomların oluşumunu açıklayan elimizdeki en geçerli teori olan Standart Model'in bel kemiğini oluşturması. Bunu devasa ve bilmediğimiz sayıda parçadan oluşan bir yapboz gibi düşünün. Yapbozun bütün parçalarını bir araya getirsek bile sonunda nasıl bir resimle karşılaşacağımızı da bilmiyoruz. İşte bu devasa yapboz içinde matematik öyle gerektirdiği için olması gereken ama bu sabaha kadar da varlığı kanıtlanmamış olan ana parçalardan biriydi Higgs.
Evrenin başlangıcında bozonlar olmasa ya da farklı bir şekilde ortaya çıksalardı, belki de yıldızlar, gezegenler ve dolayısıyla yaşam oluşmayacaktı. Atom ve parçacıklara kütle kazandırması haricinde Higgs bozonunun asıl önemi, evrenin oluşumunda rolü olan atom altı parçacığının açıklandığı standart modelin anlaşılmasında büyük önem taşıyor. Higgs bozonu bulunmadan, maddenin neden kütleye sahip olduğunu anlamak mümkün olmayacak.
Higgs Bozonu Olmasa Ne Olacaktı?
Evrenin başlangıç koşullarında bir 'süper simetri' olduğuna inanılıyor. Bu simetri bir biçimde ve Higgs'in de katkısıyla bozuldu, o sayede evren ve bizler var olabildik. Higgs bozonu olmasaydı, o zaman bizim evrendeki varlığımızı açıklayacak, parçacıkların neden ve nasıl kütle sahibi olduğuna herkesi ikna edip kanıtlanabilecek yeni bir teoriye ihtiyacımız olacaktı.
Bu Buluş İnsanlığı Nasıl Etkileyecek?
Bu buluşla beraber evrenin başlangıcı kabul edilen Big Bang’in de ötesine bakabilmek, başlangıcın da başlangıcında ne olduğunu görebilmek mümkün kılınabilecek, ve bu sonsuzluk içerisinde artık rotasız olmayacağız.
Ayrıca CERN’de yapılan deneyler sonucunda eğer bozonu istemli bir şekilde üretebilirsek, bu insanlık için sınırsız enerji anlamına gelebilir. Bu da bilim adamları tarafından şu ana kadar insanoğlunun gidebileceği en uç nokta olarak kabul ediliyor. Bu da şu ana kadarki tüm buluşların aslında ne kadar anlamsız olduğunu gösterecektir bize.
Higgs olmasa ne olacaktı?
Evrenin başlangıç koşullarında bir 'süper simetri' olduğuna inanılıyor. Bu simetri bir biçimde ve Higgs'in de katkısıyla bozuldu, o sayede evren ve bizler var olabildik. Higgs bozonu olmasaydı, o zaman bizim evrendeki varlığımızı açıklayacak, parçacıkların neden ve nasıl kütle sahibi olduğuna herkesi ikna edip kanıtlanabilecek yep yeni bir teoriye ihtiyacımız olacaktı.
Higgs'i nasıl gördüler?
Görmediler. Çünkü Higgs görülemez. Bir parçacıkla etkileşime girdiği anda yok oluyor Higgs. CERN'deki bilim insanları onu yok olduktan sonra ortaya çıkan etkilerden hareketle saptayabiliyorlar ancak.
Higgs'in varlığından yüzde 100 emin miyiz?
Tam rakamıyla söyleyecek olursak Higgs'in varlığından yüzde 99.9999426697 oranında eminiz şu an için. Gelecekte CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndan gelecek ilave verilerle bu rakam daha da yükselebilir ama hiçbir zaman yüzde 100 olmayacak.
Neden yüzde 100 emin olamıyoruz?
Bunun sebebi klasik fizikte değil kuantum fiziğinde yatıyor. Kuantum mekaniğinin meşhur belirsizlik ilkesinin emirleri gereği atom altı parçacıkların konumunu ve hızını aynı anda bilemiyoruz. Bunu bilemediğimiz için de olasılık teorisinden ve bunun matematiğinden yararlanarak çok kuvvetli tahminler yapıyoruz. Mesela yüzde 99. 9999426697 oranında emin olmak şu anlama geliyor: CERN'deki deney 3 milyon kere tekrarlansa bu tekrarlarda ancak 1 kez Higgs'e benzeyen bir şey tesadüfen ortaya çıkabilir. Eğer bir şey yüz seferden 99. 9999426697 seferinde ortaya çıkıyorsa o Higgs'dir
Higgs Bozonu Tanrının Varlığını İspatlar mı?
Her ne kadar ismi halen 'Tanrı Parçacığı' olarak lanse edilse de bozonun varlığının kanıtı ile Tanrı'nın varlığının kanıtı birbirinden bağımsızdır. Higss Bozonu'nun Tanrı’nın varlığı ya da yokluğuna dair vereceği bir sonuç yok. Zaten bilim buna bakmıyor, bilimin aradığı, ilk atomların nasıl olup da oluştuğu, evrenin nasıl oluştuğudur.
Peki Büyük Patlama nasıl oldu sahiden?
Bunu bilmiyoruz. Hatta Büyük Patlama sırasında geçerli fizik kanunlarını da bilmiyoruz. Tek bildiğimiz, bizim şu anki fizik kanunlarımızın o sırada geçerli olmadığı. Fizikte buna 'tekillik' deniyor. Benzer bir 'tekilliği' kara deliklerin içinde de görüyoruz. Kara delik, ışığın bile dışarı kaçmasına izin veremeyecek kadar güçlü bir çekim kuvveti demek.
Merih Tan
TEREF