4 Temmuz 2012’de İsviçre’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki (LHC) araştırmacılar, bazı temel parçacıklara kütlelerini veren mekanizmanın tezahürü olan Higgs bozonunu başarıyla tespit ettiklerini büyük bir tantanayla duyurdular. Bulgu, hem parçacığı kesin olarak tespit etmek için gereken deneysel becerinin, hem de onun varlığını tahmin edenlerin teorik zekasının bir zaferiydi ve 2013 Nobel Fizik Ödülü ile tanındı.
Brown Üniversitesi araştırmacıları başarının her iki tarafında da kilit rol oynadılar. David Cutts, Ulrich Heintz, Greg Landsberg ve merhum Meenakshi Narain’in de aralarında bulunduğu deneyciler, LHC’deki Kompakt Muon Solenoid (CMS) deneyine önemli katkılarda bulundular ve bu keşfin yapılmasıyla itibar kazandılar. Yıllar önce merhum Gerald Guralnik, parçacığın teorik tahminini yapan bir grubun parçasıydı; birçok bilim insanı bunun Higgs mekanizmasının en eksiksiz açıklaması olduğuna inanıyordu.
Higgs, parçacık fiziğinin standart modelindeki (evrenin temel yapı taşlarını tanımlayan teori) son eksik parçaydı. Ancak onun keşfi hiçbir şekilde parçacık fiziği için nihai varış noktası değildi. Higgs’in kendisiyle ilgili temel sorular cevapsız kalıyor.
Ekim ayı sonlarında, dünyanın dört bir yanından fizikçiler bu soruları ve daha fazlasını tartışmak üzere yıllık Higgs Konferansı için Brown’da bir araya geldi. İlk kez Brown’da düzenlenen bu yılki konferans, her ikisi de Brown’da yardımcı doçent olan ve yardımcı doçentler Matt LeBlanc ve Jennifer Roloff’un da dahil olduğu kariyerinin başındaki parçacık deneycilerinden oluşan bir grubun parçası olan Gaetano Barone ve Loukas Gouskos tarafından düzenlendi.
Gouskos bir röportajında konferanstan bahsetti.
Higgs bozonundan ve öneminden biraz bahseder misiniz?
Bu, on yıldan fazla bir süre önce keşfettiğimiz bir parçacıktı ve bulunması çok zordu. Yaklaşık 50 yıldır kapsamlı bir şekilde onu arıyorduk. Evrene nüfuz eden Higgs alanıyla ilişkili parçacıktır. Bu alanla olan etkileşimler, kuarkların ve yüklü leptonların (maddenin yapı taşları ve büyük kuvvet taşıyıcıları) kütlelerini belirler. Yani evren hakkında bildiğimiz her şeyin temelidir.
Artık bulunduğuna göre, onu çevreleyen bazı açık sorular neler?
Parçacığın keşfi birçok insanın düşünebileceği gibi hikayenin sonu değildi. Aslında keşifte yepyeni bir sayfa açtı. Diğer parçacıklarla ve aynı zamanda kendisiyle ne kadar güçlü etkileşime girdiğini, Standart Model tarafından tahmin edilenlerin ötesinde parçacıklarla etkileşime girip girmediğini ve daha fazlasını anlamak istiyoruz. Standart Model tahminlerinden herhangi bir sapma, yeni parçacıklara veya kuvvetlere işaret edebilir. Bazı Higgs bağlaşımları hala yalnızca %10 veya daha az düzeyde bilinmektedir. Diğerleri çok daha zayıf bir şekilde sınırlandırılmıştır veya henüz kurulmamıştır. Yani öğrenecek çok şey var.
Bu etkileşimleri anlamak, evrenle ilgili en derin soruların bazılarıyla bağlantılıdır. Örneğin, Higgs’in diğer parçacıklarla ve kendisiyle nasıl eşleştiğine ilişkin hassas ölçümler, maddenin antimaddeye neden hakim olduğu, dolayısıyla neden var olduğumuzla ilgili olabilir. Ayrıca karanlık maddenin parçacık doğasına dair ipuçları da sunabilir.
Ayrıca Higgs potansiyelini, yani parçacığın üretildiği Higgs alanının enerji manzarasını da anlamak istiyoruz. Artık parçacığı keşfettiğimize göre, Higgs potansiyelinin minimumunun ne olduğunu biliyoruz, ancak bunun evrensel bir minimum olup olmadığını veya gerçekten daha düşük bir enerji durumuna kuantum tüneli oluşturup oluşturamayacağını bilmiyoruz. Eğer bu gerçekleşirse, evrenin kaderi tamamen değişecektir. Ancak (henüz) endişelenmemeliyiz. Mevcut veriler evrenin yaşından çok daha uzun yaşam sürelerine işaret ediyor.
Bize konferans hakkında ve bu soruların bazılarının nasıl ele alınacağı hakkında daha fazla bilgi verebilir misiniz?
Bu, Higgs bozonuna adanan en prestijli konferanstır. Bu yıl 130 civarında katılımcımız var. Mevcut duruma (LHC deneyleri ve teorisinin bugün bize söylediklerine) ilişkin genel bir bakışla başladık, ardından bir sonraki adımın nereye atılacağına odaklanan oturumlara geçtik. Ana temalardan biri “hassasiyet araçları”dır; bununla şu anda çalıştırdığımız ve gelecek için planladığımız dedektörleri ve verileri ölçümlere dönüştüren algoritmaları, analizleri ve yapay zeka yöntemlerini kastediyoruz.
Yakın vadede LHC ve onun bir sonraki yüksek yoğunluklu aşamasına ilişkin planların haritasını çıkaracağız. İleriye baktığımızda, bir sonraki milyarlarca dolarlık çarpıştırıcı projesini, neye benzeyeceğini, neden gerekli olduğunu ve Higgs hakkındaki anlayışımızı ne kadar ileriye götürebileceğini tartışacağız.
Brown’un bu konferansa ev sahipliği yapması ne anlama geliyor?
Umarım bu Brown’ı Higgs ve genel olarak parçacık fiziğinde merkezi bir nokta olarak haritaya daha da açık bir şekilde yerleştirir. Dahası, bu konferansın Brown’daki diğer disiplinlerin (örneğin mühendislik ve bilgisayar bilimleri) ilgisini ve ilgisini çekeceğine inanıyorum. Kullandığımız teknikler ile bu disiplinlerde kullanılanlar arasında pek çok bağlantı vardır.
Ayrıca birçok insanla tanışan ve burada yaptığımız işin ne kadar önemli olduğunu ve başarılı bir bilim insanı olmanın neleri gerektirdiğini anlayan öğrencilerimiz için de harika bir şey. Bu gerçekten harika bir fırsat.
