Yazılar

Ören’de Bir Parçacık Fizikçisi: Sinem Şalva

Fotoğrafta kitapçının bir köşesi gözüküyor, raflara dizilmiş kitaplar ve duvarda çiçekli bir yol resmi var. Dolabın üzerindeki fotoğrafta Stephan Hawking’in fotoğrafı ve sözü asılı: Mutluluk yetinmektir, mutluluk anlamaktır.

Dolabın üzerindeki fotoğrafta Stephan Hawking’in fotoğrafı ve sözü asılı: Mutluluk yetinmektir, mutluluk anlamaktır.

 

 

Geçtiğimiz aylarda Serkan Kılıç’la Balıkesir Ören’de Sır Bookstore ve Academy’yi açan Sinem Şalva, kendi ifadeleriyle fiziğin arkasındaki felsefeyi arayan, CERN’de çalışmış, bir parçacık fizikçisi. Ziyaret ettiğimiz sırada CERN, atom altı fizik ve  Parmenides felsefesi hakkında bir sohbette bulunduk. Yazımızda da sizinle bu sohbeti paylaşıyoruz.

 

 

 

 

 

 

 

 

1- İlham almak adına hikayenizi dinlemeye geldim. Önce CERN’e gidişinizi sormak istiyorum. Lisansta fizik mi okudunuz?

Evet, Işık Üniversitesi’nde fizik okudum ama benim fizik okuma hikayem biraz daha farklı. Aslında felsefeye çok ilgim vardı ama o zaman fark ettim ki bir şey okuyacaksam önce bu fizik olmalıydı. İkisi de çok ilgimi çekiyor. Lisans bittiğinde ise hiçbir şey olmadı, yeterli gelmedi, tatmin olmamıştım. O dönemde Metin Arık hocamla tanıştım. Kendisi idolümdü, daha önceden de basından takip ediyordum. Fizik okurken bir yandan da iyi fizikçiler kimler bakıyordum, CERN’deki çalışmaları takip ediyordum. Son sene lisans tezimde beraber çalışmak için oldukça ısrar ettim. Kabul etti, birlikte parçacık fiziği üstüne bitirme projesi yaptık.  Bundan sonra yüksek lisans başvurusu için bana referans yazdı ben de İTÜ’de devam ettim.

Başladıktan 1 sene sonra o yaz Metin Arık beni aradı. Sinem, Türkiye’de bir workshop var ATLAS’la¹ ilgili bir proje, sen de gelmek ister misin, dedi. Tabii hocam dedim. CERN’de çalışan insanlarla bir arada bulunmak harikaydı. Sonra Metin Arık’la konuşurken yazın bir planın var mı, diye sordu. Öyle bir soruş ki, işim var desem “Tüh! Ya öyle mi?” diyecek (gülüşmeler). Ben de yok hocam, dedim. ‘’O zaman hazırlan CERN’e gidiyorsun’’ dedi. 2008 yazında gittim, sonra İTÜ’de derslerimi almaya devam ettim ve 2009 yazında tekrar gittim. Zaten CERN’deki çalışma ortamı şöyle: Gelen insanların çok az bir kısmı CERN’in kendi personelidir. Daha çok dünyanın her yerinden üniversitelere bağlı olarak öğrenciler geliyor mesela ben yüksek lisansta İTÜ’ye bağlı olarak gitmiştim. Ardından Belçika’da Gent Üniversitesi’nde doktoraya başladım, CMS’te donanım kısmında çalışıyordum. Orada çalışmalar iki gruba ayrılıyor: Veri analizi ve donanım (hardware). Dedektörlerin hepsi birbiriyle aynı özellikte değil tabii. Örneğin müon ve elektron aynı dedektörde algılanmıyor.

ATLAS ve CMS deneyleri öncelikle Higgs bozonunun keşfine kanalize olmuştu ve gerçekten de 2012 yılında bulmuştular, Fizik Nobel Ödülü aldırdı bu keşif. Şu anda da Süper Simetri Teorisi, LLP (Long-Lived Particles) ve Karanlık Madde parçacığı araştırmaları sürüyor. Ama bir yerden sonra işin içine felsefe giriyor. Bunun en güncel örneklerinden biri de Almanya’da kurulan “Epistemology of LHC” enstitüsü. Çok ilginçtir, CERN’de birçok kulüp var fakat felsefe kulübünün olmadığını eşimle fark ettik. Bunu CERN bașkanına ifade ettik ve şu an açılma sürecinde.

