“Eğer ne yaptığımızı biliyor olsaydık, buna araştırma denmezdi; öyle değil mi?…”
Albert EINSTEIN
Bu gün İsviçre-Fransa sınırında bulunan CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) fizik araştırma laboratuvarında evrenin oluşumunu araştırmak için, Büyük Patlama (Big Bang), laboratuvar koşullarında gerçekleştirilerek denemeye başlanıyor. Bu deney aylar boyu sürecektir.
CERN dünyanın en büyük parçacık fiziği laboratuvarıdır. 1954 yılında 12 ülkenin katılımıyla kurulmuş olan CERN’in günümüzde 20 asil üyesine ek olarak Türkiye’nin de aralarında bulunduğu 8 “gözlemci” üyesi vardır.
Laboratuvar tarım alanının 100 m. altında 27 km uzunluğundaki tünellerde bulunan dev makinalarda atom parçacıkları, -271 C da (mutlak sıfırda), demek ki dış uzaydan daha soğukta, ya birbirleriyle ya da atom çekirdeği ile korkunç hızlarda çarpıştırılacaklar. 1956′da kurulan 28 GeV’lik eşzamanlı proton hızlandırıcısından sonra, 1976′da da 450 GeV’lik bir başka hızlandırıcı daha kulanıma girdi. 1981′de geliştirilerek çarpışma halkası olarak kullanılabilecek duruma getirilen bu cihazdan bugün, dönüşümlü olarak parçacık hızlandırıcısı ile çarpıştırıcı olarak faydalanılmaktadır. Çarpışmalar ile bazı kısa ömürlü garip madde biçimleri bu arada parçacık fizikçilerinin ilgilendiği W ile Z parçacıkları ortaya çıkarılmıştır. CERN, Avrupa’nın fizik alanında Amerika ile Rusyayla yarışa girmesini sağlamıştır.
CERN’de yürütülen araştırmaların esas amacı maddenin yapısını ile maddeyi bir arada tutan kuvvetleri anlamaktır. İnsanlığın asırlardır yürüttüğü maddenin yapısını anlamak amaçlı büyük çabanın arenası bugün parçacık hızlandırıcılarıdır. Parçacık hızlandırıcılarında en yüksek enerjilere ile çarpışma sayılarına erişmek, çarpışmalardan çıkan çok sayıdaki parçacığı algılayabilmek, var olan teknolojinin sınırlarını zorlamaktadır. CERN, temel bilim araştırmalarının yanında, yarının teknolojilerini geliştirmekte çok önemli bir rol oynamaktadır.
Yapılacak deneyde bilim adamlarının beklentileri, anti-madde ile W bozonu, Z bozonu adı verilen yeni parçacıkların ortaya çıkmasıdır. Bunun yanında atom-altı parçacıklardan bildiğimiz maddenin oluşumunu gözlemlemek istiyorlar. Bir bölüm fizikçiler, bu arada minik kara deliklerin meydana çıkarak 50 yıl içinde dünyayı yok edeceklerine inanıyorlar (Walter Wagner ile Luis Sancho) . Bir bölümü ise ortaya çıkacak çok yüksek enerji yüzünden zamanda bir kırılma olacağını (Irinia Arefeva ile Igor Volovich), böylece zamanda yolculuk olasnağının bulunacağı savındalar. Görünüşe göre bir bölüm fizikçi Küçük bir Kıyametin kopacağı görüşünde. Bu yüzden denemeyi durdurmak için dava bile açtılar. Ama mahkeme davayı reddetti.
Deneyi yapacak fizikçiler mikroskopik ölçüde kara deliklerin oluşabileceğini kabul ediyorlar. Bunun da zararlı olamayacağını anlatıyorlar. Ama karşı çıkanlar bu minik kara deliklerin zaman boyunca birleşip dünyayı yutacak boyuta ulaşacağını savunuyorlar (Elbette bilinemez ama, Mayalar ile Nostradamus’un 2012 yılında geleceğini bildirdikleri , birbiriyle örtüşen, felaketin başlangıcı bu deneyler olabilir mi?!… Ne dersiniz?!….)
Burada ilginç olan anti-maddedir (karşıt-madde). 1920′lerde fizikçiler atom ile bileşenlerine aynı kavramı uygulamaya çalışıyorlardı. 1920′lerin sonunda Erwin Schrodinger ile Werner Heisenberg yeni kuantum teorisini keşfettiler. Bundaki tek sorun teorinin görecelik teorisine uygulanabilir olmayışı, demek ki sadece yavaş hızlardaki parçacıklar için geçerli olup ışık hızına yakın hareket edenler için sonuç vermemesiydi.
1928′de Paul Dirac problemi çözdü: elektron davranışını tanımlamak için özel göreliliği ve kuantum teorisini bir araya getiren bir denklem yazdı. Dirac denklemi, ona 1933 Nobel Ödülünü getirdi, aynı zamanda başka bir problem yarattı: x2=4 denkleminin 2 çözümü olduğu gibi (x= -2, x=2), Dirac denkleminin de biri pozitif enerjili diğeri negatif enerjili elektronlar için olmak üzere 2 çözümü vardı. Fakat klasik fiziğe ( sağduyuya da) göre bir parçacığın enerjisi daima pozitif bir sayı olmaydı!
