Bilim kara enerji peşinde

Almanya’nın Darmstadt kentinde yeni bir parçacık hızlandırıcısının yapımına başlandı. 15 ülkeden 2500 bilim insanının katkıda bulunduğu ve kısaca FAİR olarak adlandırılan tesis, başta evrenin oluşumu ve yıldızların doğum ve ölümleri olmak üzere birçok fiziksel sürecin incelenmesine imkan sağlayacak.

Profesör Hans Gutbrod, FAİR araştırma tesisinin yöneticisi. Prof. Gutbrod, tesiste atom çekirdeklerinin saatte 300 bin kilometreye kadar hızlandırıldıktan sonra çarpıştırılacağını belirtiyor.

Nükleer fizik uzmanı Gutbrod, tesis aracılığıyla milyarlarca parçacığı kontrollü olarak 50 nanosaniye gibi son derece dar bir zaman aralığında çarpıştıracaklarını kaydediyor. Hans Gutbrod, 15 milyar yıl önce evrenin oluşumu sırasında yaşanan koşulları gözlemeyi hedeflediklerini ve bu kapsamda kullanılan dev kamerayı “detektör” olarak adlandırdıklarını söylüyor: “Detektör adı verilen cihazda atom çekirdeklerinin çarpışmasını sağlıyoruz. Cihaz 25 metre uzunluğunda, 10 metre boyunda; milyonlarca elektronik kanala sahip.”

Uranyum elementinin oluşumu

Frankfurt Üniversitesi Fizik Ana Bilim Dalı’ndan Dr. Reinhard Stock, “Büyük Patlama” sonrası hidrojen ve helyum gibi hafif elementlerin oluştuğunu, oksijen, kükürt ve demir gibi diğer maddelerin daha sonra, milyar yıllar zarfında yıldız çekirdeklerinde biriktiğini kaydediyor. Stock, uranyum türü maddelerin oluşumunu ise ayrı tutuyor: “Yıldız ölümleri farklı şekillerde gerçekleşiyor: Süper nova ile çekirdek çökmesinin sonucunda ortaya çıkan nötron yıldızları bunların bazıları... FAIR tesisinde bu süreçler test edilecek ve uranyum gibi ağır atom çekirdeğine sahip elementlerin yapay ortamda oluşumu sağlanacak. FAIR’in araştırmalarının ağırlığını bu alanlar meydana getirecek.”

Frankfurt Üniversitesi fizik uzmanı Reinhard Stock, FAİR tesisinin Büyük Patlama’yı inceleyeceğini vurguluyor: “Atom çekirdeğini proton ve nötronlarla dolu bir balon olarak tanımlamak mümkün. Atom çekirdeği içeren iki balonu çarpıştırdığınızda bunların yoğunlaşması sağlanıyor. Benzetme yapmak gerekirse, iki araç çarpıştığında çarpışma noktalarında maddenin yoğunlaştığı gözlenir. Atom çekirdeklerinin çarpışması ise şimdiye kadar dünya üzerinde gözlenmemiş bir aşamanın tekrarlanmasını sağlıyor; adeta, evrenin oluşumunu sağlayan Büyük Patlama’nın bir küçük versiyonuna tanık olacağız.”

FAİR yöneticisi Profesör Hans Gutbrod, maddenin en küçük yapı taşlarının hangi koşullar altında nasıl davrandığını araştıracaklarını, uzay araçları ve uydularda kullanılacak yeni cihazların deneneceğini kaydediyor. Ancak bir kilometrekarelik alana yayılan tesisin yapımının zaman alacağına işaret ediyor: “FAIR tesisi aşama aşama devreye girecek. İyon ışınından yararlanacağımız kısmın 2012, 2013 yıllarında devreye girmesi bekleniyor. 2016 yılında da tesisin tamamıyla devreye girmiş olmasını bekliyoruz.”

FAİR’in yapım maliyeti toplam 15 ülke tarafından karşılanıyor. Profesör Hans Gutbrod, Almanya’nın maliyetin dörtte üçlük kısmını karşıladığını belirtiyor: “FAIR tesisi toplam 1 milyar 187 milyon Euro’ya mal olacak. Tesis devreye girdiğinde de yıllık masrafları 120 milyon Euro’yu bulacak.”

Roman ve filmlere konu oldu

Kara delikler, bilim insanlarının sırlarını çözmeye uğraştığı gök cisimlerinden. Kara delikler pek çok film ve romana da konu oldu. Alman fizikçiler kara deliklerden enerji üretiminde yararlanmak için bir proje geliştirdi.

Frankfurt Üniversitesi Teorik Fizik Bölümü Başkan Yardımcısı, Profesör Horst Stöcker, dünyanın enerji ihtiyacının yapay olarak yaratılacak bir kara delik sayesinde karşılanabileceğine inanıyor.

Prof. Stöcker, ışığı dahi emme özelliği olan kara deliklerden enerji üretiminde yararlanılabileceğine dikkat çekiyor.

Frankfurt Üniversitesi Teorik Fizik Bölümü Başkan Yardımcısı, Profesör Horst Stöcker, teorisinin uygulamaya geçirilebilmesi halinde bir kamyon dolusu su ya kumun enerji üretimi için yeterli olacağını belirtiyor.

