Garip Bilimsel haberler-Gizemli olaylar

cern

Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi (CERN), nükleer Araştırmalar için Avrupa Konseyi anlamına gelen Fransızca "Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire" sözcüklerinin kısaltmasıdır. 1953 yılında Cenevre'de merkezi laboratuvarlar kurulmasına karar verilerek ismi Fransızca "Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire" ve İngilizce "European Organization for Nuclear Research" olarak değişmiş ancak CERN kısaltması değişmeden kalmıştır.

İsviçre ve Fransa sınırında yer alan ve Cenevre şehrine yakın olan CERN, dünyanın en büyük parçacık fiziği araştırma laboratuvarıdır. CERN’in kuruluş amacı, üye ülkelerin kendi bütçe olanakları ile gerçekleştiremeyecekleri araştırmaları ortak olarak yürütebilmektir. Günümüzde 56 ülkeden 500 enstitüyü temsil eden yaklaşık 8000 civarında araştırıcı (dünyadaki parçacık fizikçilerinin yarısı) CERN'de araştırma yapmaktadır. CERN, Nobel ödüllerine de layık görülen çok önemli bilimsel buluşların yapıldığı bir merkezdir.

CERN İkinci Dünya Savaşından sonra Avrupa'nın fizik alanında ABD'ye yetişebilmesi için 12 Avrupa ülkesinin (Belçika, Almanya, Fransa, Danimarka, Hollanda, İngiltere, İsveç, İsviçre, İtalya, Norveç, Yugoslavya, ve Yunanistan) işbirliği ile 1954 yılında kurulmuştur. Kurulduğundan bu yana Merkez, çok geniş katılımlı uluslararası işbirliğinin başarılı bir örneği olarak hizmet vermektedir. CERN’e üye ülke sayısı 20'dir. Bu ülkeler; Almanya, Avusturya, Belçika, Bulgaristan, Çek Cumhuriyeti, Danimarka, Finlandiya, Fransa, Hollanda, İngiltere, İspanya, İsveç, İsviçre, İtalya, Macaristan, Norveç, Polonya, Portekiz, Slovakya ve Yunanistan’dır. Gözlemci olarak katılan ülke/kuruluş sayısı 8'dir. Gözlemci statüsündeki ülkeler; Amerika Birleşik Devletleri, Hindistan, İsrail, Japonya, Rusya Federasyonu ve Türkiye’dir. Ayrıca, Avrupa Komisyonu ve UNESCO da gözlemci olarak temsil edilmektedir. Türkiye 1961'den bu yana gözlemci statüsünü sürdürmektedir. Gözlemci olan ülkelerin hak ve yetkileri, konseyin açık toplantılarına katılmak, bu toplantıların gündem ve dokümanlarını temin edebilmek, ve Konsey Başkanının daveti ile müzakerelere katılabilmektir.


CERN'in en büyük karar organı CERN Konseyidir. Konsey üye ülkelerin ikişer temsilcisinden oluşur ve her üyenin eşit oy hakkı vardır. Konsey, CERN'in bilimsel makro planını oluşturur ve bu planın gerçekleşmesini izler. CERN'deki değişik hızlandırıcılarda yürütülecek projelerin seçilmesi ve izlenip değerlendirilmesi, her hızlandırıcı için ayrı ayrı oluşturulan program komiteleri tarafından gerçekleştirilir. Program komitelerinin seçtiği projeler, CERN Direktörü, Direktör Yardımcıları, Program Komitelerinin Başkanları ve Araştırma Bölümlerinin Başkanlarından oluşan Araştırma Kurulu'nda karara bağlanır. Avrupa'nın bu en başarılı megabilim projesine katılmak ve katkıda bulunmak bugün tüm dünya ülkeleri arasında bir prestij konusu olup, gelişmişliğin bir ölçüsü olarak görülmektedir. Son yıllarda, ABD, Rusya Federasyonu, Japonya ve Çin gibi üye olmayan ülkeler de CERN hızlandırıcılarına ve projelerine büyük parasal katkıda bulunmaktadırlar.

CERN laboratuvarlarının temeli hızlandırıcılar ve dedektörler üzerine kuruludur. CERN'deki ilk hızlandırıcı 1957 yılında kurulan 600 MeV'lik proton hızlandırıcısıdır . 1959'da devreye giren 28 GeV'lik proton hızlandırıcısı (Proton Synchrotron, PS) ise bugün hala kullanılmaktadır. 1976'da işletmeye alınan 450 GeV süper proton hızlandırıcısı (Super Proton Synchrotron, SPS) ise bir çok Nobel Kazanan çalışmalara olanak sağlamıştır. 1989-2000 yılları arasında hizmet vermiş olan CERN’deki en önemli tesis elektron-pozitron çarpıştırıcısıdır (Large Electron-Positron Collider, LEP) ve bu çarpıştırıcı 100-200 GeV enerji aralığında çalışmıştır. Günümüzde bu çarpıştırıcının yerine yeni bir proton-proton çarpıştırıcısı olan LHC (Large Hadron Collider) kurulmaktadır ve bu tesisin 2008 yılında işletmeye alınması beklenmektedir.

