Site İçi Arama

egitim

Sörf Yapma ve Parçacık Hızlandırıcı Arasındaki Bağ Nedir?

Bazı bilim insanları bu aralar sörf yapma prensibiyle çalışan ve mevcutlarından çok daha küçük boyutlarda atom altı parçacıklar için hızlandırıcı yapmayı aklı etmişler. En ünlü parçacık hızlandırıcıyı biliyorsunuzdur, CERN!

Sörf yapmayı sever misiniz?

Doğrusunu isterseniz ben hiç yapmadım. Benim öyle şeylere karşı zaten pek kabiliyetim de yoktur. Zamanında doğru dürüst kaykay yapmışlığım bile olmamıştı.

Gerçi kayak yapmıştım bir aralar.

O yüzden biraz biliyorum nasıl bir duygu olduğunu, çok zevkli bir şey olmalı. Hatta sörfün kayaktan çok daha zevkli olduğu kesin.

Sonuçta sörf yaz aylarında, sıcak havada yapılan bir etkinlik. Kayak yaparken ki gibi soğuk hava vurmuyordur yüzüne muhtemelen.

En azından filmlerden izliyoruz, sörf gerçekten keyifli bir etkinlik.

Bakın yerine geçecekse muz üzerinde tatilde biraz hoşça vakit geçirmiştim bir zamanlar, yani tam olmasa da, sıcak havada su üstünde kaymanın nasıl bir şey olduğunu biliyorum diyebilirim.

Bu kış vakti sörf de nereden geldi aklıma değil mi? 

İzlediğim bir bilimsel videoda bahsi geçiyordu da oradan esinlendim.

***

Sörf yaparken ne yaparız?

Gelen dalgayı yakalayıp, sörf tahtası üzerinde dengede durarak su üstünde kayarız.

Tabii sörfçüler o tahta üzerinde dengelerini sağlamak için çok zorlanıyorlar bence, gerçekten sörf yapmak çok zor bir şey olmalı.

***

Sörf diyorum da, bu yazıyı aslında bilimsel haberler kapsamında yazıyorum.

Yani aslında benim asıl dikkat çekmek istediğim konu sörf yapmanın sistematiği, olayın fiziksel yönü, mantığı.

Sörfçü o tahta üzerinde o kadar hız yapar, ama o hız aslında yakaladığı dalganın hızıdır. 

Dalgalar sahile yakınlaştıkça yükselir ve hızlanırlar, bunun sebebi derinliğin azalmasıdır. 

Çok detayına girmeyeyim şimdi dalga mekaniğinin, ama olayın derinlik azalmasıyla ilişkisi vardır.

Bu dalgaların hızlarını artırmanın bir yöntemi.

Bir de o hızlanmış dalga üzerine sörfe benzer bir şey koyarsan, o koyduğun şey de dalga hızında gitmeye başlar.

***

İşte genç bilim insanları bu aralar sörf yapma prensibiyle çalışan ve mevcutlarından çok daha küçük boyutlarda atom altı parçacıklar için hızlandırıcı yapmayı aklı etmişler.

En ünlü parçacık hızlandırıcıyı biliyorsunuzdur, CERN!

CERN yeraltında açılmış kilometrelerce uzunluktaki tünellerden oluşan, ama prensipte sadece bir parçacık hızlandırıcıdır. 

Hadron çarpıştırıcı da deniyor.

Bilmiyorum resimlerini gördünüz mü? 

Devasa tünellerden ve tüneller içindeki devasa ekipmanlardan oluşan çağımızın en pahalı makinası!

Tüneller içinde bir sürü elektro-mıknatıslarla, bir sürü elektron hızlandırıcıyla, ya da proton hızlandırıcı da var sanırım içlerinde, soğutucularla, algılayıcılarla devasa bir makina CERN denilen.

Peki yaptığı şey nedir? 

Birbirine çarpıştırılarak parçalanmak istenen atomları, yada proton gibi atom altı parçaları daha da küçük parçalara ayırmak için önce hızlandırmak, sonra da çarpıştırmak!