Güneş Sistemi’ndeki Kara Delik

Güneş sistemimizin de bulunduğu samanyolu galaksisinde de güneşten milyonlarca kez daha ağır kütleye sahip bir kara delik bulunuyor. Uzmanlara göre Dünya, kara deliğin bulunduğu Samanyolu'nun merkezine yaklaşık 26 bin ışık yılı mesafede yer alıyor. Frankfurt Üniversitesi Teorik Fizik Bölümü’nden Dr. Marcus Bleicher’e göre laboratuvar ortamında bir kara delik üretmek mümkün. Dr. Marcus Bleicher, parçacık hızlandırıcı olarak tanımlanan ortamda hidrojen çekirdeklerinin çarpıştırılarak mikro boyutta kara delikler üretilebileceğini belirtiyor: “Birbirleriyle çarpıştırılan hidrojen çekirdeklerinin bir kara deliğin oluşumuna yol açacak büyük bir çekim merkezi ortaya çıkarmasını öngörüyoruz. Bu işlemin gerçekleşmesini ve bu adımın gözlenebilir olmasını umuyoruz.”

Frankfurt Üniversitesi Teorik Fizik Bölümü uzmanları, teorilerini Cenevre’de bu yıl içinde devreye girmesi beklenen, dünyanın en büyük süper iletken mıknatısı, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı isimli parçacık hızlandırıcısında sınamayı planlıyor. Frankfurt Üniversitesi uzmanı Dr. Marcus Bleicher, mıknatısın Fransa-İsviçre sınırının 100 metre altından geçen 27 kilometre uzunluğundaki tünele yerleştirildiğini belirtiyor.

”Zararsız kara delik”

Dr. Bleicher, Cenevre’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın ürettiği enerjinin yeterli olmasını öngördüklerini belirtiyor. Parçacık hızlandırıcıda üretilecek kara deliğin dünya açısından herhangi bir tehlike taşımadığını kaydeden uzman, mikro kara delikten enerji üretiminde yararlanılacağını söylüyor.

Frankfurt Üniversitesi Teorik Fizik Bölümü Başkan Yardımcısı, Profesör Horst Stöcker, kara delikle üretilecek enerjinin nükleer enerjiden bin kat daha etkin olacağını, kütlenin yüzde 90’ının enerjiye dönüştürüleceğini vurguluyor: “Enerji üretiminde su gibi, kum gibi sıradan malzemelerin kullanabilmesi önem taşıyor. Einstein’in görelilik ilkesi uyarınca kütle ışığa dönüştürülüyor. Bir başka ifadeyle kara deliğe bir birim hidrojen çekirdeği atıyorsunuz, bu 10 ila 20 birim ışın olarak size geri dönüyor.”

Kara Enerji

Frankfurt Üniversitesi öğretim görevlilerinden Profesör Horst Stöcker, kara deliğin ürettiği İks ışınlarını toplayıp elektrik akımına çevirmeyi planladıklarını, “kütle-enerji dönüştürücü” adını verdikleri projenin patentini almak için başvuruda bulunduklarını belirtiyor.

İlk kez İsviçreli bilim adamı Fritz Zwicky tarafından 1933 yılında gündeme getirilen karanlık madde, bilim dünyası tarafından tartışılmaya devam ediyor. Karanlık madde henüz laboratuvar ortamında algılanamadı, ancak karanlık maddeye ilişkin bilimin elinde dolaysız kanıtlar bulunuyor. Fizik, gökbilim ve evrenbilim alanlarında yapılan çok sayıda çalışma karanlık maddeyi odak alıyor.

Karanlık madde üzerinde çalışan uzmanlar pek çok proje yürütüyor. Ancak bu projelerden en önemlisi İsviçre’de: „İsviçre’nin nükleer araştırma merkezi CERN bünyesinde kurulan ve kısaca LHC, yani Large Hadron Collider adı verilen deneylere büyük umut bağlandı. LHC parçacık çalıştırıcısı önümüzdeki yıl devreye girecek. Sistem karanlık madde üretecek ve madde için varsayılan niteliklerin doğru olup olmadığını sınayacak.“

Büyük Patlama’nın koşulları

Dünyanın en büyük ve en güçlü parçacık hızlandırıcısının inşa edildiği Cenevre’deki LHC, 27 kilometre uzunluğunda ve yerin 80 metre derinliğinde. Fransa ve İsviçre arasındaki sınırda inşa edilen pançacık hızlandırıcı, halka şeklindeki bir tünel görünümünde. Amaç, Büyük Patlama’dan kısa süre sonra oluşan koşulları yeniden yaratarak maddenin temel doğasını incelemek. Sistem, protonları ışık hızına erişecek şekilde hızlandıracak ve 14 milyar elektronvoltluk bir enerjiyle çarpıştıracak. Yaklaşık 30 ülkeden toplam 600 bilimadamı ve mühendisin çalıştığı LHC parçacık hızlandırıcısının maliyeti 3 milyar euroyu buluyor. Bu özelliğiyle de şimdiye kadar yapılmış en pahalı bilimsel deney olarak kabul ediliyor.

Karanlık madde tartışmalarının ortaya attığı kavramlardan biri de multiverse yani çoklu evren fikri. Bazı uzmanlar aslında bir değil sonsuz sayıda evrenin bulunduğu, bu evrenlerin de multiverse, çoklu evreni meydana getirdiği tezine işaret ediyor. Fizikçi Wilfried Buchmüller, çoklu evren fikrinin sınanmasının mümkün olmadığını kaydediyor: „Birden fazla evrenin olabileceği fikri şimdilik teorik spekülasyondan ibaret. Ufkumuzun ötesinde, bir başka deyişle gözlemleyip test edebileceğimiz boyutların dışında başka evrenlerden söz ediliyor. Bunu, ilginç olmakla beraber, denenme imkanından yoksun bir düşünce olarak değerlendiriyoruz.“