Anti-Madde Var Mı? İlk Deneme Anti-Hidrojen..

Avrupa Parçacık* Araştırma Merkezi’ndeki (CERN) biliminsanları 1000 saniye boyunca (15 dakikadan daha uzun bir süre) anti-hidrojeni oluşturan parçacıkları (partiküllerini) tutabildiler. İlk defa bu kadar uzun süre tutulan partiküller, anti-madde atomlarının incelenmesini mümkün kılıyor. Daha önceki gözlem süresi, saniyenin beşte biri kadar bir süreydi.

Nature Physics dergisinin yer verdiği habere göre CERN’deki ALFA araştırma ekibinden uzmanlar, laboratuvar ortamında geliştirdikleri anti-hidrojen atomlarını, her tür sıcaklık etkisinin ortadan kalktığı mutlak sıfırın (-273,16 santigrat derece) 0,5 derece üzerinde soğutarak deyim yerindeyse bir “kapanda” zaptetti.

Peki, anti-madde nedir? Neden evrende görülmüyor? Yapılan araştırmanın önemi ne? Bu soruları CERN’deki Atlas deneyinde görev yapan Doçent Doktor Gökhan Ünel‘e yönelttik.


Top, a diagram of the region where antihydrogen is synthesized and trapped in ALPHA. Bottom a diagram of the electric potential in the trap region. (Credit Nature, copyright Macmillan Magazines 2010.)

Aylin Bozyap: Öncelikle madde ve anti-maddeyi en basit şekilde nasıl tanımlıyorsunuz?

Gökhan Ünel: Etrafımızdaki cisimler, kimyadaki periyodik tablodan bildiğimiz birtakım elementlerden oluşuyor. Bu elementler, yani atomlar ise bir çekirdekten ve bu çekirdeğin etrafında elektron bulutundan oluşur. Çekirdeğin içinde protonlar ve nötronlar var. En basit atom ve çekirdek, hidrojen atomu ve çekirdeği, çünkü bir tane protondan oluşuyor. Etrafında da bir tane elektron dönüyor. Elektron ve proton gibi maddelerin, birtakım kuantum mekaniksel özellikleri var. Ama bunları günlük hayatımızdan da biliyoruz, mesela elektrik yükü bu özelliklerden bir tanesi. Örneğin, elektronun elektrik yükü -1, protonun elektrik yükü de +1.

Anti-madde” dediğimiz şey, bu sözü geçen parçacıkların bazı kuantum mekaniksel özelliklerinin tersine çevrilmiş hali; yani, elektron eksi yüklü bir parçacık ise bunun anti-maddesi, anti-elektron veya bizim söyleşimizle “pozitron”; elektrik yükü eksi değil, artı olan elektron diyerek kullanıyoruz.

Ama elektrik yükünün yanı sıra, günlük hayatta görmediğimiz, daha yüksek enerjilerde ortaya çıkan, örneğin renk yükü dediğimiz bir yük daha var, yine kuantum mekaniksel bir özellik bu… Bunun da tersi bazen anti-parçacıkların tanımlanmasında kullanılıyor. Basında çıkan haberlerde, elektronun ters yükü olan anti-parçacığı, yani “pozitron” ve protonun ters yüklü anti-parçacığı, “anti-proton” kullanılmış.

Aylin Bozyap: “Fizikçiler, anti-maddeyi kapana kıstırdı” deniyor haberlerde.

Gökhan Ünel: O soruya gelmeden “anti-madde etrafımızda var mı?” sorusunu sormamız lazım. Hayır, anti-madde etrafımızda yok; etrafımızda çoğunlukla görebildiğimiz kadarıyla hep madde var. Aslında bu bizim için, özellikle parçacık fizikçileri için çok büyük bir mesele. Evrenin, henüz anlayamadığımız sırlarından bir tanesi.

Çünkü, elimizdeki teoriler çoğunlukla söylüyor ki madde ile anti-madde bir araya gelince enerji çıkar; enerjiden de madde ve anti-madde; aşağı yukarı aynı oranda ortaya çıkar. Dolayısıyla evrende anti-madde olmaması, bizim için bir tuhaflık. Anti-maddeyi biz ancak laboratuvarda üretebiliyoruz.

