Evvel Zaman İçinde - Higgs Bozonu

Evvel zaman içinde, kalbur saman içinde, develer tellal, pireler berber iken…

Ben anamın beşiğini tıngır mıngır sallar iken…

Az gittim, uz gittim. Dere tepe düz gittim…

Çayır çimen geçerek, lale sümbül biçerek, aylak aylak koca bir güz gittim…

Bir de dönüp ardıma baktım ki, ne göreyim…

Gide gide bir arpa boyu yol gitmişim…

Masal değil, ben size bilimsel kuram içinde farklı bir diğerini anlatacağım. Hem de biri  “Nobel Ödülü” almışından.

Ancak önemli olan; bu kuramları ne kadar sade ve anlaşılabilir anlatabilirsem, kendimi o kadar başarılı kabul edeceğimdir. Masal tekerlemeleri kullanmamın sebebi ise, bu kuramların çok çok ve çok eski dönemleri aydınlatmaya çalışıyor olmalarındandır. O zamanlar ne deve var, ne berber, ne de masal. Bırakın bunları, ne Dünya, ne de Evren var, olan sadece bir hiç.

Bugün gördüğümüz, dokunduğumuz veya etrafımızdaki her şey ama her şey maddeden yapılmıştır. Evrendeki yıldızlar, gezegenler, gök taşları, Güneş, Ay, Dünya, su, atmosferimiz, bilgisayarımız, ekranımız, siz, ben, hep maddeyiz.

Peki ya madde?

Şöyle anlatayım; Kuarklar proton ve nötronları, proton ve nötronlar çekirdekleri, çekirdek ve elektronlar atomları, atomlar molekülleri, moleküller ise maddeleri oluştururlar.

Mikroskopla bile göremediğimiz bazı parçacıklar yine ve hala göremediğimiz farklı parçacıkları oluşturuyorlar. Diğer taraftan, her şeyin ve her maddenin boyutları moleküllerinin boyutları ile belirlenmektedir. Molekül boyutları atomların büyüklükleriyle orantılıyken, atomlar ise çekirdekleri çevresinde dönen elektronlarının yörüngeleri ile boyut kazanırlar. Bu bahsi geçen yörüngelerin çapları ve dolayısıyla moleküllerin büyüklükleri ise, elektronların kütlelerine bağlı olacaktır.

Dolayısı ile diyebiliriz ki, elektronun kütlesi evreni açıklayabilmek adına çok önemlidir.

Ancak sadece bu değil. Bir soru daha soralım. Nedir kütle?

Newton yasaları uyarınca; bir cismin herhangi bir kuvvet tarafından ivmelenme eylemine karşı göstermekte olduğu dirençtir.

Ya eğer kütle olmasaydı?

Evren özellikle başlangıç aşaması içindeyken ve aslında sonrasında da, parçacıklarının ışık hızıyla sağa sola uçuştuğu çalkantılı bir denizi andırırdı. Belki de çok kızgın bireylerinin olduğu, çılgın bir arı kovanını. Bir önceki paragrafta anlattığım kütle kavramı olmasaydı eğer, elektronların da kütlesi olmazdı. Böylelikle moleküller ve madde oluşamaz, dolayısıyla; Evren, yıldızlar, gezegenler, Dünya, amino asitler, canlılar, sen ben oluşamazdık. Bu durumda kolaylıkla ve kesin olarak diyebiliriz ki, kütlenin evren için mutlak bir varoluş etkisi vardır.

Geri gelelim anlatmaya çalıştığım kuram içindeki kuramımıza. Yaklaşık on dört milyar yıl önce, ne uzay var, ne de  zaman. Hiçliğin içerisinde var olan ise, sadece ama sadece bir tekillik. Bugün var olan herşeyin kaynağı olan o tekillik, işte o, ihtişamlı bir şekilde patlıyor.

Büyük patlama, nam-ı diğer Big Bang. Şimdiye kadar gerekçesiyle birlikte anlatmaya çalıştığım “Kütle” kavramı, işte bu andan itibaren Evrenin ve içindeki her bir şeyin yaratılışı ile ilgili vazgeçilemez görevine başlıyor.

Bu tartışmanın yaratılış ile ilgli teolojik tarafı farklı bir yazının konusu olabilir belki ve ancak bu bakışı konunun uzmanlarına bırakmayı tercih ederim. Ben ise sadece bilimsel kuram ve göreceksiniz ki, kuramın da ötesine geçmekte olan bilimsel bir bilgi üzerine kendimce kafa patlatmayı seçiyorum.

Yazıya başlarken hatırlarsanız kuram içinde kuram demiştim. Bu aşamada, tek başına bir yazının konusu olması gereken “Big Bang”, yani Evren’in başlangıcı kuramı ile ilgili olarak, ki hak etmediği kadar çok kısa olarak,  en azından bir iki cümle paylaşmak isterim.

Bu büyük ve muhteşem patlamanın; nerede, ne zaman ve neyin içinde veya hangi ortamda oluştuğunu bilmiyoruz. Geçerli fizik kurallarını dahi bilemediğimiz bu kuram hakkında yorum yapmak ne kadar doğru bilmiyor olmakla beraber, Büyük Patlamanın bir devamı olan aşağıdaki ilintili kuramın kanıtlanabilir olması, Evren’in başlangıcı ile ilgili olanın da yolunu aydınlatmaktadır diye düşünüyorum.

