Parçacık Hızlandırıcı Fermilab

Fermilab, Amerika’nın Chicago Eyaleti yakınlarında 1967 yılında “Ulusal Hızlandırıcı Laboratuarı” adıyla kurulmuş bir parçacık hızlandırıcı laboratuarıdır. 1974’te İtalyan fizikçi Enrico Fermi’nin anısına “Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuarı” adını alarak kısaca Fermilab olarak anılmaya başlanmıştır.
İçerisinde farklı alanlarda araştırmalar yapılabilecek komple bir kampüs olan laboratuarın en önemli bölümü 2011 yılında çalışması durdurulan Tevatron parçacık hızlandırıcısıdır. Tevatron, 6.3 km lik toplam uzunluğuyla, CERN’de bulunan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın ardından Dünya’nın en büyük ikinci parçacık hızlandırıcısıdır. Tevatron’da yapılan deneylerde elde edilen belki de en büyük başarı atomun çekirdeğinde bulunan proton ve nötronun yapısını oluşturan atom altı parçacıklardan yukarı-kuark’ın (t-quark) 1995 yılında tespit edilmesi olmuştur. Bunun yanında hızlandırıcının en güncel başarısı 3 Kasım 2008 tarihinde, iki tuhaf-kuark ve bir aşağı-kuarktan oluşan aşağı omega baryonun keşfidir. Bu keşif sayesinde kuarkların maddeyi nasıl oluşturdukları daha da açıklığa kavuşmuştur.
Yüksek enerji parçacık hızlandırıcı deneylerinin yanı sıra Fermilab bazı sabit-hedef (hızlandırılan parçacıkların, sabit duran bir başka hedefe çarptırılması) ve nötrino deneylerine de ev sahipliği yapmaktadır. Bu deneylerin en önemlileri kısa adlarıyla MiniBooNE, MicroBooNE, SciBooNE ve MINOS şeklindedir.
1967 yılında kurulan Fermilab’ın ilk direktörü Amerikalı fizikçi Robert Rathbun Wilson olmuştur. Görevine 1978 yılına kadar devam eden Wilson, II. Dünya Savaşı sırasında Amerika’nın meşhur Manhattan Projesi’nde yer alan isimlerden de biridir. Wilson’un ardından Leon Lederman görevi devralarak 1989’a kadar devam etmiştir. Ardından sırasıyla John Peoples (1989 – 1999), Michael Witherell (1999 – 2005) ve Piermaria Oddone (2005 – 2013) Fermilab’ın direktörlüğünü yapmışlardır. 2013 yılında direktörlük görevine gelen Nigel Lockyer, halen bu görevini sürdürmektedir.
Higgs bozonu ile ilgili araştırmalar onlarca yıl önce Amerika Enerji Bakanlığı’nın Chicago’daki Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’nda başlamıştı. Amerika’nın Sesi’nden Kane Farabaugh, araştırmacıların yeni teknolojilerle parçacık fiziğinin gizemlerini çözme yolundaki çalışmalarına devam ettiğini bildiriyor
BATAVIA, ILLINOIS — 14 Mart’ta İsviçre’de bilim adamları dünyanın en güçlü atom parçalayıcısıyla yaptıkları çalışmaların, uzun süredir araştırılan ve “tanrı parçacığı” olarak da bilinen Higgs bozonunu ortaya çıkardığını söylediler. Bilim adamlarının doğadaki tüm maddelere kütle verdiğini düşündüğü bu atom altı parçacığın keşfi evrenle ilgili büyük gizemlerle ilgili ipuçlarını da beraberinde getirdi.

Higgs ile ilgili araştırmalar onlarca yıl önce Amerika Enerji Bakanlığı’nın Chicago’daki Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’nda başlamıştı. Amerika’nın Sesi’nden Kane Farabaugh, araştırmacıların yeni teknolojilerle parçacık fiziğinin gizemlerini çözme yolundaki çalışmalarına devam ettiğini bildiriyor.

İsviçre’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndan farklı bir kıtada, Fermilab’in Şebeke Bilgisayar Merkezi’nde Higgs Boson’un nasıl işlediği ve bunun evren için ne anlama geldiği bilgisayarlarla inceleniyor.

Robert Roser: “Elimizdeki veriler Higgs bozonuyla ilgili bilgilerden çok daha öteye gidiyor.”

Araştırmacı Robert Roser , Fermilab’da Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndan geçen atomların oluşturduğu bilgisayar verilerini tarıyor.

Robert Roser: “Bu bir altın madeni. Verileri yıllarca inceleyip ilginç bilgiler elde edebilirsiniz. Bu bizim onlarca yıl kullanacağımız bir bilgi kaynağı.”

Ancak Roser Fermilab’ın yeni keşifler için onlarca yıl beklemeyeceğini söylüyor.

Robert Roser: “Enerji önemli. Ne kadar fazla enerji kullanılırsa biz de o kadar bu parçacıkların içinde alt yapılar olup olmadığını görebiliriz.”

Bu enerji seviyesine ulaşmak için teknik bölümde çalışan araştırmacı Andy Hocker Fermilab’daki fizikçilerle yeni nesil parçacık hızlandırıcısı üzerinde yoğunlaşıyor. Bu bir gün Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nı emekliye ayıracak.

Andy Hocker: “Fermilab’da inşasını planladığımız şey dünyanın en güçlü proton hızlandırıcısı olacak. Artık enerji cephesinde değil, yoğunluk cephesinde savaşacağız. Bu tip yoğun proton ışınının dünyada bir benzeri yok.”

Parçacıklar, Hadron Çarpıştırıcısı’nda olduğu gibi büyük bir çemberin çevresinde hızlandırılmak yerine bu 31 kilometrelik tesiste yapılacak çizgisel araçta iki parçacık ışınını düz çizgide birbirlerine yöneltecek. Bu atılan iki kurşunun ışık hızında birbiriyle çarpışması gibi.

Andy Hocker: “Çizgisel hızlandırıcının avantajı parçacıkları yörüngede tutma zorunluluğu olmaması. Bir şeyi düz çizgide göndermek bir çemberde yörüngede tutmaktan daha kolay.”

Uluslararası Öizgisel Çarpıştırıcı’nın kullandığı teknoloji Amerika’da Fermilab’da geliştirilmesine rağmen fizik mühendisi Elvin Harms projenin onaylanması durumunda bile Amerika’da inşa edilmeyebileceğini söylüyor.

Elvin Harms: “Şu anda Japonlar’ın çok ciddi şekilde Uluslararası Çizgisel Çarpıştırıcı’ya ev sahipliği yapmak istediklerini görüyoruz. Ama uluslararası sözcüğü önemli. Bu, sonuçta uluslararası bir çalışma.”

Uluslararası Çizgisel Çarpıştırıcı projesinde 24 ülkeden 300 üniversite ve laboratuvardan 2000 kişi çalışıyor. Projenin maliyeti ise 7 ile 8 milyar dolar arasında.