Başka bir işe yarıyor mu?

Hayır!

Sadece bir hızlandırıcı!

Yani onca masraf sırf bu tür deneyler yapılabilsin diye yapılmış!

Protonları ya da diğer atom temel parçacıklarını ışık hızına çok yakın hızlara kadar hızlandırarak, sonra da hızlanmış parçacıkları birbirine çarpıştırarak ortaya saçılan atomaltı parçacıkları tespit etmek, elde edilen doneleri analiz etmek. Oradaki bilim insanlarının yaptıkları şey bu.

Tanrı parçacığı!

Bugüne kadar işe yarar yaptığı şey de bir tek bu!

Evet, tanrının belası parçanın varlığını, yani magazinsel adıyla tanrı parçacığını uzun uğraşlardan sonra tespit etti, kanıtladı.

Aslında halen daha tartışmalar sürüyor, çünkü öyle gözle görünen bir higgs bozonu da yok ortalıkta, gözlenen sadece belli bir seviyede ortaya çıkan enerjinin ekranlarda görünen grafiği.

Higgs bozonu saliseler içinde görünüveriyor ve hemen başka bir şeye bozunuyor. Halen daha neye ve niye bozunduğu anlaşılabilmiş değil. 

Deneyler devam ediyor.

***

Kilometrelerce uzunluktaki bu devasa makina hızlandırma işlemini yaparken oldukça çok enerji harcıyor. 

O devasa mıknatıslar çalışsın diye dünyanın enerjisine ihtiyaç var. Bilmiyorum, makinayı çalıştırdıkları zaman belki de civar kasabalarda elektrik kesintisine bile gidiyor olabilirler.

Bir proton demetini mıknatıslar yardımıyla ışık hızına çok yakın hızlara çıkartabilmek için proton demetinin önce belli bir hıza kadar CERN’de mevcut diğer küçük dairesel tüneller içinde bir çok kez döndürülmesi gerekiyor. 

Ardından da proton demeti büyük tünele aktarılıp orada da artık ne kadar dönmesi gerekiyorsa döndürülüyor.

Proton demeti ancak istenen hıza ulaştığında hedeflenen diğer proton demeti ile, ya da neyse artık hedefteki atom parçacığı, çarpıştırılıyor ve bu şekilde ortalığa saçılan parçalar algılayıcılarla gözleniyor.

Bu hem çok zahmetli bir iş, hem de düzgün sonuç almak için çok ince ayarlar gerektiriyor. 

Sonuçta tüm makinanın düzgün çalışması için hiçbir yerinde en ufak bir sapma olmaması gerekiyor. 

Kilometrelerce uzunlukta bir makina! 

Her şeyin çok iyi ayarlayacaksın! Kolay iş değil!

Lanet parçacıkları hızlandırmak gerçekten çok zor bir iş!

***

İşte acaba protonları ışık hızına yakın hızlara çıkarabilmek için başka bir yöntem yok mudur diye kafa yoran kimi genç bilim insanlarının aklına yukarıda bahsettiğim sörf yapmanın analojisi gelmiş.

Biraz daha bilimsel olarak açıklamaya bir başka örnek ile devam edeyim isterseniz.

FM radyoları bilirsiniz. 

Eskiden radyo deyince orta dalga, uzun dalga ya da kısa dalga radyolar olurdu. 

FM radyolar ise çok daha temiz ve kaliteli ses verdikleri için bugün birçok cep telefonunda, ya da arabalarımızın radyolarında FM yayını çok daha fazla kullanılır oldu. 

Gerçi bugün artık FM radyoların da pabucu dama atıldı. Artık internet üzerinden her şey yapılabiliyor. FM radyolar da sanırım artık internet yayını yapıyorlar.

Ama halen daha radyo olarak da kullanımda.

***

Nedir farkı FM radyoların eski radyolardan?

Frekans modülasyonu ile çalışması.

Eski radyolar (AM radyolar) genlik modülasyonu ile çalışırken, FM radyolar frekans modülasyonu ile çalışıyorlar.

