Atomaltı Parçacıkların Şaşırtıcı Dünyası

Yeni bir bilimsel devrimin şafağında birlikte yola düşme çağrısı yapan Gavin Hesketh, Ilgın Yıldız’ın akıcı çevrisiyle Türkçe gezi öncesi bilimsel farkındalığı artırmak için rehber kitabını da okurlara sunuyor.

Bir zamanlar su, toprak, hava, ateş ile başlayan dünyanın, evrenin temel yapıtaşı tartışması atom ile uzun bir süre donduktan sonra parçalanmaz olarak bilenen atomdan atomaltı parçacıklara geçti.

Gavin Hesketh okuyucularına bu parçacıkların neler olduğunu, nasıl hareket ettiğini, nereden geliyor olabileceğini ve tüm bunları nasıl bildiğimize ilişkin bir fikir vermek için kaleme aldığı kitabın daha ilk sayfalarında ezber bozan bilgiler sunmaya başlıyor: “Parçacıklar hakkında bilmemiz gereken ilk şey, evrende gözlemlediğimiz diğer şeyler gibi, özellikle de gündelik hayatta karşımıza çıkan şeyler gibi hareket etmedikleridir. Bu durum, atomaltı parçacıkların dünyasını fazlasıyla ilginç kılan niteliklerden biri olsa da, parçacıkları tanımlarken karşımıza bazı güçlükler çıkarır. Söz konusu güçlüklerin başında, parçacık alanında kullanılan en iyi dilin matematik olması gelir. Parçacıkları gerçekten anlamak istiyorsanız, onların dilini, yani matematiği öğrenmelisiniz. Bununla beraber, kanımca büyük fikirler, ilginç kavramlar denklemlerden çıkarılarak gündelik terimlerle ifade edilebilir; zaten bu kitap la da bunu yapmayı, yani atomaltı parçacıkların dünyasını, bu dünya ile gündelik hayat arasında benzerlikler kurarak ifade etmeyi hedefliyorum. Ne var ki, analojiler simgeseldir, sınırları olur ve bu kitapta gözünüze çarpacak her türlü başarısızlık şahsıma aittir. Matematik hemen her zaman haklıdır!”

Yüzyıllık bir geçmişi olan “Parçacık fiziği”nin tarihinin kısa bir özetini, günümüzdeki en heyecan verici bazı araştırma alanlarını, insanların da hikâyesini sunan ve “Bilim daima ortak çalışmaya dayalı olmuştur ve bu en çok hem deneysel hem de teorik alanlarda parçacık fiziği için geçerlidir. O yüzden isim listelerine saplanmak yerine, aktif araştırma alanlarında serpilmeyi sürdüren büyük fikirlere odaklanmaya karar verdim” diyen Gavin Hesketh aslında bir güzelliğin peşine düşüyor: “Güzellik sözcüğünü bilimi betimlerken kullanmak kulağa tuhaf gelebilir. Bunun nedeni yalnızca güzelliği ifade etmenin çok zor olması değildir. Onu gördüğümüzde tanırız; ben fizikteki güzelliği ilk kez on yedi yaşındayken gördüm. Güzellik, belirli fikirlerin yüzeyde çok farklı görünen iki konu arasında beklenmedik bir bağ oluşturmasıydı. Kimi kavramların tekrar tekrar karşınıza çıkması ve tüm bunların, birkaç basit fakat güçlü denklemle ifade edilebilmesiydi. Bu fikirler üstünde çalışırken, bir anlığına da olsa etrafımızdaki dünyayla ilgili derin bir gerçeğe dokunduğumuzu hissetmek işten bile değildir. Bu fikirlerin tarihi, onları keşfeden insanların yaratıcılığı ve hayal gücünün yanı sıra, kültür ve politikaların, hatalar ve şansın, çıkmaz sokaklar ve atılımların tarihidir. Fakat bilimin güzelliği, aynı zamanda bugünün bile ötesine geçebilmesinde yatar: Tek bir denklem, bize evrenle ilgili, bugün de milyarlarca yıl önce olduğu kadar doğru olan bir şey söyleyebilir; aynı zamanda milyarlarca yıl sonra ne olacağını da söyleyebilir. Gelgelelim, hikâye henüz tamamlanmamıştır ve bilimin geleceği etrafımızdaki dünyayı anlamayı sürdürmekte yatar.”Parçacık fiziği, bu arayışın belki en aşırı biçimi olarak, evreni içindeki en minik şeyleri, yani temel parçacıkları inceleyerek anlamaya çalışır. Temel parçacıklar, maddenin en küçük parçalarıdır. Sizi, beni ve tüm dünyayı oluşturan temel yapıtaşlarıdır. Bu parçacıklar, aynı zamanda Güneş’i, tüm galaksimizi, milyarlarca başka galaksiyi oluşturur ve evrenin neredeyse tüm tarihi boyunca var olmuştur.”