Fotoğrafta LHC (büyük parçacık çarpıştırıcı) görülüyor. Yerin altında bir tünelde, kalın duvarlı mavi bir boru ve üzerine bağlı kanallar var.

Fotoğrafta Büyük Parçacık Çarpıştırıcı (LHC) görülüyor.

2- Oradaki bir gününüzü anlatır mısınız?

Günün büyük bir kısmı laboratuvarda geçiyor. Dediğim gibi orada müon dedektöründe çalışıyordum.

3- Ben aslında müon dedektörüne benzer bir şeyle karşılaşmıştım. Yakında belki de Amazon’da satılabilir**.

Evet olabilir, bu çok da zor değil. Parçacık üretmene gerek yok çünkü gezegenimizden dakikada 1 cm²’den 1-2 tane müon geçiyor zaten. Müonlar, uzaydan gelen kozmik ışın parçacıklarının Dünya’nın atmosferinde bulunan atomların çekirdeği ile çarpıșmasıyla ortaya çıkıyorlar. Müonun güzelliği gözlemlenebilmesi. Higgs Parçacığı LHC’de ki proton-proton çarpışmasında üretilebiliyor ama ömrü çok kısa olduğundan hemen başka parçacıklara bozunuyor, Higgs olduğunu izlerinden anlayabiliyoruz ancak çünkü teorik olarak bilgisi elimizde var, enerji ve momentumunu da deneysel olarak bu devasa dedektörlerle yüksek hassasiyetle ölçebiliyoruz. Higgs bozonunun farklı oluşma kanalları var. Bunlardan biri dört müon bozunma kanalı. Müon algıçları gazla çalıșıyor, bunlara gaz dedektörleri de deniyor. LHC’de iki ayrı proton demeti -hidrojen gazından ayıklanarak- farklı hızlandırıcılarda hızlandırılıp çarpıştırılıyorlar. Bu olay sırayla Linac2, PSB, PS ve SPS’te²  en sonunda da LHC’de gerçekleşiyor. Burada ışık hızına çok yakın bir hıza çıkıyor. Basitçe müonlar gaz dedektörlerine ulaştığında, gaz iyonize olup artı yükler ve eksi yükler bir tarafa toplanıyor. Anoda ulaşan elektronlar dedektörün yüzeyindeki elektronik cihazlar tarafından okunabilen farklı bir iz bırakıyor.

Ben orada GEM (Gas Electron Multipliers) dedektöründe çalışıyordum. CMS için GEM dedektörü projesi yaklaşık 8 yıl önce başladı. Dedektörler de yıllar içinde teknolojiye de bağlı olarak evriliyor, önceden 80’li yıllarda wire chamber³ bulunmuștu, günümüzde geliştiği nokta GEM gibi MPGD’ler (Micro-pattern Gas Detector) oldu. Örneğin GEM kapton bir folyo olarak düşünülebilir: Mikron düzeyinde incelikte ve üzerinde delikler (holes) var. Bu folyoya gerilim uygulandığında elektrik alan oluşuyor ve parçacıklar buna maruz kaldıkça çoğalıyor. Bu bir müon algılayıcı. Bu dedektörün farklı kullanım alanları da var mesela müon tomografi. Yan paralelden örnek verecek olursak tomografiyi tıpta kullanıyoruz, müon tomografi de gelişmekte olan bir alan.

4- Çarpıştırıcıların yapısını biraz daha anlatır mısınız?

Dediğimiz gibi parçacıklar tek bir aşamada hızlandırılmıyor ve o tüplerde (Beam Pipe) tutulabilmeleri ve yönlendirilmeleri manyetik, elektrik alan ve ultra yüksek vakum ortamıyla sağlanıyor. O yüzden bu tüplerin bir genişliği var.  Bu çarpışmalar 27 km’lik bir tünelde saniyede 600 milyon çarpışma olarak gerçekleşiyor. Tabii üretilen her parçacık sayılmıyor. Hangi olayların (event) kaydedilebileceğine hızlıca karar vermek için “Trigger” tetikleme sistemleri kullanılıyor. Bir de bu verilerin dünyanın her yerine taşınması var. İnternet vasıtasıyla taşınmıyor, bunun için GRID denilen bir sistem var.

