Türk bilim insanları geleceğin parçacıklarını bugünden hesaplıyor

Bursa Uludağ Üniversitesinden bir grup akademisyen, parçacık fiziğinin geleceğini şekillendirmesi beklenen Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı (FCC) deneyi için yürüttükleri çalışmalarla dikkat çekiyor. Çalışmalar, Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi tarafından “yüzyılın deneyi” olarak tanımlanan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın (LHC) yerini alması planlanan FCC kapsamında, süpersimetrik parçacıkların özelliklerini anlamaya odaklanıyor.

Bursa Uludağ Üniversitesi’nin deneyde yer almak üzere yaptığı başvurunun olumlu sonuçlanmasının ardından, 2020 yılında CERN FCC Çalışma Grup Başkanı Prof. Dr. Michael Benedikt ile iş birliği protokolü imzalandı. Bu protokol kapsamında, BUÜ Fen-Edebiyat Fakültesi Fizik Bölümü öğretim üyeleri Doç. Dr. Cem Salih Ün ve Dr. Öğr. Üyesi Zerrin Kırca ile 7 lisansüstü öğrenci, henüz tasarım aşamasında olan FCC için teorik ve fenomenolojik çalışmalar yürütüyor.

2040 yılında başlatılması planlanan FCC deneyinin, bugüne kadar inşa edilmiş en büyük ve en yüksek enerjili çarpıştırıcı olması hedefleniyor. Türk bilim insanları bu büyük deney için, henüz gözlemlenmemiş yeni parçacıkların hangi koşullarda tespit edilebileceğini, nasıl bir deney düzeneği kurulması gerektiğini ve hangi süreçlerin öncelikle incelenmesi gerektiğini analiz ediyor. Ekip bugüne kadar üç farklı parçacıkla ilgili kapsamlı çalışmalarını tamamladı.

Bu çalışmalar, Higgs Bozonu’nun diğer temel parçacıklarla olan etkileşiminin çok daha hassas ölçülmesine, maddenin en temel yapısının anlaşılmasına, süpersimetrik parçacıklar ve karanlık maddeye dair yeni ipuçları elde edilmesine katkı sunuyor.

Doç. Dr. Cem Salih Ün, yer altına kurulan hızlandırıcılarda parçacıkların çok yüksek enerjilerde çarpıştırıldığını belirterek, “Bu deneylerde elde edilmiş sonuçları daha derinlemesine analiz ediyoruz. Gelecekte yapılacak deneyleri, henüz yapılmış gibi bilgisayar ortamında simüle ederek ‘neyle karşılaşabiliriz, nereye bakmalıyız’ sorularına yanıt arıyoruz.” ifadelerini kullandı.

Ün, simülasyonların bilim insanlarına büyük avantaj sağladığını vurgulayarak, “Yapılmamış deneyleri bilgisayar ortamında gerçekleştirme şansı yakalıyoruz. Parçacıklar çarpıştığında hangi süreçlerin baskın olacağını, hangi teorik modellerin güçleneceğini ya da hangilerinin eleneceğini analiz ediyoruz. Bu sonuçları uluslararası literatüre kazandırıyoruz.” dedi.

Araştırma bulgularının saygın uluslararası dergilerde yayımlandığını ve teknik raporlar hâline getirildiğini belirten Ün, FCC deneyinin dünya genelinde çok sayıda bilim insanı ve araştırma grubu tarafından yakından takip edildiğini aktardı. Çalışmalar kapsamında, henüz gözlemlenmemiş 2-3 parçacığın detaylı biçimde incelendiğini söyleyen Ün, oluşturulan “parçacık kataloğu”nun giderek genişlediğini ifade etti.

“Kataloğa eklediğimiz her yeni parçacıkla iş bitmiyor.” diyen Ün, “Bu kez o parçacığın ne kadar hassas ölçülebileceğini araştırıyoruz. Bir parçacığın bile doğrulanması, parçacık fiziği açısından çok büyük bir adım olur. Önümüzdeki birkaç yıl içinde en az 4-5 yeni parçacığı daha bu kataloğa eklemeyi hedefliyoruz.” değerlendirmesinde bulundu.

Dr. Öğr. Üyesi Zerrin Kırca ise FCC’nin yalnızca bilimsel değil, teknolojik açıdan da büyük bir sıçrama anlamına geldiğini belirterek, “Bu deneyler multidisipliner çalışmaların önünü açıyor. Elde edilen bilgiler teknolojiye aktarılıyor. Deney başladığında, bizim bugün yaptığımız öngörülerin ne kadarının doğrulandığını görmek büyük bir heyecan kaynağı.” dedi. Kırca, öğrencilerin bu alana ilgi duymasının kendileri için en önemli motivasyonlardan biri olduğunu da sözlerine ekledi.