Cambridge Üniversitesi'nde deneysel parçacık fiziği profesörü olan Mark Thomson, küresel bilim dünyasının en çok aranan rollerinden birini elde etti. Ancak, belirli bir açıdan bakıldığında, daha büyük bir iyilik için kişisel bir fedakarlık yapıp yapmadığını merak etmemek zor.
Thomson, 1 Ocak'ta Cenevre yakınlarındaki Nobel ödüllü nükleer fizik laboratuvarı CERN'in genel müdürü olacak. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın (LHC) - şimdiye kadar inşa edilmiş en büyük bilimsel aletin - Büyük Patlama'dan sonraki ilk anlardaki koşulları yeniden oluşturduğu yer, tam da burada, yerin derinliklerinde.
LHC, parçacıklara kütle kazandıran kozmik bir tutkal gibi davranan ilişkili alanıyla, illüzyonlu Higgs bozonunu keşfederek tarihteki yerini kazandı. Ancak, Thomson'ın ilk görevlerinden biri, çarpıştırıcıyı büyük mühendislik çalışmaları için kapatmak olacak. Makine, görev süresi neredeyse bitene kadar yeniden başlatılmayacak.
Cavendish Laboratuvarı'ndaki ofisinde, 70 yıldan fazla bir süre önce Cambridge'de keşfedilen DNA çift sarmalının bir modelinin yanından geçerken, Thomson kapatılma durumundan hiç de üzüntü duymuyor. Aslında, önümüzdeki beş yılı dört gözle bekliyor.
"Makine harika performans sergiliyor ve çok miktarda veri topluyoruz," diyor. "Bu dönemde analiz edecek bolca şey olacak. Fizik sonuçları gelmeye devam edecek."
Thomson'ın geçmişi geleneksel olarak akademik değil: West Sussex, Worthing'deki bir karma okula gitti ve fizikle ilgisi ancak gençlik yıllarında CERN hakkında popüler bir bilim kitabı okuduktan sonra gelişti. "Bu bir nevi yönümü belirledi," diye hatırlıyor. "Evrenin nasıl işlediğini anlamak istedim." Ailesinde üniversiteye giden ilk kişiydi, Oxford'da fizik okudu.
LHC, protonları - hidrojen atomlarının çekirdekleri - Fransız-İsviçre kırsalının altındaki 27 kilometrelik bir halka içinde neredeyse ışık hızına kadar hızlandırıyor. Halkanın etrafındaki dört noktada, zıt yönlerde hareket eden protonlar çarpıştırılıyor. Bu çarpışmalardan gelen enerji, yeni parçacıklardan oluşan bir sağanak yaratıyor ve bunlar LHC'nin dedektörleri tarafından kaydediliyor. Einstein'ın ünlü denklemi E=mc²'yi takiben, daha fazla enerji daha büyük kütleli parçacıklar üretiyor.
Haziran ayında başlayacak kapatma, Yüksek Parlaklıklı LHC'nin yolunu açacak. Bu büyük yükseltme, proton demetlerini odaklamak için güçlü yeni süper iletken mıknatıslar içeriyor ve onları daha parlak hale getiriyor. Bu, çarpışma sayısını on kat artıracak. Dedektörler de yeni fiziğin ince işaretlerini daha iyi yakalamak için geliştiriliyor. "İnanılmaz derecede heyecan verici bir proje," diyor Thomson. "Makineyi her zamanki gibi çalıştırmaktan daha ilginç."
Başarılı olursa, yükseltme parçacıkların ve etkileşimlerinin daha hassas ölçümlerine olanak tanıyacak ve potansiyel olarak yeni keşiflere yol açabilecek mevcut teorilerdeki kusurları ortaya çıkaracak. Devam eden bir gizem ise Higgs bozonunun kendisi. Temel parçacıklar Higgs alanından kütle kazanırken, kütlelerinin neden farklı olduğu hala bilinmiyor. Hatta Higgs bozonlarının birbirleriyle nasıl etkileştiği bile belirsiz. "Tamamen beklenmedik bir şey görebiliriz," diye not ediyor Thomson.
Yüksek Parlaklıklı LHC'yi denetlemek, Thomson'ın beş yıllık görev süresinin merkezi bir odak noktası olacak. Ancak aynı zamanda daha büyük ve tartışmalı bir projeyi de ele alması gerekiyor: LHC'nin yaklaşık 2041'de ömrünü tamamlamasının ardından ne geleceğini planlamak. Önde gelen aday, Gelecek Dairesel Çarpıştırıcısı (FCC) adı verilen devasa bir makine.
CERN'in fizibilite çalışmasına göre, FCC, LHC'den üç kat daha büyük olacak ve yerin 400 metre altına kazılacak yeni bir 91 kilometrelik dairesel tünel gerektirecek. Proje iki aşamada inşa edilecek, ilk aşama 2030'ların sonlarında başlayacak. 2040'larda, elektronları antimadde eşleri olan pozitronlarla çarpıştırmak planlanıyor. Ardından, 2070'ler civarında, bu makine, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın (LHC) yedi katı enerjiyle protonları parçalamak için tasarlanmış yeni bir çarpıştırıcıyla değiştirilecek. İlk aşamanın maliyeti 15 milyar İsviçre frangı veya yaklaşık 14 milyar sterlin olarak tahmin ediliyor.
