Makaleye giriş yapmadan önce şunu belirtmek istiyorum ki Cern deneyi ve fizik kavramları için kullandığım ifadeler, teorik üslubu sevmeyen her yaştan kişinin kolayca anlamasını ve hayal etmesini kolaylaştırmak için basitleştirilmiş bir dil ile ele alarak yazıyorum. Burada amaç verilen bilginin kesinliği değil, olayın her yönüyle anlaşılabilmesi ve hayal edilebilmesidir.
Tüm bu hikayeler nasıl başladı?
Temel olarak etrafımızda gördüğümüz tüm maddeler atomlardan meydana gelmektedir. Atomların arasında oluşan bağlar sayesinde moleküller, molekülleri bir arada tutan zayıf bağlar sayesinde ise elimizde tuttuğumuz nesneler meydana gelmektedir.
Aslında etrafımızda gördüğümüz tüm nesnelerin oluşumunun çok küçük boyutlu yapılardan başlayıp makro (büyük) yapılara doğru giden süreçte inşa edilmiş olduğunu görebiliriz. Makro yapılara geldikçe aralarındaki bağlar zayıflar. Bunu daha iyi anlamamız için Güneş sistemimizi örnek olarak verebiliriz. Güneş’in kütle çekim kuvveti ne kadar büyükse yörüngesinde o kadar gezegen bulundurabilir. Güneşten uzaklaştıkça o oranda çekim kuvveti de azalmış olacak. Aynı mantık atom içinde geçerlidir ve yörüngenin en sonuna gelindiğinde çekim enerjisi düşer ve atomlar birbirini tutacak gücü bulamazlar. Bu tür yapıya kararsızlık diyoruz.
Atom yapısını şekildeki gibi çok büyük olduğunu düşünün. Proton ve nötronlar o kadar çok ki artık çekim kuvvetinin sınırına ulaşmış olalım. Dışarıdan bir uyarı verdiğimizde (radyoaktivite gibi) artık atomun düzenini bozmuş oluyoruz. Bu süreçten sonra atom kendi enerjisinden fedakarlık edip daha alt düzeyde bir kararlı yörünge oluşturma yoluna gidecek. Evren her zaman kararlı olmaya çalışmaktadır.
Basit bir örnekle açıklamak gerekirse mangalda yaktığımız kömür aslında organik bir yapının molekülleri arasındaki bağların kopması sonucu ortaya çıkan enerjidir. Hayal etmek isterseniz bu enerjiyi biz ateş olarak görüyoruz. Yani kömürün yanması Karbon (C), Oksijen (O) ve Hidrojen (H) atomlarının oluşturduğu bir organik molekülün parçalanması sonucu oluştu. Aynı şekilde bir Alüminyum’u freze veya tornada işlersek aslında moleküller arası bağları koparıyoruz ve işleme yaptığımızda ortaya çıkan ısı bizim moleküller arasındaki zayıf bağların koptuğu enerjiye denk olmaktadır.
Şimdi gelelim makro yapıdan mikro yapıya doğru gidildiğinde aralarındaki bağları parçalarsak ne olur? Deminki örnekte moleküller arası zayıf bağların koparılmasını anlatmıştık, şimdi ise atomu bir araya getiren bağları koparıyoruz yani temel olarak bildiğimiz Proton ve Nötronu! Bu parçalama olayını biz nükleer fisyon olarak duyduk. Ortaya büyük enerji çıkması için makro yapıda kararlı olan bir uranyum atomuna nötron yolladığımızda atom parçalanarak uranyumdan önceki elementlere dönüşüyor. Bir karpuzu hayal edin ve ona belirli uzaklıktan mermi ile ateş edildiğini düşünün. Karpuz muhtemelen patlayarak dağılacak. Dağılan parçalar içerisinde 2 adet yarım kabuklu karpuz parçaları ve irili ufaklı karpuz içi olduğunu varsayalım. İşte burada karpuz içi ortaya çıkan enerjiyi, kabuklu karpuz parçaları ise tepkime sonrası meydana gelmiş nükleer maddeyi veya halk arasındaki dili ile nükleer atıkları temsil etmektedir. Buraya kadar olan kısımda hep parçalayarak enerji oluşturduk peki hiç birleştirerek enerji ortaya çıkamaz mı? Bunun cevabı Güneş’te gizli ve biz bu reaksiyona Füzyon diyoruz. Füzyon basitçe fizyonda gerçekleşen olayın tersi gibidir. Hidrojen izotoplarının birleşerek helyuma dönüşmesi ve ortaya enerji çıkması şeklinde gerçekleşir. Aynı şekilde bu reaksiyonlar devam ederek bildiğimiz tüm elementleri sırasıyla oluşturur. Bu sayede evrende keşfettiğimiz ve görünen tüm elementlerin nasıl meydana gelmiş olduğunu açıklayabiliyoruz.
Peki bu kısıma kadar olan bölümde ya var olanları parçaladık ya da var olanları birleştirdik. Ama ilk madde nasıl oluştu sorusuna cevap veremedik hala! Füzyon tepkimesi yani Güneş reaksiyonu evrenin ilk zamanından beri var olmuş çok eski bir süreç olmasına karşın yine de en basit yapı olan Hidrojen atomuna ihtiyaç duymaktadır. Burada Hidrojen atomu nasıl oluştu sorusu akıllara gelmektedir. Atom sadece Proton, Nötron ve Elektron’dan mı ibaret yoksa Proton ve Nötron’u birbirine bağlayan veya bunları oluşturan başka yapılar var mı? İşte tüm bu soruların cevabını bulmak için Cern deneyi yapılmaktadır.