Parçacık fiziğinin altın çağını yaşadığımıza dikkat çeken Gavin Hesketh: “Deneyler, bu hikâyede gerçekten çok önemli bir rol oynar. Evreni, yalnızca onu ölçerek anlayabiliriz; bahsedeceğim deneyler en büyüğünden, bir laboratuvarda oluşturulmuş en aşırı koşulları inceleyen 27 kilometrelik devasa bir parçacık hızlandırıcısından, yani Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndan, en küçüğüne, onun kadar meşhur olmayan, Güney Dakota’da Güneş’in kalbini inceleyen, kuru temizleme sıvısı dolu kocaman bir tanka kadar uzanıyor. Bir yüzyılı aşkın araştırma, egzotik parçacıklardan oluşan kocaman bir dünyayı ve şimdiye dek geliştirilmiş en başarılı bilimsel teoriyi ortaya çıkarmıştır. Bu teori, Standart Model’dir. Standart Model, parçacıkların nasıl davrandığını, etkileştiğini açıklar ve atomlardan tutun Güneş’in nasıl yaktığına, bu parçacıkların etrafımızdaki dünyayı nasıl biçimlendirdiğine varıncaya dek her şeyi açıklar(…) Standart Model aynı zamanda şimdiye kadar geliştirmeyi başardığımız her deneysel testin sonucunu da öngörmüştür; bu bilimsel başarının gerçek izidir. İnsan bilgisinin sınırlarını gittikçe genişleten, bugüne dek kurulmuş en büyük deney düzeneğini inşa ettik. Fakat en heyecan verici olan, büsbütün yeni bir keşfin eşiğinde olma ihtimalimizdir; bu şey, Higgs bozonundan çok daha önemlidir ve evren ile onun içindeki yerimiz hakkındaki düşünme biçimimizde yeni bir devrime yol verebilir.”

13,8 milyar yıl önceki Büyük Patlama’ da neler olduğunu hayal etmek neredeyse imkânsızdır yorumunu yapan Gavin Hadketh o sıralarda tüm evrenin minik, hızla genişleyen bir uzaya sığıştığını anlatıyor: “Parçacıklar öyle sıkı sıkıştırılmıştır ki, yüksek enerjili çarpışmalar tüm evreni doldurmuştur. O yüzden, eğer daha önce Büyük Patlama’nın neye benzediğini merak ettiyseniz, şimdilik ona en çok LHC (deneyi) sayesinde yaklaştığımızı bilmelisiniz. Oradaki çarpışmalarda, yeni, egzotik parçacıklar meydana getiriyoruz; yalnızca saniyenin binde birinde hayatta kalan parçacıklar, Büyük Patlama’dan hemen soma, tüm evreni doldurmuş olmalıdır. Bu parçacıklar, bize yalnızca evrenin en erken hali hakkında değil, bugün gördüğümüz biçimine nasıl dönüştüğüne dair de bilgi verir.”