5- Son olarak dönüş kararınızı konuşalım. Tam olarak nasıl karar verdiniz?

Hiçbir zaman çok hırslı ve idealist olmadım, ideallerimi hayal gücüm belirliyor aslında belki de o yüzden buradayım. Sadece içimde ne istediğime baktım. Benim şu an planlarım burada bir üniversitede akademisyen olarak başlamak. Tabii CERN’den ayrılmış değilim, benim için burada neler yapabiliriz, CERN’e doktora öğrencisi götürebilecek miyim, bunlar önemli.

Ben yaptığım işten nefret etmek de istemiyorum. CERN’de de arada bir karşılaştığım durum bu. Bir gün laboratuvara arkadaşım titreyerek geldi, aşırı stresli, günlerdir düzgün uyuyamamış, yemek yiyememiş, devam etmek istemiyor orada çalışmaya. “Ne yapıyorsun, hemen topla çantanı ve git” dedim. Gerçekten gitti de. Bir daha karşılaşmadım. 2 sene sonra gördüğümde bir şirkette yazılımcı olarak çalışıyordu, çok da mutluydu. Aynı dönemde mezun olduğum arkadaşlarımın da çoğu fizikçi olarak devam etmiyor, yazılımcı olarak çalışıyorlar.

6- Peki sizce neden insanlar bu aşamaya geliyor? Sizi bundan koruyan ne oldu?

İşin tat veren kısmını, felsefesini yapmadıkları için. Ya da sevdiği için değil de hırsından

dolayı devam etmek.

7- İnsanları bıktıracak düzeyde çalışma şartları nasıl ortaya çıkıyor?

Evet orada çok çalışman lazım ama ne yaptığının farkında olursan, verimli bir şekilde günün birkaç saatinde çok yoğun çalışman yeterli. Benim için çalışmak zamanla buna evrimleşti. İnsanlar hep doktora çok zor bir süreç diyor, ben bir süre sonra tam tersini deneyimlemeye başladım. Bu senin elinde olan bir şey. Ben bitirirken çok mutluydum. Lisans ve yüksek lisansta tam tatmin olmamıştım ama doktorayı bitirirken “İşte bu!” dedim. İçim rahat dönüyorum bu nedenle.

8- Burayla ilgili planlarınız neler? İsmi nereden geliyor?

Burası bookstore ve academy. Bizim uzun vadeli planımız burayı çok yönlü bir akademiye dönüştürmek. Özellikle küçük çocuklar için bilim, felsefe ve sanat bütünlüğünün olduğu bir yer haline getirmek. Yurt dışında ne kadar da olsa kendi ülkendeki kadar rahat olamıyorsun hem bürokratik hem kültürel anlamda ve Akdeniz’in kültür geçmişi de hissetmek istediğimiz bir şeydi.

Dünyanın neresinde olursan ol, aynı sisteme hizmet ettiğini bilince nerede olduğunun çok da bir önemi kalmıyor. Sır ismi de aramızda olmasından geliyor. Sır gibi, bu da bizim aramızda.

 

Fatma Hale Bulut / Hatice Nur Özcan

 

Ek bağlantılar:

Sır Bookstore & Academy

Serkan Kılıç’ın Kitabı: Parmenides’in Tanricasi

**Taşınabilir Müon Dedektörü

¹LHC Hakkında Daha Fazla Bilgi

³ Wire Chamber’ın İşleyişi

 

² LHC yaklaşık olarak 27 km uzunluğunda ve yerin 100 metre altında. Üzerinde ATLAS, CMS, ALICE VE LHC-B olmak üzere 4 tane çarpışma merkezi bulunuyor.

,

Sokratik Yöntem: Karşıt Madde

“Doğru bir önermenin tersi yanlış bir

önermedir ama derin bir gerçekliğin tersi

bir başka derin gerçeklik de olabilir.”