Mühendisliğin kendisi iddialı olsa da, Gelecek Dairesel Çarpıştırıcısı (FCC) daha geniş zorluklarla karşı karşıya. Projeyi 2028'de oylayacak olan CERN üye devletleri, tüm maliyeti karşılayamayacaklarından, ek uluslararası katkı sağlayıcılara ihtiyaç duyuluyor. Aynı zamanda, bunun yeni keşifler yapmak için en iyi makine olup olmadığı konusunda bir tartışma devam ediyor. Galaksilerin etrafında kümelenen karanlık madde nedir? Evrenin genişlemesini sağlayan karanlık enerji nedir? Yerçekimi neden bu kadar zayıf? Ve evren oluştuğunda madde neden antimaddeye üstün geldi? gibi büyük fizik sorularını yanıtlayacağının garantisi yok. Net, garanti edilmiş bir atılım olmadan, Mark Thomson'ın destek toplama görevi daha zor olacak.
Ancak CERN her zaman sadece bilimden ibaret olmamıştır. Laboratuvar sayesinde Avrupa, parçacık fiziğinde küresel lider konumunda ve on binlerce araştırmacıyı çekiyor ve yeni teknolojilerin gelişimini teşvik ediyor. Ancak, diğer ülkeler, özellikle Amerika Birleşik Devletleri ve Çin, kendi yeni nesil çarpıştırıcı planlarını ilerletiyor. CERN'in öncül konumunu koruyup koruyamayacağı, LHC'nin halefinin başarısına bağlı.
"Keşiflerin durduğu bir noktaya gelmedik ve FCC bir sonraki doğal adım. Amacımız evreni en temel düzeyde anlamak," diyor Thomson. "Ve şu anda kesinlikle pes etme zamanı değil."
Sıkça Sorulan Sorular
Elbette İşte "Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın Sorumluluğunu Üstlenen Adam Bunu Sadece Kapatmak İçin Yapıyor" ifadesiyle ilgili SSS listesi
Başlangıç Genel Sorular
1 Büyük Hadron Çarpıştırıcısı Nedir
LHC dünyanın en büyük ve en güçlü parçacık hızlandırıcısıdır CERN'de İsviçre Cenevre yakınlarında yeraltına gömülü süper iletken mıknatıslardan oluşan 27 kilometrelik bir halkadır Bilim insanları evrenin temel yapı taşlarını incelemek için protonları neredeyse ışık hızında çarpıştırmak için kullanır
2 Yeni bir kişinin LHC'yi kapatmak için sorumluluğu üstlendiği doğru mu
Hayır bu doğru değil Bu bir yanlış anlama veya kurgu parçasıdır LHC kritik bir bilimsel araçtır Yeni yöneticiler veya proje liderleri onu sonlandırmak için değil operasyonlarını yükseltmelerini ve gelecekteki araştırma hedeflerini yönetmek için atanır
3 Neden biri onu kapatmak istediğini düşünsün
Bu fikir bilim kurgudan planlı bakımın yanlış anlaşılmasından veya bütçe tartışmalarıyla ilgili kafa karışıklığından kaynaklanıyor olabilir LHC periyodik olarak yükseltme ve onarımlar için uzun kapanışlar geçirir ve birileri bunu kalıcı kapanma olarak yanlış yorumlayabilir
4 LHC'den aslında kim sorumlu
LHC Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü CERN tarafından yönetilir Günlük operasyonlarını bir bilim insanları mühendisler ve bir proje liderinden oluşan bir ekip denetler Liderlik rolleri normal kariyer ilerlemesinin bir parçası olarak zamanla değişir
5 Tek bir kişi LHC'yi kapatmaya karar verebilir mi
Hayır LHC birçok ülkenin işbirliğiyle finanse edilen ve işletilen uluslararası bir projedir Kalıcı kapanma gibi büyük bir karar tek bir birey tarafından değil üye devletler ve bilim topluluğu arasında karmaşık bir fikir birliği gerektirir
Orta Düzey Operasyonel Sorular
6 LHC hiç kapatılır mı
Evet ama yalnızca geçici olarak Çok yıllık çalışma dönemlerini planlı Uzun Kapanışlar izler Bu dönemler gücünü veya hassasiyetini artırmak için temel bakım yükseltmeler ve yeni dedektörler kurmak içindir
7 Planlı bir Uzun Kapanış sırasında ne olur
Ekipler elektrik bağlantılarını güçlendirmek bilgi işlem sistemlerini yükseltmek yeni ışın boruları kurmak ve dedektör bileşenlerini iyileştirmek gibi binlerce bakım görevi gerçekleştirir Bu makineyi daha da iyi hale getirmek için devasa bir pit stop gibidir