Aylin Bozyap: Peki evrende neden anti-madde yok?

Gökhan Ünel: İşte bu biz parçacık fizikçilerinin sorduğu sorulardan bir tanesi, neden yok?

Bunu açıklayacak bir takım teoriler öne sürülmüş durumda. CERN’de yapılan deneyler, bu soruya açıklık getirebilecek teorileri inceliyor, hangisinin doğru olduğunu bulmaya çalışıyor. Fakat şu sebeptendir diye henüz söyleyemiyoruz.


Buradaki görüntüyü izleyemeyenler için http://www.youtube.com/watch?v=Ev8UT_SJlfQ

Aylin Bozyap: Peki fizikçiler, ellerinde olmayan bir şeyi, anti-maddeyi nasıl üretiyorlar?

Gökhan Ünel: Şöyle, biliyorsunuz ki E = m x (c)^2. Yani enerjiyi kütleye, kütleyi de enerjiye çevirebiliyorum. O zaman şöyle bir sistem yapabilirim.

Elimde bir proton demeti olsun, protonlar madde. Bunları çok yüksek hızlara çıkartıp durağan bir hedefe çarptırdım. Bu çarpma anında, ortaya enerji çıkacak, daha sonra enerji, madde-anti-madde çiftlerine dönecek.

Ne olacak örneğin? Proton —anti-proton çiftleri ve elektron— anti-elektron, yani elektron-pozitron çiftleri oluşacak. Daha sonra manyetik alanlar yardımıyla bu üretmiş olduğum anti-maddeyi seçip maddeden ayırıp bazı kanallara gönderebilirim. Adeta laboratuvarda üretiyorum, daha sonra tekrar kullanmak için.

Fakat burada dikkatli olmak gereken bir şey var, madde—anti-madde bir araya geldikleri zaman, birbirlerini yokediyorlar ve dışarıya enerji çıkıyor. Demek ki ben, bu çarpışmayı sağladığımda ve anti-maddeyi ürettiğimde ortalığı tamamen vakum ortamında tutmalıyım. Ayrıca bu anti-madde parçacıklarını, manyetik alanlar ya da elektrik alanlar vasıtasıyla, herhangi bir yöne yönlendirdiğimde gittikleri yerde maddeyle temas etmemelerini sağlamam lazım. Temas ettikleri zaman, tekrar enerjiye dönüyorlar.

O halde benim için anti-maddenin devamlı yörüngede olması, bir yere gitmesi lazım, herhangi bir duvara çarpmaması lazım. Bu yüzden haberlerde geçen “trap” yani “kapan” sözü kullanılıyor. Çünkü ben bunu elime alıp tutamıyorum, şişenin içine koyamıyorum. Kapanın duvarına, şişenin kapağına temas ettiği an, anti-madde bozuluyor. Bu yüzden bunu mümkün olduğunca bozulmadan tutabilmek büyük başarı.

Aylin Bozyap: CERN’deki ALFA deneyinde anti-hidrojen atomları yaklaşık 15 dakika gözlemlenebilmiş. Bunun önemi nedir ve bu deney neyi amaçlıyor?

Gökhan Ünel: Bir yerde anti-elektronları, yani pozitronları üretiyorlar. Bir başka yerde de anti-protonları. Daha sonra bunları birbirlerine doğru gönderiyorlar. Anti-elekronlarla anti-protonları birleştirip anti-hidrojen atomu yapıyorlar. Yani, bir anti-element oluşturuluyor. Bu, sekiz on sene önce yapıldığında laboratuvar ömrü çok kısa olmuştu. Sonuçta kesinlikle doğada varolan bir şey değil.

