CERN dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısını durdurdu – şimdi mega dönüşüm başlıyor

Cenevre yakınlarındaki Avrupa nükleer araştırma merkezi Cern'de, dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısı, 16 yıllık operasyonun ardından yakın zamanda eski haliyle kapatıldı. Fransa-İsviçre sınırının derinliklerinde 27 kilometre uzunluğunda bir halka olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), yaklaşık dört yıldır kapsamlı bir yeniden yapılanma sürecinden geçiyor. Cern, tesisin inşa edilmesinden bu yana şirket içinde “Uzun Kapatma 3” olarak adlandırılan en kapsamlı yenileme aşamasından bahsediyor. Haziran 2030'dan itibaren makinenin yüksek parlaklıkta bir LHC olarak yeniden başlatılması planlanıyor.

LHC 2010 yılında faaliyete geçti. Yeraltı halkasında minik parçacıklar, yani protonlar neredeyse ışık hızına kadar hızlandırılıyor ve ardından kafa kafaya çarpışıyor. Fizikçiler bu çarpışmaların enkazından maddenin temel yapı taşları hakkında bir şeyler öğreniyorlar. Tesis, 2012 yılında iki büyük dedektör Atlas ve CMS'den gelen araştırma ekiplerinin, diğer parçacıkların neden kütleye sahip olduğunu açıklayan parçacık olan Higgs bozonunun varlığını göstermesiyle ünlendi.

Daha fazla enerji yerine daha fazla çarpışma

Dönüşüm, parçacıkların daha fazla kuvvetle çarpışmasına izin vermekle ilgili değildir. Çarpışmaların enerjisi yaklaşık 14 teraelektron voltta kabaca aynı kalıyor. Bunun yerine proton ışınlarının daha yoğun bir şekilde paketlenmesi gerekiyor, böylece saniyede önemli ölçüde daha fazla çarpışma meydana geliyor. Uzmanlar daha yüksek bir “parlaklık”tan bahsediyor. Bunun on kata kadar artması bekleniyor. Cern, 2040'ların başında LHC'nin bugüne kadarki ömrü boyunca topladığı verinin yaklaşık on katı kadar veri toplamak istiyor.

Spesifik olarak, araştırmacılar yaklaşık 380 milyon Higgs bozonu hakkında veri bekliyorlar. Bu, Higgs alanının evrende nasıl yapılandırıldığı hakkında bilgi sağlayabilecek olan, özellikle kendi kendine eşleşme olarak adlandırılan özelliklerin, öncekinden çok daha kesin bir şekilde ölçülmesini mümkün kılmaktadır. Başka sorular da gündemde: Uzayda aktif olan ancak gözle görülmeyen sözde karanlık maddenin arkasında ne yatıyor? Ve neden evren neredeyse tamamen maddeden oluşuyor da onun karşıtı olan antimadde neredeyse hiç yok?

1,2 kilometrelik teknoloji değiştirilecek

Yenileme çalışmaları sırasında hızlandırıcı tesisinin yaklaşık 1,2 kilometresi değiştirilecek. Atlas ve CMS dedektörlerinde protonların çarpıştığı iki noktaya özellikle güçlü yeni mıknatıslar yerleştirilecek. Özel bir niyobyum ve kalay bileşiğinden oluşuyorlar ve daha önce kullanılan mıknatıslardan daha güçlü manyetik alanlar üretebiliyorlar. Bu, parçacık ışınlarının daha yakından odaklanmasını sağlar. CERN'e göre geliştirme, projenin teknik açıdan en zorlu kısımlarından biri olarak değerlendiriliyor.

İlk kez böyle bir hızlandırıcıda yengeç boşlukları kullanılıyor. Adı yengeç yürüyüşünü ima ediyor: Bu bileşenler, parçacık paketlerini çarpışmadan kısa bir süre önce hafifçe yana doğru eğerler, böylece daha fazla kafa kafaya karşılaşırlar ve çarpışma verimi artar. Güç kaynağı, sıvı helyumla soğutma ve ringdeki vakum sistemi de yenilenecek.

Dönüşüm yalnızca büyük halkayı değil aynı zamanda Linac 4, Proton Synchrotron veya Super Proton Synchrotron gibi adlara sahip daha küçük ön hızlandırıcıları da etkiliyor. LHC'ye beslenmeden önce protonları yüksek hıza getiriyorlar. CERN'e göre bazılarının kapanmadan önce Ağustos 2026'nın sonuna kadar çalışmaya devam etmesi gerekiyor.

Milyar dolarlık projeye eleştiri

Bu arada Cern'in bir bütün olarak geleceği tartışmasız değil. Araştırma merkezi, HL-LHC'den sonra, Çevresi yaklaşık 91 kilometre olan ve Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı olarak adlandırılan daha da büyük bir hızlandırıcıyı planlıyor. Maliyetlerin 15 milyar avronun üzerinde olduğu tahmin ediliyor. Bilim ve siyaset alanından eleştirmenler, bu tür meblağların, sıkı araştırma bütçeleri göz önüne alındığında haklı olup olamayacağını ve ek büyük hızlandırıcıların gerçekten yeni bulgular getirip getirmeyeceği veya paranın, karanlık madde veya kuantum teknolojileri üzerinde daha küçük deneyler gibi fiziğin diğer alanlarına harcanmasının daha iyi olup olmayacağını soruyor.

Destekleyenler, bu ölçekteki temel araştırmaların, Cern'de icat edilen World Wide Web'den tıbbi görüntülemeye kadar, fiziğin çok ötesinde etkisi olan teknik gelişmeleri tetiklediğine karşı çıkıyor.

CERN'de Thomas Struth: Parçacık hızlandırıcıyla yüz yüze

Konu hakkında daha fazlasını okuyun