Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (veya Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi) anlamına gelir

CERN Nedir?İçindekiler

CERN'in İçinde

Kalpteki Hadron (Çarpıştırıcı)

CERN Verilerinin Analizi: İşte Bu Büyük Bir İş

2012'de araştırmacılar, bilimin bir zaferini temsil eden Higgs bozonu olduğuna inandıkları şeyi bulduklarını duyurdular . Yine de araştırmacılar, bir teleskoptan bakarak veya bir uzay aracından toplanan verileri analiz ederek bulguyu elde etmediler. Higgs'i, özellikle İsviçre, Cenevre'deki CERN olmak üzere dünyanın dört bir yanındaki çarpıştırıcılarda onlarca yıl süren titiz araştırmalarla buldular.

CERN nedir? CERN , Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (veya Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi) anlamına gelir . Araştırmaları titizlik gerektirdi çünkü Higgs bozonunun ömrü sonsuz derecede kısadır. Göz açıp kapayıncaya kadar geçen zamandan çok daha kısa bir sürede daha küçük parçacıklara ayrılır. CERN'deki bilim insanları, bu zor bulunan parçacığın peşinde on yıllar boyunca 10 milyar dolar harcadılar [kaynak: Overbye ].

Keşif CERN'i ön sayfaya taşıdı. Yine de çoğu insan CERN'deki bilim insanlarının aslında ne yaptıkları hakkında hala hiçbir fikre sahip değil. Biz bu konuda yardımcı olabiliriz.

CERN'in İçinde

Esas olarak parçacık fiziğine odaklanan CERN, 1950'lerden beri varlığını sürdürüyor. II. Dünya Savaşı'nın sonunda Avrupa karmakarışıktı ve bilimsel topluluğu da perişandı. Birçoğu Avrupa'dan gelen ABD'li bilim insanları, fizikte öncü olmuştu.

1949 yılında Fransız kuantum fizikçisi Louis de Broglie, Avrupa'nın çokuluslu bir atom fiziği laboratuvarı kurarak bilimsel ihtişamını yeniden kazanmaya çalışmasını önerdi.CERN Üyeleri ve Gözlemcileri

Birkaç yıl sonra CERN Cenevre'nin hemen dışında doğdu ve inşa edildi. 12 kurucu devlet arasında Belçika, Danimarka, Fransa, Batı Almanya, Yunanistan, İtalya, Hollanda, Norveç, İsveç, İsviçre, Birleşik Krallık ve Yugoslavya vardı.

Ocak 2023 itibarıyla, İsrail, Polonya ve Finlandiya'nın da aralarında bulunduğu 23 ülke CERN üyesidir ve her birinin CERN konseyinde (karar alma organı) iki yeri vardır ancak bu tür kararlar üzerinde tek bir oy hakkı vardır. CERN Genel Direktörü Fabiola Gianotti, esasen lider olarak işlev görmektedir.

Amerika Birleşik Devletleri bir üye değil, gözlemci bir devlettir — yani toplantılara katılabilir ve bilgi alabilir ancak CERN konularında oy kullanamaz [kaynak: CERN ]. (ABD'den bahsetmişken, birkaç LHC bileşeninin inşası için 531 milyon dolar katkıda bulunmuştur.)

CERN'in Hedefleri

CERN'in görevi evrenin nasıl işlediğini bulmaktı. Önemli bir şey değil, değil mi?

Bilim insanları bu muazzam görevi başarmanın en iyi yolunun, atom altı parçacıkları birbirine çarpan dev makineler inşa etmek olduğuna karar verdiler . Bu sözde atom parçalayıcıların araştırmacılara evrenin var olmasından hemen sonraki zamana dair bir bakış açısı kazandırması umuluyor.

Buna göre, CERN ilk hızlandırıcısı olan Synchrocyclotron'u 1957'de inşa etmeye başladı. Synchrocyclotron 33 yıllık hizmete doğru yol aldı ve parçalandı. CERN şu anda İsviçre ve Fransa sınırına yayılmış bir bina kompleksinde birkaç hızlandırıcı ve bir yavaşlatıcı işletiyor. Deneylerin maliyeti üye ülkelere dağıtılıyor [kaynaklar: Exploratorium , CERN ].