Tek başına üretilen protonun tersi ya da elektronun tersi, yüklü parçacık olduğundan manyetik alanlardan etkileniyor. Dolayısıyla bunların uzun süre yaşamasını sağlamak nispeten daha kolay ama atom, element ürettiğinizde, artı yüklü parçacıklarla eksi yüklü parçacıkları bir araya getiriyorsunuz. Dolayısıyla elde ettiğiniz anti-hidrojen atomu yüksüz, nötr oluyor. Dolayısıyla bunu artık elektrik alanla, manyetik alanla yörüngede, kapanda tutmak, çok zor. Bu deneyin başarısı, bu zoru başarmak ve anti-hidrojen atomlarını 15 dakika gibi uzun bir süre herhangi bir yere değmeden, bozulmadan tutmayı başarmak.

Aslında bu deneyin başka bir amacı daha vardı, o da şu: Ben maddenin yer çekiminden nasıl etkilendiğini biliyorum. Herhangi bir taş attığım zaman yere düşüyor. Aynı şekilde protonlar da elektronlar da, kütleleri çok küçük olduğu için çok az da olsa, onlar da etkileniyorlar. Peki ürettiğim anti-madde yerçekiminden aynı şekilde mi etkileniyor yoksa başka şekilde mi? Henüz bunun cevabını bilmiyoruz.

Basında bir haber çıktığı zaman şöyle algılanıyor, bu deney yapıldı bitti, işte bu da sonuçları. Hayır, bu deney devam edecek, CERN’deki diğer deneyler gibi bunlar hep uzun soluklu çalışmalar. Siz elde ettiğiniz anti-hidrojen atomlarının yerçekiminden nasıl etkilendiğini araştırmadan önce uzun süre hayatta tutabileceğiniz anti-hidrojen atomu üretmek zorundasınız.

Aylin Bozyap: Peki bu deneylerin sonucunda evrene dair ne öğreneceğiz?

Gökhan Ünel: Evrene dair bildiğimiz şeylerin büyük çoğunluğunu standart model bize söylüyor. Bu, elektromanyetik kuvveti, zayıf ve güçlü nükleer etkileşimi birleştiren bir kuram. Bu daha çok küçük parçacıklarla ilgileniyor, yani atom altı parçacıklarla, elektronlarla, kuarklarla. Fakat standart model henüz yerçekimi hakkında bize bir şey söyleyebilmiş değil. Yerçekimi hakkında bize bir şeyler söyleyebilen, genel görecelik kuramı.

Dolayısıyla çok küçüğün teorisiyle çok büyüğün teorisini henüz birleştiremedik. Ortada “theory of everything” dediğimiz “herşeyin teorisi”ne aday bazı kuramlar var. Ama deneysel olarak şudur ya da budur diyecek durumda değiliz.

“Büyük Patlama” ve ondan sonra neler olduğu hep bunun içinde. Ama onun dışında, “her şeyin teorisi” dediğimiz şey, “tek bir teoriyle gözlemlediğimiz her şeyi açıklayabilir miyiz?” sorusunun cevabı olacak. Eğer bunu yapabilirsek, yerçekimi için de aynı teoriyi kullanacağız, elektromanyetik dalgalar için de aynı teoriyi kullanacağız veyahut Güneş’te neler olduğunu anlamak için de. Bu tek bir teoriyle birçok problemi çözebilmek, çok ekonomik ve çok güzel bir şey olacak. Evrenin nasıl çalıştığını sonunda anlayabilir hale geleceğiz.

O zaman yerçekiminin nasıl çalıştığını daha iyi anlarım, parçacıkların neden gözlemlediğim gibi olduğunu anlarım, neden 3 + 1 boyutlu bir uzayda yaşadığımı, güneşin nasıl çalıştığını daha iyi anlarım.

Fakat bunu yapabilmek için, parçacıklar dünyasında yerçekimini nasıl etkilediğini deneysel olarak anlayabilmemiz lazım. Bunun için elimizde, yeterli miktarda deney verisi yok. Dolayısıyla bu bizim için önemli adım olacak.

Şu anda teori diyor ki, “sadece yük değişecek dolayısıyla yerçekiminden aynı şekilde etkilenmeli.” Bunun ispatı henüz yapılmamış. Ama aksi de henüz kanıtlanmamış; dolayısıyla bu deney bunu ölçebilirse, yeni ve güzel bir şey olacak.