Dirac bunun, her parçacığın kendisiyle tıpatıp aynı ama yükü zıt olan bir karşıt-parçacığı olacağı anlamına geleceğini açıkladı. Örnekse elektron için her yönüyle aynı ama pozitif yük içeren bir karşıt-elektron olmalıydı. Nobel konferansında karşıt maddeden oluşan tamamen yeni bir evrenin varlığını kurgulamıştı.
Anti-maddeyi (kaşıt-madde) en basit yapılı Hidrojen atomunda anlatmaya çalışırsak : Bilindiği gibi Hidrrojen atomu çekirdeğinde pozitif (+) yüklü bir proton ile bunun yörüngesinde negatif yük (-) taşıyan bir elektron vardır. Bildiğimiz, doğada bulunan Hidrojen atomu bu yapıdadır. Öte yanda, anti-madde olarak tanımlanan Hidrojende ise durum tersinedir. Demek ki merkezdeki tanecik negatif yüklü (-), yörüngedeki tanecik ise pozitif yüklüdür (+) Buna pozitron adı veriliyor.. CERN de bulunan hızlandırıcılar sayesinde ilk kez olarak, doğada şimdiye kadar rastlamadığımız anti-hidrojen yapımı gerçekleşmiştir. Aynı bilgiyi Helyum atomu için şematik olarak gösterelim.
Ama madde ile karşıt -madde Dirac’ın söylediği gibi bütünüyle eşit, zıt ya da simetrik midir?… Sonra da önemli adım bu simetrinin test edilmesiydi. Fizikçiler, atom altı karşıt parçacıkların bir araya geldiklerinde nasıl davranacaklarını bilmek istiyorlardı. Karşıt proton ile karşıt nötron birbirine tutunup karşıt çekirdek oluşturacaklar mıydı?… Yanıt 1965te karşıt döteryumun (ağır hidrojen), bir karşıt madde çekirdeğinin bir karşıt proton ile bir karşıt nötrondan oluşmuş hali (tıpkı döteryumun bir proton ile bir nötrondan oluşması gibi), bulunmasıyla geldi. Hedefe, eşzamanlı olarak iki takım tarafından varılmıştı : biri Antonino Zichichi önderliğinde CERN’deki Proton Synchrotron’u kullanmışlardı, diğerleri ise Leon Lederman başkanlığında New York’taki Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’nın Alternating Gradient Synchrotron (AGS) hızlandırıcısını kullanarak başarmışlardı.
Dirac’ ın kendisi ilk önce karşıt maddenin astronomik ölçekte bulunması hakkında kafa yormuştu. Fakat onun teoreminin doğrulanmasından hemen sonra, pozitron, karşıt proton ile karşıt nötronun keşfiyle, karşıt gezegenlerin, karşıt yıldızların, karşıt galaksilerin, Dahası karşıt bir evrenin varlığı hakkında asıl spekülasyon başladı.
1950′lerin sonlarına doğru, bizim galaksimiz Samanyolundaki karşıt maddenin miktarı yüz milyondan az bir hata payıyla hesaplandı. Eğer karşıt maddenin evrende izole bir sistemi olsaydı, demek ki olağan madde ile etkileşimsiz bir sistemde olsaydı, hiçbir dünyaya bağlı gözlem bunun doğruluğunu ayırt edemezdi.
Böylece, görünürde hiçbir şey olmasa bile galaksi dışında karşıt madde varlığı olasılığı tümüyle açıktı. İzleyen yıllarda, evrende madde kadar karşıt madde olduğu görüşü basit simetri prensipleriyle harekete geçmiştir.
Fakat bugünlerdeki güçlü inanışa göre madde öncelikli tek bir evrenin varlığı söylenebilir .Fakat eğer doğal bir karşıt madde, örnekse karşıt evrenden bir karşıt çekirdek bize ulaşmaya çalışırsa dünya atmosferindeki bir çekirdek ile birlikte imha olur, biz hiç bir zaman onu gözlemleyemeyiz.
20 yılı aşkın süredir, bilim adamları bu araştırma için yapılan araçları (önce balonlar şimdi uydular) yok olma probleminin üstesinden gelmek için atmosferden olabildiğinde yukarda tutmaya çalışıyorlar. Fakat böyle bir çaba pahalı, hem de çok zor. Şimdi, deneylerin uydularda gerçekleştirilmesi planlanıyor. Örnekse, 1998′de Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), yüksek enerji parçacığı dedektörü, Discovery uzay mekiğinde 10 günlük bir görev için uçtu , şu anda önümüzdeki yıllarda Uluslararası Uzay İstasyonuna kurulmak için tekrar tasarımlanıp bir üst modele geçiliyor. Dünya atmosferinin üstünde yörüngede, hedeflerinden biri herhangi bir kozmik karşıt-madde biçimi var mı, yok mu?… Bunu saptamak…