O yüzden FM’dir adı ya, Frekans Modülasyonu. 

Yani radyo dalgaları üzerine modüle edilmiş, yüklenmiş ikinci bir dalganın frekansı modüle edilerek, değiştirilerek, radyo yayını karşıya aktarılıyor, eski radyolarda olduğu gibi dalganın genliği ile oynanarak değil.

İşte bu yeni parçacık hızlandırıcı da benzer bir şey yapıyor.

Nano parçacıklar ile elde edilmiş ışık hızına yakın dalgalar üzerine protonlar sörf yapıyormuş gibi yükleniyor ve oldukça kısa mesafede ve sürede protonların ışık hızına yakın bir hıza çıkmaları böylece sağlanmış oluyor. 

Koca koca mıknatıslarla, elektrik alanları içerisinde kilometrelerce hızlanması için dünyanın enerjisini harcayacağınıza, onca tur döndür babam döndür, olacak iş değil. 

Bindir hazır hız almış bir nano dalga üzerine ve bırak proton demeti sörf yapsın. Çabucak istenilen hıza ulaşıyor.

Bir yanda protonları hızlandırmak için koskoca hadron çarpıştırıcısı, milyarlarca milyarlarca Eurolar harcanmış inşası için…

Diğer yanda da küçücük bir alet. 

Hemen hemen aynı şeyi yapıyor!

***

Evet, bu yeni parçacık hızlandırıcı bir el aleti boyutlarında. 

Hatta çok daha küçük!

10 santimetre kadar bir uzunluğu var.

İnanabiliyor musunuz?

Bu kadarcık bir alet ile koskoca hadron çarpıştırıcının yaptığı şeyi yapabilir oluyorsunuz!

***

Tabii şimdilik bu dalga sörfü (wake surfing) denilen alet prototip olarak üretilmiş durumda.

Üzerinde daha çok çalışılması gerekiyor.

Bir gün çok daha geliştirilip CERN’deki devasa makina yerine kullanılabilir mi, tam olarak bilmiyorum.

Ümit var deniyor.

Üzerinde biraz daha çalışılırsa ve yeterli güçte olursa neden olmasın?

Unutmayın, bir zamanlar bilgisayar dedikleri şeyi vinçlerle taşıyorlarmış, koca koca ekipmanlardan oluşuyormuş ilk bilgisayarlar.

Şimdi ise bakın elimdeki küçücük cep telefonu ile neler neler yapabiliyorum. Sonuçta cep telefonları da artık birer bilgisayar aslında.

***

Yani evet, neden olmasın? 

Belki de boşa onca masraf edilmiş bile olabilir CERN için.

O kadar masraf edileceğine oturup biraz daha kafa yorsalarmış zamanında, belki de onca masraf etmeden de aynı sonuçları alabilecekleri çok daha basit bir parçacık hızlandırıcı tasarlayabilirlermiş.

Sanırım onca devleti ve politikacıları bu yatırım için ikna etmek oldukça zor olmuştur.

Şimdiden CERN konusunda bilim dünyasında boşa masraf diye sesini yükseltenler var.

Aslında benim de hep aklımı kurcalıyor bu konu.

Nasıl oluyor da onca para harcayabiliyorlar böyle şeyler için?

Bazen gerçekten har vurup harman savurmak gibi geliyor bana bunca masraf.

Bilim için helal olsun tabii ki, ama yine de bilimin de bir ekonomisi var sonuçta.

***

Ne dersiniz? Bu gençlerde iş var değil mi?

Hem sörf yapabiliyorlar hem de sörften esinlenip yeni parçacık hızlandırıcı tasarlıyorlar.

Bakalım daha neler duyacağız bilim dünyasında.

Moskova’dan herkese sevgi ve saygılarımla.

Araştırmacı Yazar Deniz BURSALIOĞLU
Araştırmacı Yazar Deniz BURSALIOĞLU
Tüm Makaleler

  • 10.12.2023
  • Süre : 4 dk
  • 588 kez okundu

Google Ads