Buradaki görüntüyü izleyemeyenler için http://www.youtube.com/watch?v=xBoaaHXo82A

Antihydrogen Atoms Trapped For 1000s
In a paper published online at Nature Physics, ALPHA announces confinement of antihydrogen atoms for at least 1000s.

Last November, we announced in Nature that we had successfuly trapped 38 antihydrogen atoms for at least 172 ms. In fact, 172 ms is the shortest time we can trap atoms and be sure that we’ve removed all of the other particles that can be around. By simply leaving the magnetic atom trap on, we can easily make measurements for longer times.

Our complete data set from last year is made up of 309 annihilation events consistent with antihydrogen annihilation, 19 of which occur after holding the trap for at least 1000s. In the figure here, we show the number of atoms trapped as a function of the confinement time.

These results strongly imply that the antihydrogen atoms have reached their lowest-energy (ground) state while in the trap, which is important for the ground-state spectroscopy that ALPHA plans to perform on the trapped atoms. In addition, the large number of atoms allow us to compare the time and position at which the atoms escape the trap to simulations and shed light on the energy distribution of the trapped atoms.

Read more about the results here or read the full paper. See the news sites reporting on this story.

* Genelde birebir çevirisi Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi şeklinde oluyor. Bana kalırsa, Avrupa Çekirdek Araştırma Merkezi denilmeli, çünkü nükleerden kasıt atom çekirdeğidir.

Kaynakça
Aylin Bozyap, Anti-madde deneyinde dönüm noktası, BBC Türkçe Servisi, 19 Haziran 2011
CERN, Antihydrogen Atoms Trapped For 1000s, Alfa Deneyi, Avrupa Çekirdek Araştırma Merkezi, 19 Haziran 2011
EN, Anti madde bu sefer yakalandı, EuroNews Türkçe 19 Haziran 2011

Bir Hidrojeoloğun Günlüğü -3.6.2011

Yazıp yazmamak arasında gittim geldim; sonuçta yazayım dedim, yazayım da içimde kalmasın..

Yerbilimleri câmiası o kadar küçük ki bu haberi duymama ihtimâliniz yok.. Evet, Mtalı yerbilimciler, jooloji mühendisleri: Mehmet Duru, Taylan Hakan ve Selma Ceylan Yıldız.. Onlar, 2 Haziran 2011 Salı sabahı geçirdikleri trafik kazası sonucu yaşamlarını yitirdiler. Ayrıntısını girmeden yayınlanan haberler burada; 1, 2, 3, 4, 5.. Bu görüntüleri gördükten sonra etkilenmemek mümkün değil..

Cenaze töreninde öğrendiğim kadarıyla, Selma 5 yıllık geçici öğretmenlikten, Taylan’sa zorlu KPSS maratonundan sonra, 2011 Mart’ında kuruma girmiş. Mehmet Hoca’ysa 25-26 senedir MTA’daymış ya da Hacettepe + MTA.. Allah gani gani rahmet eylesin..


MTA’nın ana sayfadan attığı manşet..

İşteydim, ilk önce, canım iş arkadaşım, bizim Taylan’ın soyadını biliyor musun diye sordu.. Ben nereden bileyim birader dedim.. Oğlum Mtalılar kaza geçirmiş, aralarında da Taylan’da varmış dedi.. Lan oğlum, Taylan TPAO’ya girmedi mi dedim.. Bu minvâlde gerçekleşen kısa sohbetten sonra, internetteki (genel ağdaki) üzücü haberi buldum.. Gene ihtimâl vermedim. Ta kî, MTA ana sayfadan fotoğrafları yayınlayana kadar, işte o zaman işin rengi değişti.. Pekâlâ ne oldu, içim mi burkuldu, derin düşüncelere mi gark oldum, hayır, yaşadığım sadece şaşkınlıktı.. O Taylan, bizim Taylan’mış.. Peki ya, Mehmet Hoca.. O da MTA’da staj yaptığım zaman bizleri araziye götüren hocaymış.. Sersem sepelek oldum, afalladım..

