CERN’deki Deneylerde Kara Delik Oluşabilir mi?

CERN laboratuvarları günümüze değin insan eli tarafından yapılmış en karmaşık teknolojiye sahip yapılardır. Çalışmalar başlamadan önce, “CERN’deki deneyler sırasında ortaya çıkacak bir mikro kara delik bütün Dünya’yı, hatta evreni yutacak!” şeklinde söylentiler yayıldı. Her zaman bilinmeyenden, cevapsız sorulardan korkmuşuzdur. CERN’de yapılan çalışmaları kimisi tanrıya bir meydan okuma, kimisi de yakınlaşma olarak değerlendirdi. Oysa bilimin amacı gerçeklere ulaşabilmek, evreni ve oluşumunu anlayabilmekten başka bir şey değildir.

Bilimsel bir çalışma, ortaya atılan bilimsel bir soru ile başlar. Daha sonra bu sorunun olası bir yanıtı olarak bir hipotez geliştirilir. Kimi zaman bu hipotezler kâğıt üzerinde geliştirilen matematiksel modellerdir. Ancak hiçbir model ya da hipotez, sınanmadan gerçek kabul edilmez. Yapılması gereken elimizdeki bu modeli ya da hipotezi (eğer mümkünse) laboratuvar ortamında sınamaktır. Kimi zaman hipotez ya da model kolayca sınanacak kadar net değildir. Örneğin evrenin başlangıcını ele alan modelleri test etmek gerçekten güçtür. Çünkü bunun için evrenin ilk anlarındaki muazzam sıcaklık ve basınç seviyelerine ulaşmak gerekir. İşte CERN gibi bir laboratuvarın önemi burada yatıyor. CERN, bize evrenin ilk anlarında sahip olduğu olağanüstü koşulları sağlayabiliyor. Zaten bu deneylerden korkulmasının sebebi de bu.

Protonların çarpıştırılması için gereken enerji seviyeleri gerçekten de çok yüksektir. Deneysel parçacık fiziği Einstein’ın E=mc² (kütle ile enerjinin eşdeğerliği) denklemine uygun şekilde, yüksek enerjili parçacıkları çarpıştırılmasına dayanıyor. Çarpışmalar sırasında yeni parçacıklar oluşuyor.

27 kilometre uzunluğundaki tünelin içinde, 15 metre uzunluğunda ve normalden 90 bin kat daha güçlü olan 1500’e yakın süperiletken mıknatıs var. Bu mıknatıslar, tünelde tutulan protonları elektromanyetik dalgalarla hızlandırıyor. Parçacıkların ışık hızına yakın bir hızla birbirleri ile çarpışması için LHC’nin 8 parçası, eksi 271 dereceye kadar soğutuluyor. Eksi 271 dereceye ulaşıldığında bir protona kütlesinin 7 bin katı enerji veriliyor ve parçacıklar, saniyede 40 milyon kez çarpıştırılıyor. 5000 GeV’lik (giga elektron volt) iki protonun kafa kafaya gelme ihtimali çok düşük, ancak iki proton kafa kafaya çarpıştığı an ortaya çıkacak manzarada teorik olarak önceden gözlenememiş parçacıkların yaratılacağı umuluyor. (Higgs Bozonu gibi…) Bu çarpışma esnasında, saniyede 40 milyon fotoğraf çekildiğini de anımsatmakta yarar var.

Peki bu deneyler sırasında gerçekten bir kara delik oluşabilir mi? Bazı bilim insanları bu soruya “evet” yanıtı verirken, bazıları da karşı fikirdeydi. CERN yetkilileriyse, bir kara delik oluşsa bile mikroskobik ölçeklerde ortaya çıkacağından saniyenin çok küçük kesirleri içinde “Hawking Işınımı” denen süreçle kütlesini yitirip yok olacağını savunuyordu. (Teorik olarak bir kara delik ne kadar küçükse o kadar çabuk yok olur.) Ama hiç kimse LHC’nin mini kara delikler oluşturup oluşturamayacağı konusunda kesin bir şey söyleyemiyordu.

Şimdiyse Kanada’daki Vancouver Üniversitesi’nden Matthew Choptuik ile ABD’nin Princeton Üniversitesi’nden Frans Pretorius’un, genel göreliliğin tüm karmaşık matematiksel denklemlerine göre gerçekleştirdikleri bilgisayar benzetimleri (simulasyon), iki parçacığın çarpışmasıyla bir mini kara deliğin gerçekten oluşabileceğini gösteriyor. Ama Planck enerjisinin üçte biri düzeyindeki bir çarpışmayla. (Gerçekten yüksek bir enerji düzeyidir bu.) LHC’de bazı deneyler, bu mini-kara delikleri aramak için kurgulanıyor. Peki bu kara delikler LHC’de gerçekten gözlenebilecek mi? Science dergisine çalışmayı özetleyen Choptuik, “kesin değil” yanıtını veriyor. Çünkü Planck enerjisi çok büyük bir değer. LHC’de ulaşılabilecek 14 trilyon elektron voltluk maksimum enerjinin bir kentilyon, yani milyar kere milyar katı!

Mini-kara delikler gerçekten ortaya çıkarsa, bunun çok önemli olan diğer boyutların varlığını da ispatlayabileceğini ve tıpkı Higgs Bozonu‘nun bulunması gibi bilimin ilerlemesini hızlandıracağını düşünenler çoğunlukta. Fizikçiler LHC’de mini-kara deliklerin ancak bildiğimiz üç uzay ve bir de zaman boyutunun dışında ek boyutlara sahip olması hâlinde ortaya çıkabileceği görüşünde. Bazı kuramlara göre bizim duyularımızla algılayamadığımız, ancak bir parçacık hızlandırıcısında gözlemlenebilecek bu fazladan boyutlar, uzay-zaman dokusuna örülmüş küçük halkalar içinde saklı. Aynı kuramlara göre fazladan boyutlar, Planck enerjisinin değerini büyük ölçüde düşürebilir. Dolayısıyla –Dünyamızı yutmasa da- bozunmaları sırasında ortaya çıkacak parçacıkların dev detektörlerde saptanmasıyla fark edilebilecekler. Bilim insanları arasında mini-kara deliklerin varlığının kanıtlanmasının fazladan boyutların varlığının da kanıtı anlamına geleceği görüşü hakim.

CERN Güvenliği Denetleme Grubu, çarpıştırıcıda gerçekleştirilen bu deneylerin doğada zaten kendi kendine sürekli gerçekleştiğini ve CERN’de yapılan deneylerin insanlık için herhangi bir tehlike yaratmadığını savunuyor. (Kozmik ışınlar CERN’dekilerden milyonlarca kez daha şiddetli çarpışmalara neden oluyor.) Şimdiye kadar yapılan deneylerin hiç birinde tehlike yaşanmadığı da özellikle vurgulanıyor.

Bilimde her zaman riskler olmuştur ve olacaktır da… Yine de bilimsel öngörü ve kontrollü riskler bizi ilerlemeye götürecek unsurlardır. Elektron bulunduğunda kimse gelecekte bilgisayarın icat edileceğini hayal edemezdi. CERN’deki buluşların gelecekte bize neler getireceğini tahmin etmek mümkün değil. Evrendeki tüm maddenin sadece beşte birinin kaynağını biliyoruz. Evrenin gizeminin çözülebilmesi için beşte dördünü oluşturan karanlık maddenin ne olduğunun da keşfedilmesi gerekiyor.

Hazırlayan: İnanç Kaya