Altı kıtadan gelen ve sayıları 3000’i aşan deneylere katılan insanlardan biri olan Gavin Hesketh: “Bu kadar çok insanın çalıştığı her projenin iyi ve kötü yanları olsa da (ardı arkası kesilmeyen toplantılar gibi), CERN’ de bulunmak son derece heyecan verici bir deneyim. Yaptığımız şeyi yapmamızın altında bin bir türlü hikâye ve güdü yatıyor fakat hepimizi birleştiren şey merak. Etrafımızdaki dünyayı ve nasıl işlediğini merak ediyoruz. Gündelik hayatımızın ötesine uzanan şeyleri merak ediyoruz. LHC, tarihte böylesine yüksek enerjiye erişen ilk laboratuvar ve neler olduğunu inceleyen tek yer. Hepimiz keşiflerde yer almak istiyoruz ve şimdiye kadarki en büyük keşif, Standart Model’in son kayıp parçası olan Higgs bozonunun bulunmasıyla, 2012’de gelmişti. Higgs bozonunun keşfi, gerçekten de parçacık fiziğinin hikâyesinde bir bölüm sonunu simgeliyordu. Şimdi ise yeni bir bölüm yazıyoruz. (…) şu anda öncekinden de yüksek enerjili parçacıkları çarpıştırarak, bizi evrenin en başına ve daha önce bilinmeyen parçacıkları keşfetmeye bir adım daha yaklaştırıyor. Fakat dünyanın dört bir yanında, yeni fikirler ve yeni kesinlik seviyeleri ortaya koyan, LHC’de erişilmesi imkânsız şeyleri test eden pek çok küçük deney de yapılıyor. Tüm bu deneyler, yeni bir şeyin arayışı içindedir. Standart Model ne kadar başarılı olursa olsun, hepimiz onun kırıldığı noktayı bulmak istiyoruz.”

Gelecek, pek çok şeye gebe olabilir. Her Şeyin Teorisi’ne yaklaşılmış olunabilir ya da doğanın hâlâ insanlık için kenarda beklettiği pek çok sürprizi olabilir… Bunların yanıtını ancak deneylerin verebileceğine inanan Gavin Hesketh: “Bir sonraki dönüm noktasına ulaşmak için, dışarı çıkıp keşfetmeliyiz. Tarihin eşsiz bir noktasında, katıksız arayışın, yeni verilerin, yeni ölçülülerin ve yeni yönlerin günündeyiz. Önümüzdeki yıllar çok önemli: Eğer bir dönüm noktasına erişemezsek, en başa dönme vakti gelmiş olabilir ve bu evreni kavrayışımızı geliştirmek için yine bir teknolojik sıçrayış gerektirebilir. Öte yandan, LHC’ de bir dizi yeni parçacık, Fransız Alpleri’nin allındaki SuperNEMO Deneyi sayesinde nötrinalara dair yeni bir kavrayış, Amerika, Güney Dakota’daki madenin derinliklerinde süren LZ Deneyi sayesinde karanlık maddenin gerçek doğasını keşfedebiliriz. Her halükarda, büyük bir sürpriz, düşünme biçimimizde radikal bir değişim gerektirecek bir şey bulmamızı umuyorum. Tıpkı 20. yüzyılın başında kuantum mekaniğinin veya ondan kırk yıl sonra Standart Model’in geliştirilmesi gibi. Artık evreni anlama biçimimizde bir devrimin yapmanın ve gerçekliğin temel doğasını tekrar aramaya çıkmanın vakti geldi(…) Bilim kısır bir gerçek koleksiyonu değil, dünya hakkında bildiklerimizin bir listesidir. Bilim aktif bir süreçtir. Yeni bilgi bulmakla ilgilidir. Bilinmeze ilerlemek, olup biten ve olabilecek şeylerle ilgili yeni bir resim, yeni bir teori ortaya koymak, sonra da o teoriyi test etmektir. Bilim soru sormak ve cevap aramaktır. Ve tüm iyi bilimin alâmetifarikası, doğru zamanda doğru soruyu bulup sormaktır.”

Yeni bir bilimsel devrimin şafağında birlikte yola düşme çağrısı yapan Gavin Hesketh Ilgın Yıldız’ın akıcı çevrisiyle Türkçe gezi öncesi bilimsel farkındalığı artırmak için rehber kitabını da okurlara sunuyor.