Hacettep’de, aynı fakültede, aynı binada olmamıza rağmen hidrojoologlar ve joologlar birbirini görmezler, istisnalar dışında aldıkları dersler çok farklıdır. Bizde, Taylan’la harita kampı yüzünden tanışmıştık. Joolojinin rahatsız hocaları yüzünden sadece o dersi alıyordu mezun olabilmek için, en azından öyle hatırlıyorum. Çünkü bizler, 3. sınıfın sonundaydık, zorunlu kozcuyduk, harita kampıyla cebelleşiyorduk, oysa o KPSS kasıyordu. Bir sene sonra 4. sınıfı bitirdip, mezun oldum ve şans eseri Kızılay’daki bir kafede Taylan’la denk geldik, ben KPSS’de nal toplamıştım, onun çok sağlam puan aldığını hatırlıyorum, hem de nasıl, 90 mı 95 mi ne.. Şifresiz, çalmadan çırpmadan.. TPAO’ya girmenin planlarını yapıyordu, hayalini kuruyordu.. Valla ne yalan söyleyeyim, hem onun adına sevinmiştim, hem de çok kıskanmıştım.. Uzun bir ara daha geçti ve bu seneki jooloji kurultayında karşılaştık. Hidrojooloji oturumuna katılmak için şirketten izin almıştım. Özellikle izotop ve çevresel izleyiciler hakkındaki sunumları dinlemek için.. Neyse onu gördüm, selam verip, sonra görüşürüz dedim, uzaktaki koltuklardan birine geçtim. Baktım geç oluyor, 3. sunum başlamadan kaçtım oturumdan.. Sonra benim babacan arkadaşım aradı, dönmüştüm, işteydim, havadan sudan konuştuk, bak yanımda Taylan var dedi ve telefonu ona verdi. Taylan telefonu alır almaz, aklından geçenleri saydı, sağolsun, niye selam vermeden gittin dedi kabaca.. Ben yanıt veremedim, haklıydı. Artık karşısında o özgür öğrenci yoktu değil mi, o yüzden, işe dönmem gerektiğini izâh ettikten sonra da aman bana gücenme, darılma diye ekledim, savunma mekanizması devredeydi bir kere..


Hüseyin ve Taylan, harita kampından bir kare, Kargabedir Tepe’nin yakınlarında bir yer..
“Bahadırcığım, Hüseyinciğimle benim bir fotoğrafımı çek!”.. O anı ayaklar hariç iyi yakalamışım..

Bu kaza yüzünden Taylan’ın MTA’da çalıştığını ve çok yakın bir zamanda da nişanlandığını öğrendim. Gerçekten kelimeler kifayetsiz kalıyor. İnsanın boğazında bir şeyler düğümleniyor. Üzülmek hafif kalıyor..

Ya Mehmet Hoca.. Harita kampından hemen sonra MTA’da staj yapmıştım.. Birkaç gün bizleri araziye çıkarmışlardı, işte o zaman başımızda Mehmet Hoca vardı. Hatta bir mola yerinde Hoca’nın yanına yaklaşıp. Bu gezdiğimiz yerleri Hacettepe’de de geziyoruz demiştim. O da MTA’ya gelmeden önce Hacettepe’de hocalık yaptığını söylemişti. Demek ki Hacettepe, nasıl bir ekolse seneler geçsede öğrencileri gezdirdikleri yerler hâlâ sabit, diye içimden geçirmiştim..

Bu kadar yazdım, fakat gerçeği de söylemek lazım, ne Taylan’la ne de Mehmet Hoca’yla samimi değildim hani.. Taylan’la harita kampından dolayı tanışmıştık, Mehmet Hoca’yıysa staj sebebiyle tanımıştım sadece.. Ama insan birden empati kuruyor, en azından içinden geçiriyor, ya oradaki ben olsaydım diye düşünüyor, kendi kendine.. Bizde bu tip araçlarla araziye çıkıyoruz. Bizde o yollarda araç kullanıyoruz. Bizde yollardaki katillere şahit oluyoruz. Sonra mı, birden dehşete kapılıyor insan.. Canım iş arkadaşımın da dediği gibi ölmekte bir yere kadar, ya arkada kalanlara bıraktığın acı.. Ölümde; yaşlanmak, hastalanmak, yemek yemek, su içmek, tuvalete gitmek gibi hayatın bir parçası, afedersin, yani sıradan bir şey; ama böyle, bu şekilde ölmek istemediğimi fark ettim..

