Gizmodo Bilim Fuarı: Bir Fizik Deneyi Kurşunu Altına Dönüştürdü!

ALICE İşbirliği, kurşunu saniyenin çok küçük bir süre diliminde altına dönüştürmesi ve Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın (LHC) içindeki olağanüstü fiziği açığa çıkarması sayesinde 2025 Gizmodo Bilim Fuarı’nın kazananı.

Soru

ALICE yani CERN’deki Büyük İyon Çarpıştırıcı Deneyi, aşırı enerji seviyelerinde maddeyi incelediğinde ne gibi yan ürünler ortaya çıkarıyor?

Sonuç

Birçok farklı şey, ama belki de en ilginci—altın!

Bu yılın başlarında yayınlanan bir Physical Review C makalesine göre, ALICE İşbirliği, LHC’nin 2015-2018 yılları arasında yaklaşık 86 milyar altın çekirdeği yarattığını duyurdu, her biri yaklaşık bir mikrosaniye boyunca var oldu.

ALICE esas olarak, yükü bir protonu 82 kat olan kurşun çekirdeklerinin yüksek enerjili çarpışmalarını inceliyor. Bu büyük çekirdekler, ALICE dedektörüne çarpışan LHC’de ışık hızına yakın hareket ediyor. Bu çarpışmalar, genellikle nötronları, bazense protonları parçalayan bir foton enerjisi darbesi üretir. Bir kurşun çekirdeği üç proton kaybettiğinde, element numarası 79 olan altına dönüşür.

Bu dönüşüm, saniyede yaklaşık 50.000 ila 80.000 kez gerçekleşiyor. Aslında, programın “altın üretimi oldukça bol,” dedi CERN’de hızlandırıcı fizikçi olan John Jowett. “Ancak, insan ölçeğinde altın üretimi çok küçük. [Şimdiye kadar] sadece yaklaşık, sanırım, 90 pikogram, yani bir gramın milyonda biri kadar altın yaratabildik.”

Bu 90 pikogram altın, ortaya çıktıktan hemen sonra neredeyse kayboluyor, diye ekledi. “Bu, bana hep hatırlatıyor—insanlara söylemeyi seviyorum—atomların büyüklüğünün alışık olduğumuz ölçeklerle kıyaslandığında ne kadar küçük olduğunu,” dedi.

Neden Yaptılar

Sonuç, bu aletlerle tanışık CERN bilim insanlarını şaşırtmadı, dedi Jowett. “Daha önce çok konuşmamış olsak da, bunun olacağını biliyorduk.”

Bu sürecin ALICE için genel olarak ciddi etkileri olduğunu bilim insanları zaten biliyordu, dedi Daniel Tapia Takaki, bu projeyi yöneten Kansas Üniversitesi’nde bir fizikçi. CERN’de dönüşen herhangi bir parçacık genellikle çok uzun mesafeler kat eder, bu da kaçınılmaz olarak LHC tünelinin farklı bölümlerine çarpıştıkları anlamına gelir.

“Bu nedenle temelde bir tür tehlike haline geliyorlar—yani en azından alarmları devre dışı bıraktıkları için,” dedi Tapia Takaki. “Çok dengeli bir çarpıştırıcıya sahip olmak istiyorsunuz… Dolayısıyla, bu dönüşümü nasıl hafifleteceğinizi tam olarak anlamak, bir sonraki nesil çarpıştırıcılar için en büyük önceliklerden biri.”

Uliana Dmitrieva, bu süreci resmi, bilimsel bir şekilde belgelenmesi için iddialı bir proje başlatan genç bilim insanı. Görev o kadar büyüktü ki, proje manşetlere çıkana kadar, projeyi yüksek lisans öğrencisi olarak öneren Dmitrieva, doktorasını çoktan tamamlamış ve İtalya’nın Ulusal Nükleer Fizik Enstitüsü’nde araştırmacı olmayı hazırlıyordu.

“Doktoramdan daha uzun sürdü,” diye gülerek anlattı. “Bu süreçlerin çok az [resmi] analizi vardı ve aslında her şeyi sıfırdan yapmam gerekti, çünkü modellemek zorlayıcıydı. [Hesaplamalarda] kimse daha önce kontrol etmediği için birçok hata vardı.”

Neden Kazandılar

Tüm bu uğraş, beklenenden çok daha değerli çıkmış ama ekibin hiç ummadığı şekillerde. Bu projeye gelen kamuoyu ilgisi, biraz da altın üretiminin “makalenin sadece küçük bir kısmı olması gerçeğini gizliyor; makale çoğunlukla proton yayılımı ve bu sözde ultra-periferal etkileşimlerden kaynaklanan kurşun çarpışmaları hakkındaydı,” dedi Jowett.

“Çok tuhaftı, çünkü tamam, sadece protonları ölçtük—ilginç bir şey yok—neden her yerde?” Dmitrieva espri yaptı. “LHC’de bir tür simya olduğunu duymak çok komik geliyor.”

Ama ekip bu açıya yönelmeye karar verdi, bu net bir şekilde “kamuoyunun hayal gücünü yakaladı ve biz de bunun bu fiziği açıklamak için hoş bir yol olduğunu düşündük,” diye ekledi Jowett. Genel olarak, projelerinin CERN’deki büyük bilimsel girişime bir giriş noktası haline geldiğini görmekten memnun oldular.

“Bu durum bizi mutlu etti ama aynı zamanda mütevazi hissettirdi,” dedi Tapia Takaki. “Bilgiyi ve heyecanı paylaşma sorumluluğumuz var ve kesinlikle [altın yaratmak] oldukça heyecan verici.”

Sıradaki Ne?

Kamuya yönelik heyecan azaldıktan sonra, araştırmacılar bu veriler üzerine daha da geliştirmeyi amaçlıyor. Ancak, projelerin büyüklüğü göz önüne alındığında, işbirliği için tek bir konsolide plan yok.

Tapia Takaki, proton ve nötron yayılımının hassas ve sistematik ölçümlerini yapabilme yeteneğini artırmak istiyor. Bu sonuçlarla birlikte, ALICE’nin sıra dışı parçacık fiziğinin kuantum mekaniğindeki en güncel sorularla baş etmeye yardımcı olabileceğini umuyor.

2019 yılında emekli olan Jowett, şimdi ALICE İşbirliği’ndeki genç fizikçilere danışmanlık yapıyor. “LHC’de çok fazla araştırma yapılıyor,” dedi. “Bu, birçok şeyi inceleyen geniş bir makine—ALICE bunun sadece bir parçası. Bu birkaç sürpriz verdi. Ve sanırım bunu yapmaya devam edecek.”

Takım

ALICE’nin büyük bir işbirliği olduğunu söylemek büyük bir hafife almak olur. 39 ülkede 163 kurumdan 1.886 üye ile, kurşunu altına çevirmek için bilim insanlarından oluşan gerçek bir şehir gerekiyor. ALICE İşbirliği üyelerinin tam listesini burada bulabilirsiniz.

Tüm 2025 Gizmodo Bilim Fuarı kazananlarını görmek için buraya tıklayın.