Nobel 'Tanrı parçacığı'na gitti!

Nobel 'Tanrı parçacığı'na gitti!
Nobel 'Tanrı parçacığı'na gitti!

Francois Englert ve Peter Higgs

Nobel Fizik ödülü 'Tanrı parçacığı' olarak bilinen 'Higgs Bozonu' teoremini ortaya atan Peter Higgs ile Francois Englert'e gitti. Elbette CERN deneyleri için büyük bir zafer bu. Ödülün tartışmaları ise epey sürecek gibi...
Haber: KEREM CANKOÇAK* / Arşivi

2013 Nobel ödülü Peter Higgs ve François Englert’e verildi. Resmi açıklama, “Atom-altı parçacıkların kütlelerinin kökenini anlamaya katkı yapan bir kuram ortaya atmaları ve kuramın öngörülerinden biri olan yeni bir parçacığın yakın zamanda LHC hızlandırıcısındaki ATLAS ve CMS deneylerinde keşfedilmiş olması” gerekçesiyle diye devam ediyor.

Prof. Higgs: Tanrı parçacığı kötü bir şaka

Elbette CERN deneyleri için büyük bir zafer bu. Ancak her Nobel ödülünde olduğu gibi, 2013 ödülünün tartışmaları da epey sürecek gibi. Çünkü aslında ödüle gerekçe olan “Higgs mekanizması” denilen kuram sadece Peter Higgs’e ait değil. Kuramın ilk versiyonu 1962 yılında Philip Warren Anderson tarafından ortaya atılmıştı. 1964'de birbirinden bağımsız 3 grup, bu mekanizmayı görelilik kuramına uygun hale getirdiler: Robert Brout ve Francois Englert; Peter Higgs ve Gerald Guralnik; C. R. Hagen, ve Tom Kibble. Kimi çevrelerde Higgs-Kibble mekaizması, kimi çevrelerde Higgs-Englert mekanizması adıyla geçen kuram aslında Standart Model dediğimiz atom altı parçacık fiziğinin tüm deney ve gözlemlerini kuramsal bir çerçevede toparlayan kuramın çok önemli bir parçasını meydana getiriyordu. Öyle ki Higgs mekanizması olmadan Standart Modeli savunmak olanaklı değildi. Buna karşın 50 yıl boyunca Higgs mekanizması ispatlanamadı. Higgs mekanizmasını ispatlamak için “Higgs parçacığı” denilen yeni bir parçacık keşfetmek gerekiyordu. Parçacık fizikçileri 50 yıl boyunca bu parçacığı aradılar. Sonunda 4 Temmuz 2012’de CERN’de 125 GeV kütleli Higgs parçacığının keşfedildiği ilan edildi ve 14 Mart 2013 tarihinde bu keşif resmen onaylandı.

Higgs Bozonu'nu kime, nasıl anlatmalı?


Bu bağlamda aslında gecikmiş bir ödül değil. 2012 Ekiminde Higgs parçacığı keşfedilmiş olsa da, bu kadar önemli bir konuda erken davranmak istememiş olabilir Nobel komitesi.

Higgs mekanizmasının diğer atom-altı parçacıklara kütle kazandırdığını ortaya koyuyor. Çevremizde gördüğümüz her şeyi meydana getiren atomların içinde madde parçacıkları vardır. Bunlar kuarklar ve leptonlardır. Standart Model fiziğine göre evrende 6 cins kuark ve 6 cins lepton (elektron gibi) vardır. Ancak bunlardan sadece 2 cins kuarkla bir cins lepton (elektron) kararlıdır. Bu kararlı parçacıklar atomu oluştururlar. Diğer kuarklar ve leptonlar çok hızlı bir şekilde bozunarak daha hafif kuark ve leptonlara dönüşürler. İşte bu toplam 12 madde parçacığı (ve bunların karşı-parçacıklarının) aralarındaki etkileşim de elektromanyetik, zayıf ve yeğin kuvvetler tarafından sağlanır. Bütün bunları çok ayrıntılı bir şekilde modelleyen ve doğru sonuçlar veren bir kuramımız var: Standart Model. Ancak Standart Model bu kuarkların ve leptonların neden kütleye sahip olduklarını açıklayamıyor. En basit kuram bütün parçacıkların kütlesiz olmasıdır. Evreni alanlar doldurmus¸tur; parçacıklar Higgs alanı denilen bu alanla etkiles¸ime girerken kütle kazanmaktadır. Tıpkı suya girince hareketlerimizin yavaşlaması gibi, atom-altı parçacıklar da bütün evreni dolduran Higgs alanına girince bir dirençle karşılaşıp yavaşlarlar.

'Tanrı parçacığı'nı fizikçiler sevmez

Kuantum fiziğine göre her alanın bir kuantumu vardır. Örneğin elektromanyetik alanın kuantumuna foton (bildiğimiz ışık) denir. İşte Higgs alanının kuantumu da Higgs parçacığıdır. Yukarıdaki su örneğine dönecek olursak, suyu Higgs alanına benzetirsek, Higgs parçacıkları suyu oluşturan H2O moleküllerine Higgs parçacıkları diyebiliriz. İşte bu diğer parçacıklara kütle kazandıran Higgs mekanizması, doğada sıfır yüke ve sıfır spine sahip bir bozonun var olmasını gerektirir.

Medyada “Tanrı parçacığı” olarak geçen Higgs parçacığının aslında Tanrı’yla ilgisi yok. Hatta bir çok bilim insanı gibi Higgs’in kendisi de ateist. Ama kamuoyunda “Tanrı parçacığı” gibi laflar ilgi çektiğinden olsa gerek, medya bu ismi çok sevdi. 

* Doç. Dr., İTÜ Fizik Mühendisliği