3 Haziran 2011 Çarşamba sabahı, joolojinin mabedi MTA’da, cenaze töreni düzenlendi, kalabalıktı da.. Son görevimizi yerimize getirdik, Hoca’nın (imamın) sorusunu yanıtsız bırakmadık ve hakkımızı helâl ettik, artık ne hakkımız varsa..

الَّذِينَ إِذَا أَصَابَتْهُم مُّصِيبَةٌ قَالُواْ إِنَّا لِلّهِ وَإِنَّا إِلَيْهِ رَاجِعونَ
Okunuşu: Ellezîne izâ esâbethum musîbetun kâlû innâ lillâhi ve innâ ileyhi râciûn.
Meâli: Onlar; başlarına bir musibet gelince, “Biz şüphesiz (her şeyimizle) Allah’a aidiz ve şüphesiz O’na döneceğiz” derler.
—Sığır (Bakara) Sûresi, 156. ayet @ Kur’ân-ı Kerim


Kazadan sonraki görüntü.. Sanırım kamyonet Ford Ranger, arabanın ön tarafı erimiş resmen..


Kazadan sonraki görüntü.. Çarpışma sonucu sadece pikap bölümü yerli yerinde..

Artık hüngür hüngür ağlamak, kederinden kahrolmak, üzülmek, kızmak, sinirlenmek, sızlanmak, isyan etmek ya da küfretmek hepsi boş.. Fizikte sürtünmeyi ihmâl edip o problemi çözersin ya, bunları da ihmâl edip bu olaya bakarsak; sonuçta ne oldu.. Ne mi oldu.. Ülkenin yetiştirdiği 3 vasıflı insan pisi pisine yaşamını yitirdi. Hem de ne için, bilmem nerede ki karpuzlar bilmem nereye gittiği için.. Görüntülerde çarpışma sonucu, zebellah kamyonun cüssesiyle pikabı (kamyoneti) altına aldığı çok net bir şekilde görülüyor.. Eğer diyor insan, eğer bu kaza iki pikap arasında gerçekleşseydi, sonuç bu kadar şiddetli mi olurdu, hiç sanmıyorum.. Tam da bu örnek, aslında bizim geri kalmışlığımızın açık bir göstergesi.. Bu ülkede, hâlen da, karayolu ile taşımacılık yapılıyorken, bu gibi kazalara her gün davetiye çıkarılıyor. Ha karpuz ha petrol, sonuçta yollar kamyon ve tanker cenneti, ağır vasıta ile taşımacılık.. Demiryolları ile taşımacılık gelişmiş olsaydı, bu ve bunun gibi şiddetli kazalar olur muydu diye, sormadan edemiyor insan.. Ulan bir karpuz kadar değerimiz yok..

Ek
Ben yolda yaşadığım tecrübelerden ötürü, olayın sorumluluğunu kamyon şoförüne atmıştım; fakat işin aslı öyle değilmiş.. Adamın da günâhını aldık.. Ona da geçmiş olsun diyelim.. MTA’nın kullandığı araba kiralıkmış ve şoförde bu çalışma için tutulmuş, taşeronlaşma!.. Sürücü Kenan Görbeli hem kendi başını yemiş, hem de meslektaşlarım ölümüne sebep olmuş. Ee..e MTA, işi ucuza mâl ettin, aferin, peki bu 3 kişi geri gelecek mi..

Ayrıntılar..
http://www.jmo.org.tr/genel/bizden_detay.php?kod=4834
http://www.facebook.com/note.php?note_id=221926254497947