Her şeyin başlangıcı olan Büyük Patlama'nın, hemen saniyenin milyonda biri kadar ertesinde ilk parçacıklar da etrafa saçıldı. Bu parçacıklar saf enerjiydi ve bir kütleleri yoktu. Yukarıda kütle nedir ve ne işe yarar sorusuna cevap ararken, tam da bu konuydu işte aklımızı kurcalayan.

Durum endişe verici; ileride tüm Evren’i ve içindeki her bir şeyi yaratacak olan parçacıkları oluşturan şey saf enerji, parçacıkların “Kütle”leri yok ve doğal olarak sağa sola saçılmaları, çarpışmaları ve böylelikle Evren’in ise sürekli kaynayan bir çorba gibi olması gerekirdi. Sonrası aynı akıbet; moleküller ve madde oluşamaz dolayısıyla, Evren, yıldızlar, gezegenler, Dünya, amino asitler, canlılar, sen ben var olamazdık. Ancak, biz var olduğumuza, ben bu yazıyı yazdığıma ve sen de okuyabildiğine göre, bizim kütlesiz parçacıklar değişime uğramışlar yani kütle kazanmışlar demektir.

Ama nasıl?

İşte Peter Higgs’e Nobel ödülü aldıracak soru bu ve cevabı aşağıdaki kara tahtada.

Higgs Bozonu, Higgs Parçacığı veya Tanrı Parçacığı.

1964 yılında Peter Higgs ve bilim adamı arkadaşları Higgs Mekanizması veya Higgs alanı olarak adlandırılan bir kuram ortaya attılar.

Bu kurama göre; büyük patlama ile “Higgs Alanı” da ortaya çıkıyor ve beraberinde “Higgs parçacığı”, oluşmakta olan tüm Evren’i kaplıyor. Etrafa saçılan diğer tüm parçacıklar, farklı şiddetlerde bu her tarafı kaplayan bu Higgs Alanı ile etkileşime geçiyorlar. Birtakım parçalar bu alanı hiç hissetmiyorlar. Hissetmeyenler hariç diğerleri etkileşimleri oranında kütle kazanıyorlar. Eğer bu alanı parçacık düzeyinde incelersek, alanı oluşturan bu parçacıklara Higgs Bozonu, Higgs Parçacığı veya “Tanrı Parçacığı” denir.

CERN’den yapılan açıklamalara göre Higgs’in kuramsal çalışmasından kırk sekiz yıl sonra, iki bin on iki yılında, bu parçacığın varlığı ki, dolayısıyla Higgs Alanı’nın da varlığı, deneysel olarak doğrulandı. CERN’de ne oldu diye sormadan önce, önemli bir diğer konuya değinmek gerekir ve farklı bir soru daha yöneltmek elzemdir. Evren nasıl oluştu? Bu önemli konuyu açıklayan bir modelimiz de var.

Nedir “Standart Model”.

Teorik fiziğin; Evreni, onu oluşturan yapı taşlarını, her yeri saran maddeleri ve tüm bunlar arasındaki ilişkileri açıklayan bir modelidir. Bu model tüm zamanlarda çok iyi çalıştı; çekirdek, parçacık ve astro fizik alanlarında yapılan tüm çalışmalarla tam bir uyum gösterdi.

Model toplam yirmi beş parçacıktan oluşur ve bu parçacıkların biri hariç diğerleri gözlemlenebilmişti. Eksik olan son parçacık ise çok önemli; maddeye kütle veren ve tüm evreni kapsayan gizli alan, ki Higgs alanı, ve etkileşim parçacığı da Higgs bozonu veya Tanrı Parçacığı.

Hatta Stephen Hawking bu parçacığın asla gözlemlenemeyeceği yönünde bahse bile girmişti. Ama o bile kaybetti iddiayı. Şimdi yeni soruyu sormanın yeri geldi.

CERN’de ne oldu?

Olan aslında müthiş bir keşif. Parçacıklar çarpıştı ve o güne kadar bir teori olan “Higgs Bozonu” bulundu. İsviçre ve Fransa sınırında, yerin yüz metre altında, yirmi yedi kilometre uzunluğunda ve halka şeklinde süper iletken tüneller oluşturuldu ve buna “Büyük Hadron Çarpıştırıcı” denildi.

Parçacıklar elektrik alan yardımıyla hızlandırıldı, süperiletken mıknatıslar sayesinde tünel içinde tutuldu, aksi yönlerden gelen ve ışık hızına yakın hızlarda hareket eden parçacık demetleri ile çarpışma sonucunda yeni parçacıklar ortaya çıktı, bu parçacıklar incelendi ve “akıllı afacan” bulundu.

Böylece “Big Bang” ötesine bakabileceğiz ve başlangıcın öncesine de bakabileceğiz. Belki beraberinde ve eğer bozonu kontrol altında üretebilirsek, sınırsız enerjiye de ulaşabileceğiz.

Hedef heyecan verici, ki sonrasında ver elini uzak galaksiler ve belki farklı evrenler.