CERN'de Çalışmak

2014 yılına gelindiğinde CERN'de 2.400 tam zamanlı ve 1.500 yarı zamanlı çalışan bulunuyordu ve 600'den fazla enstitü ve üniversite, antimadde , kara delikler , atom altı parçacıklar ve Büyük Patlama'dan bir saniye sonra meydana gelen olaylar gibi çeşitli gizemleri çözmeye başlamak için tesislerine erişim sağlamıştı .

Ayrıca, 113 ülkeden 10.000 bilim insanı - gezegendeki tüm parçacık fizikçilerinin yarısı - her yıl araştırma için CERN'e uğruyor. Ve bunlar sadece bilim insanları da değil.

İnsanlar mühendisler, deneysel fizikçiler ve hatta muhasebeciler de dahil olmak üzere çeşitli işlerde çalışırlar. Üye ülkelerden gelen bilim insanları bir pozisyon için ilk şansı elde ederler, ancak CERN her zaman diğer ülkelerden kıdemli bilim insanlarını dikkate alır [kaynaklar: Exploratorium , CERN ].

Dünyayı Birleştirmek

1989 yılında, İngiliz bilim insanı Tim Berners-Lee, hipermetin aktarım protokolü veya http'yi geliştirerek World Wide Web'in icat edilmesine yardımcı oldu. Berners-Lee, dünyanın dört bir yanındaki bilim insanlarının veri paylaşabilmesi için etkileşimli bilgisayarlardan oluşan bir ağ oluşturmaya istekliydi [kaynak: CERN ].

Kalpteki Hadron (Çarpıştırıcı)

Avrupa laboratuvarının kalbinde, dünyanın en büyük ve en güçlü parçacık hızlandırıcısı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) adı verilen bir atom parçalayıcısı yer alıyor.

CERN'in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, 17 mil (27 kilometre) uzunluğunda bir süperiletken mıknatıs halkası ve bir silahtan geçen mermi gibi yüksek enerjili parçacıkları aparatın içinden fırlatan bir dizi hızlandırıcıdan oluşur. Yerden 328 fit (100 metre) aşağıda bulunan çarpıştırıcı, parçacık ışınlarını bir yöne fırlatırken, diğer ışın zıt yönde hareket eder.

Kaboom! Kablam! Şap!

İstediğiniz ünlemi kullanın. En yüksek hızda, parçacıklar her birine ışık hızının %99,9999991'i kadar bir hızla çarpar [kaynak: CERN ].

Protonlar her çarpıştığında, diğer parçacıkların karmaşık bir spreyi oluşur. Bu parçacıkların çoğu bir saniyeden az sürer ancak bilim insanlarının takip edebileceği bir altatomik ekmek kırıntısı izi bırakır. Bu izi takip etmek için bilim insanları, evrenimizin temel yapı taşlarını görmelerini sağlayan iki oldukça karmaşık parçacık dedektörüne güvenir.

Bu dedektörlerden biri ATLAS'tır. Yaklaşık 148 fit (45 metre) uzunluğunda ve 82 fit (25 metre) yüksekliğinde olan makine, Higgs bozonu parçacığını bulmaya yardımcı oldu. ATLAS, Notre Dame'ın (üniversite değil, katedral) yarısı kadar büyüktür ve Eyfel Kulesi (Las Vegas değil, Paris'teki) kadar ağırdır.

CERN bilim insanları ATLAS'ı ve diğer dedektörleri (ALICE, CMS, LHCb, LHCf) yalnızca bilimkurgu kitaplarında okuduğunuz konuları incelemek için kullanıyorlar; örneğin, başka boyutlar var mı, evrende ne tür bir birleştirici güç var ve karanlık maddeye dair kanıtlar var mı .

Higgs bozonu gizemini çözmek için yalnızca iki dedektör, ATLAS ve CMS ayrılmıştı. LHC'deki tüm CERN deneyleri farklıdır ve dünya çapında işbirliği yapan bir bilim insanları ekibi tarafından yürütülmektedir [kaynaklar: ATLAS, CERN ].