Niels Bohr

 

Hatice: Bugün karşıt maddeden bahsedelim biraz. Evrende madde olduğu gibi az da olsa -ki bu oran %0,001’den az- karşıt madde de vardır. Hatta en başa saralım. Evren bir atoma sıkışmış enerji halinden patladığında her tarafa parçacıklar ve onların zıt parçacıkları saçılmıştı.

Hale: Peki bahsettiğimiz bu antimadde(karşıt madde) nerede?

Hatice: Evren soğuyup genişlemeye başlayınca hem karşıt madde hem de madde eşit oranda oluştu. Karşıtıyla birleşen parçacıklar yok olur, bu tepkimelerin sonunda geriye az da olsa madde kaldı. O madde içinde olduğumuz evreni oluşturdu. Bunun yanında ondan çok daha az olarak karşıt madde evrende bulunuyor. Aslında bugün evrenin neden maddeyle kaplı olduğunu bilim insanları hala araştırıyor. Yaygın görüş, başlangıçta maddenin daha fazla olduğu.

Madde ve karşıt maddeyi simgeleyen iki insan tokalaşıyor.

Hale: Parçacık kısmını biraz daha açalım. Biliyoruz ki atomlar en sade hâliyle kuarklar ve leptonlardan oluşur. Bu parçacıkların her birinin ve temel parçacık olmayan baryon(3 kuarktan oluşur) ve mezonların(bir kuark ve farklı bir karşıt kuarktan oluşur)  da karşıt parçacıkları vardır.

Hatice: Ama mezonlarda yüksüz pionun karşıt parçacığı yok.

Hale: Peki, karşıt parçacık tam olarak nedir?

Hatice: Bir parçacığın karşıtı; kütle ve yük miktarı bakımından eşiti, yük işareti ve kuantum spini olarak zıttıdır. Aynadaki görüntüsü gibidir. Yukarıda da kısaca değindiğim gibi parçacık ve karşıt parçacığı birbirini yok eder. Einstein’ın ünlü denklemine göre kütleleri  enerjiye dönüşür. Bunun tersi de gerçekleştirilebilir. Çift oluşum tepkimelerinde bir gama fotonunun enerjisi pozitron diğer adıyla karşıt elektron ve elektrona dönüştürülebilir.

Bir '+' parçacık ve aynadaki görüntüsü. Spin yönleri ve elektrik yükleri farklı.

Hale: Nötr parçacıklar için de bir parantez açalım.

Hatice: Evet, elektrik yükleri olmadığı halde nötr parçacıkların da karşıtları vardır. Karşıt nötrinolar ile nötrinolar spin yönü bakımından farklılık gösterir.

Hale: İlk karşıt maddenin bulunması da yok olma tepkimelerinin enerji iziyle oluyor. 1928’de Paul Dirac, ilerleyen kuantum mekaniğiyle Einstein’ın Görelilik Teorisi’ni uzlaştırmaya çalışıyordu. Denklemlerinin sonucunda enerjinin – ve + iki değerinin olduğunu gördü. Yani her parçacığın zıt elektrik yüklü bir karşıtı vardı. 4 sene sonra da yüksek enerjili kozmik ışınlarda pozitrona rastlandı. Bu yıllarda karşıt parçacık arayışı iyice ivmelendi, artık parçacık hızlandırıcılar inşâ edilmeye başlanmıştı. 1955’te de karşıt proton keşfedildi.

Hatice: Karşıt parçacıklardan bir karşıt çekirdek elde edilebilir mi?

Hale: Zor ve oldukça masraflı olsa da evet. Pozitron ve atomun çekirdeğini oluşturan iki parçacık proton ve nötronun karşıt parçacığı bulundu. Bundan sonra karşıt çekirdek elde etmek için deneyler yapılmaya başlandı. Buna referans olarak döteryum atomu ele alındı. Döteryum çekirdeği, hidrojenin 1 nötronlu izotopudur. Yani karşıt döteryum çekirdeği bir karşıt proton ve bir karşıt nötrondan oluşturulmak istendi. CERN’de ve Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’nda gerçekleştirilen deneylerde karşıt çekirdek elde edilebildi. Hala CERN’de ve Japonya’daki parçacık hızlandırıcılarda karşıt parçacık araştırmaları devam ediyor.

 

Kaynak: KuarkKozmikanaforWikipedia

 

Hatice Nur Özcan – Fatma Hale Bulut