Higgs yarışı hızlanıyor - 29.07.2010

İlk üç ayın sonucunu açıklayan fizikçiler, Higgs bozonunun “yakın akrabasının” Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda görüldüğünü açıkladılar.

ABD ve Avrupa’daki iki büyük parçacık hızlandırıcısı, atomaltı ölçeklerdeki parçaları ve bunlara etki eden kuvvetleri açıklayan Standart Model adlı başarılı şablonun önemli bir eksiği olan ve henüz gözlenememiş Higgs Bozonu adlı parçacığı ortaya çıkarmak için yarışıyor. Koşunun son düzlüğüne girmesiyle, fizikçiler gizemli parçacığın ele geçirilme anının yaklaştığı görüşündeler.

Amerika’da Higgs parçacığını yıllardır araştırmakta olan Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuarı (kısaca Fermilab), Higgs’in bulunabileceği aralığı daha da daralltığını ilan ederken, Avrupa Nükleer Araştırmalar Merkezi CERN’e ait Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (Large Hadron Collider adlı dev makinenin ilk sonuçları da Paris’te açıklandı. LHC yetkililerine göre veriler Higgs parçacığının ve evrendeki maddenin büyük çoğunluğunu oluşturan gizemli “karanlık madde” parçacıklarının ortaya çıkarılması sanılandan daha yakında gerçekleştirilecek.

Standart Model’deki tüm öteki parçacıklara kütlelerini kazandırdığı düşünüldüğü için fizikçilerin şaka yollu “Tanrı parçacığı” lakabını taktıkları Higgs bozonu henüz gözlenememiş durumda.

Fermilab ekibi bu parçacığı, proton ve antiprotonları 1 trilyon elektronvolt (1 TeV) enerjiyle çarpıştıran emektar Tevatron adlı hızlandırıcılarıyla arıyor. Daha önceki deneyler, eğer varsa Higgs parçacığının 114 ile 185 milyar elektronvolt (GeV) arasında bir kütlesi olacağını göstermişti. Tevatron fizikçileri geçtiğimiz günlerde yaptıkları açıklamayla deneylerinin Higgs’in 158 GeV ile 175 GeV arasındaki kütlelerde bulunamayacağını açıkladılar. Tevatron hızlandırıcısı ve D0 (Dsıfır) adlı detektörle çalışan fizikçiler, Higgs’i bulma onurunu daha güçlü LHC’ye kaptırmamak için gelecek yıl sonunda hizmet dışına çıkarılması planlanan Tevatron’un 2014 sonuna kadar devrede tutulmasını istiyorlar.

Birbiri peşisıra gelen aksaklıklardan sonra nihayet 3 ay önce düzenli çalışmaya başlayan LHC ise ışık hızının eşiğine kadar hızlandırılmış proton demetlerini 14 trilyon elektronvolt (14 TeV) enerjiyle çarpıştırmak üzere inşa edilmiş bulunuyor. Ancak, İsviçre Fransa sınırının 100 metre altında 27 km’lik bir halka biçimindeki LHC, yeni bir kazaya uğramamak için şimdilik 7 TeV enerji düzeyinde çalışıyor. 2012 yılında bakıma alınıp gerekli iyileştirmeler yapıldıktan sonra hızlandırıcı 2013 yılında tam güçle çalıştırılacak.

Paris’te ilk sonuçları bir basın toplantısıyla açıklayan LHC fizikçileri, üç ay içinde 200 milyon kafa kafaya çarpışma olayının kaydedildiğini ve bu çarpışmalarda ortaya çıkan enkaz içinde Higgs parçacığıyla ilgili olabilecek bir parçacığın gözlendiğini açıkladılar. İlk kez 1995 yılında ABD’deki Fermilab’da gözlenen “üst kuark” (top quark) adlı 178 milyar elektronvolt (178 GeV) ağırlığındaki parçacığın Higgs bozonu ile ilişki içinde olduğu sanılıyor.

Fizikçilere göre aranan Higgs bozonunun elektrik yükü taşıyor olması halinde üst kuarka sıkı bir şekilde bağlı olması gerekiyor. Bu durumda bozon üst kuarktan ağırsa, kısa süre içinde üst kuarka ve alt kuark (bottom ya da kısaca b-kuark) denen bir parçacığa bozunarak kendini belli etmesi gerekiyor. Tersine, eğer üst kuark bozondan ağırsa, bunun Higgs bozonu ve bir b-kuarka bozunması gerekiyor.