CERN Verilerinin Analizi: İşte Bu Büyük Bir İş

Parçacıkları ışık hızına yakın bir hızda çarpıştırmak bir şey; bu çarpışmalardan elde edilen verileri yorumlamak ise başka bir şey.

LHC'deki parçacık çarpışmaları saniyede yaklaşık 600 milyon kez gerçekleşir [kaynak: Sakai]. Bu çarpışmalardan çıkan bilgiler bize atomun iç işleyişi ve atomu bir arada tutan kuvvetler hakkında çok şey anlatabilir, ancak dedektörlerden gelen tüm bilgileri kesinlikle kaydedemeyiz.

Bunaltıcı Miktarda Veri

Örneğin ATLAS, her saniye 100.000 CD'yi veriyle doldurabilir. Bunun yerine, ATLAS, diğer dedektörler gibi, dakikada yaklaşık 27 CD'ye yetecek kadar, yalnızca "biraz" bilgi kaydedebilir [kaynak: ATLAS].

Bu sayı, mevcut bilgilerin yalnızca bir kısmı olsa da, yine de ezici bir miktardır. Dedektörler bulduklarını CERN Veri Merkezi'ne aktarır, burada teknisyenler ve araştırmacılar her çarpışmayı dijital olarak yeniden oluşturmak için bilgisayarları kullanır.

Yeniden yapılandırma sırasında bilim insanları parçacıkların nasıl davrandığına dair teorilerini test ederler. Bilgisayar simülasyonlu çarpışmaları gerçek çarpışmalarla karşılaştırırlar. İkisi arasındaki bir tutarsızlık, açıklanamayan yeni bir bilim anlamına gelebilir [kaynak: Sakai].

Veri merkezi her gün bir petabayt bilgi işliyor. Bir petabayttaki tüm bilgileri tutmak için 223.000 DVD gerekir [kaynak: McKenna ]. İşleri daha da zorlaştırmak için bilim insanları her yıl 30 petabayt inceliyorlar, bu da yeni bilimin bulunmasını inanılmaz derecede zorlaştırıyor [kaynaklar: CERN , McKenna ].

Şebeke

Bu şaşırtıcı sayılar göz önüne alındığında, CERN'in veri merkezi bu sayıları tek başına hesaplayamaz. Bunun yerine, bilim insanları gezegenin en büyük bilgi işlem ağı olan, 40 ülkede 170 bilgisayar merkezinden oluşan bir birlik olan Worldwide LHC Computing Grid'e güveniyor.

Grid, "bilim için şimdiye kadar yapılmış en gelişmiş veri alma ve analiz sistemidir." Günde 2 milyondan fazla iş çalıştırır ve sunucularından her saniye 10 gigabayt veri aktarabilir. Grid olmasaydı, Higgs bozonu keşfedilmemiş olabilirdi [kaynak: WLCG ].

Atomik Tatil

Cenevre'de tatile giderseniz CERN'i ücretsiz gezebilirsiniz, ancak önce web sitesini ziyaret edip bir talep gönderdiğinizden emin olun. Pasaportunuzu veya kimlik kartınızı unutmayın.

Ayrıca, 13 yaşından küçük çocuklarınızı (grup turları için) yüksek topuklu ayakkabılar, sandaletler ve terliklerle birlikte evde bırakın. Sigara da içemezsiniz [kaynak: CERN ].

Daha Fazla Bilgi

Yazarın Notu: CERN Nasıl Çalışır

Einstein'ın 2012'de hayatta olsaydı, CERN'in araştırma ve keşiflerini duymaktan çok memnun olacağını düşünmek hoşuma gidiyor. Einstein'a atıfta bulunmamın sebebi dünyaya öğrettiklerinin bir zerresini bile anlıyor olmam değil, günümüz bilim insanlarının büyük ölçüde Einstein'ın çalışmalarını temel almaya çalışmalarıdır. Einstein'ın çok zaman harcadığı şeylerden biri de atomların ve ışığın nasıl davrandığıydı. Teorileri nihayetinde Higgs bozonunun varlığına ve keşfine yol açtı.