Bildiğiniz gibi yapıların içinde ne olduğunu ortaya çıkartmak için onları parçalamamız ve ortaya çıkanları analiz etmemiz lazım ki gerçekten ne var ve nasıl oluşmuş gibi sorulara cevap bulalım. Bu yüzden CERN laboratuvarında proton yani pozitif yüklü parçacık çarpıştırılıyor. Manyetizma konusunu bilenler pozitif yüklü 2 parçacığın birbirini iteceğini bilirler. Bilimcilerde 2 pozitif parçacığın zorla kafa kafaya çarpıştırılarak ortaya içindekilerin saçılmasını bekliyor. Normal şartlarda 2 pozitif parçacık birbirini sürekli iteceği için kafa kafaya çarpışması imkansız ancak evrenin ilk halinde çok yüksek sıcaklık olduğu için bunlar kendiliğinden kaynaşmış olabilir. Bunu deneysel olarak görmek için ışık hızına çok yakın hızlara ulaştırarak çarpışmalarını sağlamak ve sonuçları görmek istiyorlar.
Ortaya çıkanlar bize ne mi verecek? Öncelikle evren nasıl oluştu ve sonu nasıl olacak gibi cevaplar için ipucu yakalayacağız. Biraz önce hidrojen atomu için en basit ve temel yapı olarak bahsetmiştik ancak hidrojen atomunu oluşturan Nötron ve Protonları bir arada tutan ve onlarında var olmalarını sağlayan daha ufak yapılar keşfedildi. Üstelik bunların sayısı 3-5 gibi sınırlı da değil. Kısacası biz parçalamaya devam ettikçe sürekli yeni yapılar görüyoruz ve bunun bir sonu olması gerektiğini de düşünmeden edemiyoruz. Her şeyi açıklayan modellere ihtiyacımız bu yüzden var.
Bilim insanları evreni durağan olarak hayal ediyorlardı ancak yapılan gözlemler sonucu evrenimizin sürekli genişlemekte olduğunu bizlere gösteriyor. Demin atomlardan ve güneş sisteminden konuşmuştuk ve bir çekim kuvveti olduğunu söyledik. Öyleyse evren var olduğunda ortaya saçılan kütle o anda kendi çekim kuvveti nedeniyle tekrar içe göçmeliydi. Ancak olmadı! işte biz bu olaya big bang diyoruz. Saf enerji bir anda yayılmaya başladı ancak nedense tekrar toparlanmadı. Bilim insanlarına göre evren belli bir genişleme sonrası çekim kuvvetleri nedeniyle genişlemenin yavaşlaması ve daha sonra tekrar eski formuna dönerek enerjiye ulaşması gerektiğini düşünüyordu oysaki. Şimdi giderek daha hızlı genişleyen evrenimizin yapısını anlayabilmemiz için başka fikirlerin ortaya konması gerekliydi.
İşte bu sebeble big bang öncesini de bilmemiz gerekli. Bunu anlayabilmek için bazı fikirler ortaya atıldı. Özellikle paralel evren teorileri. Bu fikirler nasıl bizim big bang ile oluşan bir evrenimiz varsa belki onun gibi bizim evrenimizin dışında olan başka evrenler vardır. Eğer varsa onlara ulaşabilmenin bir yolu var mı gibi soruları da beraberinde getirdi. Benzer şekilde evren de aynı dünya gibi katmanlara sahip mi? Uzayın ötesinde başka ne var gibi sorulara cevaplar aranmaktadır.
CERN Deneyi ve Sonuçları
CERN keşifleri yapıldı ve insanoğlu enerjiyi kullanmanın en verimli yolunu buldu diyelim, peki sonrasında ne olacak? Cevap aslında çok belli, Nükleer veya kömür santralleri gibi yapılara ihtiyaçlarımız kalmayacak. Belkide daha temiz enerji olan Kuantum Santralleri gelecek ve elinizde tuttuğunuz nesnenin içindeki tüm enerjiyi tamamen açığa çıkartabileceğiz. Anlaşılır olması için bunu örneklendirirsek okulda kullandığımız bir tebeşirin içindeki tüm enerjiyi ortaya çıkarttığımızda İstanbul’un tamamını 1 milyon yıla kadar başka santrale gerek kalmadan enerjisini sağlamamız mümkün olurdu. Üstelik ortaya nükleer atıkta çıkmıyor çünkü madde tamamen enerjiye dönüştü aynı ateş gibi, tek fark ortada külü yok…
Tabii ki bunun zararlı yanları yok mu, var! Nükleer kavramı oluştuğunda bunu nasıl hemen bomba yapımı için kullandılarsa aynı şekilde kuantum enerjisi de silah olarak değerlendirilebiliyor. Yine aynı örnekle madde olarak tebeşiri ele alırsak bunun karşıtı yani Anti-Maddesini birleştirdiğimizde yine ortaya saf enerji çıkıyor. Hidrojen bombasından bile kuvvetli olacak bir güç hayal edin!
Neyse ki bunları şimdilik unutun çünkü keşifler yapılsa bile hala bazı kavramlar teorik yani düşüncelerden ibaret. Gerçekten böyle olacağı yok, belki beklenen cevap çok farklı olacak ve bizler başka arayışlara gireceğiz.