CERN ARAŞTIRMALARI
CERN'de yürütülen araştırmaların esas amacı maddenin yapısını ve maddeyi bir arada tutan kuvvetleri anlamaktır. İnsanlığın asırlardır yürüttüğü maddenin yapısını anlamak amaçlı büyük faaliyetin modern altyapısı parçacık hızlandırıcılarıdır. Parçacık hızlandırıcılarında çok yüksek enerjilere ve çarpışma sayılarına erişmek, çarpışmalardan çıkan çok sayıdaki parçacığı algılayabilmek mevcut teknolojinin sınırlarını zorlamaktadır. Bu bağlamda CERN, temel bilim araştırmalarının yanında, yarının teknolojilerini geliştirmekte de çok önemli bir rol oynamaktadır.

Süper iletken teknolojisinin CERN hızlandırıcıları sayesinde ilerlemesi, yeni temiz enerji kaynaklarının araştırılması, yeni reaktör sistemlerinin geliştirilmesi, bilgisayar teknolojisi, tıpta tedavi ve teşhis uygulamaları, yeni elementlerin bulunuşu en önde gelen araştırmalardır. Parçacık fiziği araştırmaları lazer fiziği, plazma fiziği, elektronik, telekomünikasyon, nanobilim, malzeme bilimi, nükleer tıp ve radyoterapi, bilişim teknolojisi (yazılım geliştirme, bilgisayar mimarisi, bilgisayar ağ bilimi vb.), savunma sanayi ve mühendisliğin çeşitli dallarındaki yeni gelişmelerin lokomotifidir. Örneğin, bugün dünyadaki bilgisayar iletişiminin kalbi olan World Wide Web (www), pek çok ülkeye dağılmış olarak çalışan parçacık fizikçilerinin hızlı ve kolay iletişim kurmalarını sağlamak amacıyla, CERN'de bir bilgisayar programcısı olan Tim Berners-Lee'nin "HTML" adlı bilgisayar dilini bulup geliştirmesiyle oluşmuştur. Diğer bir örnek ise hızlandırıcılar sayesinde ilk defa olarak anti-hidrojen üretiminin gerçekleşmesidir. Bu kapsamda CERN, temel bilimin en ileri saflarında yeni bilgi üretmeye çalışan bilim adamlarına teknolojinin izin verdiği en ileri deneysel olanakları ve çözümleri de sunmaktadır.

CERN'DEKİ BAZI ÇARPIŞTIRICILAR VE DEDEKTÖRLER

LHC: Dünyadaki en büyük çarpıştırıcı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (Large Hadron Collider, LHC), 2000 yılında faaliyeti sona eren Büyük Elektron-Pozitron Çarpıştırırcısı (Large Elektron-Positron, LEP) yerine inşa edilmiştir. Çevresi 26.659 metredir (yaklaşık 27 km) ve yer yüzeyinden 100 metre derinliktedir. LHC'de çok yoğun iki proton demeti 14 TeV'lik (14x1012 eV) kütle merkezi enerjisinde çarpıştırılacaktır. Proton demetleri vakum (10-13 atm) altında ışık hızına yakın bir hızda (ışık hızının %99,99’u kadar) çarpışacaklar ve her saniyede yaklaşık 600 milyon çarpışma meydana gelecektir. Sistem, süper iletken teknolojisi kullanarak mutlak sıfırın hemen üstünde -271 °C'de çalışacaktır. Bu, dünyada erişilmiş en yüksek çarpışma enerjisi olacaktır, dolayısıyla bu sayede maddeyle ilgili bugüne kadar bilinmeyenlerin gün ışığına çıkması mümkün olacaktır. Yüksek enerji fiziği araştırmalarında bir çığır açılacak, mevcut teorilerin aradığı birçok sorunun cevabı –evrenin oluşumu da dâhil olmak üzere- CERN’de yapılacak deneylerden elde edilecektir.
Dedektörler ise LHC sisteminin ana parçalarını oluşturmaktadır ve hızlı parçacıklar çarpıştığında oluşan parçacıkları kaydeden, on binlerce karmaşık parçadan ve elektronik devreden oluşan dev aygıtlardır. LHC çarpıştırıcısı ATLAS, CMS, ALICE ve LHCb olmak üzere dört dedektöre sahiptir.


ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS): Evrenimizi oluşturan temel kuvvetleri ve maddenin temel yapısını araştırmakta kullanılacaktır. Boyut olarak en büyük LHC dedektörüdür. ATLAS deney grubunda, 35 ülkeden 150 üniversite ve laboratuvardan katılan toplam 1800 fizikçi bulunmaktadır. Bu deneydeki çalışmalara ülkemizden, TAEK destekli projeler çerçevesinde, Ankara Üniversitesi ve Boğaziçi Üniversitesi katılmaktadır.

CMS (Compact Muon Solenoid): Genel amaçlı bir dedektördür, manyetik alanı selonoid tarafından oluşturulur. Bazı fizik süreçlerinin iyi algılanabilmesi için özel tasarımlanmıştır. 37 ülkeden, yaklaşık 2000 fizikçi ve mühendis katılmakta, 155 enstitü katkı vermektedir. Bu deneydeki çalışmalara ülkemizden, TAEK destekli projeler çerçevesinde, Boğaziçi Üniversitesi, Çukurova Üniversitesi ve Ortadoğu Teknik Üniversitesi katılmaktadır.

ALICE (A Large Ion Collider Experiment): Çok küçük boyutlarda maddenin fiziğini araştırmakta kullanılacaktır. Çekirdek-çekirdek çarpışmaları ile quark-gluon plazmasını inceleyecektir. Bu deneydeki çalışmalara ülkemizden, TAEK destekli bir proje çerçevesinde, Yıldız Teknik Üniversitesi katılmaktadır.

LHCb (Large Hadron Collider beauty): b-kuark ve b mezonların özelliklerini ve parite bozulmasını araştırmak amacıyla kurulmuştur.
CERN'DE YAPILAN DİĞER ÇALIŞMALARA ÖRNEKLER

CLIC: CERN'de kurulması düşünülen bir diğer çarpıştırıcı ise, CLIC (Compact Lineer Collider) elektron-pozitron çarpıştırıcısıdır. LHC'den elde edilen fizik sonuçlarına göre daha duyarlı deneylerin yapılabileceği ortamı sağlayacaktır. Çoklu TeV enerjili elektron-pozitron lineer çarpıştırıcısının fizibilite çalışmaları "CLIC Test Facility 3" CTF3'de yapılmaktadır. Burada, CLIC teknolojisinin teknik özellikleri test edilmektedir. Bu çalışmalara ülkemizden Ankara Üniversitesi katılmaktadır.
CAST (CERN Axion Solar Telescope): 2000 yılında CERN tarafından onaylanan CAST deneyi, parçacık fiziğindeki yaklaşık 30 senelik bir problem olan Güneşin merkezindeki 15 milyon derecelik plazmadan çıkan Axion'ları (ki bunlar evrenin yaklaşık dörtte birini oluşturan soğuk karanlık maddeye de en uygun adaydır) gözlemleyerek ışık tutmayı hedeflemektedir. Bu deneydeki çalışmalar, TAEK destekli bir proje çerçevesinde, Doğuş Üniversitesi tarafından yürütülmektedir.
SOLDE (On-Line Isotope Mass Separator): ISOLDE tesisi çok sayıda farklı deneyler için çok çeşitli radyoaktif iyon demetlerinin üretimini yapmaktadır. Bu deneyde madde bilimi, yaşam bilimi, katı hal fiziği, nükleer fizik, atom fiziği çalışılmaktadır.
CERN DENEYLERİ VE TÜRKİYE

Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK), 2006 yılından itibaren Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi (CERN) ile ilgili ülkemizde yürütülen etkinlikleri koordine etmek, bilimsel etkinliklere katılmak, ülkemizde yürütülen çalışmaları finansal olarak desteklemek ve CERN çalışmalarında ülkemizi temsil etmek üzere görevlendirilmiştir. ATLAS, CMS, ALICE, CAST deneylerine ve CLIC çalışmalarına Türkiye'den katılan araştırmacıların projeleri TAEK tarafından desteklenmektedir. Ülkemiz ile CERN arasındaki ilişkinin çerçevesini belirleyen TAEK-CERN İşbirliği Anlaşması 14 Nisan 2008 tarihinde Cenevre’de imzalanmıştır. CERN ile yürütülen çalışmaların esaslarının ortaya konulması ve gerektiği durumlarda çalışmalarla ilgili bilimsel destek alınmasıyla ilgili olarak, CERN’deki deneylere katılan ve yüksek enerji fiziği alanında uzman olan 12 biliminsanımızdan oluşan CERN Bilim Komitesi 24 Kasım 2006 tarihinde kurulmuştur. Bu Komitede, proje teklifleri değerlendirilmekte ve CERN kapsamında ülkemizde yürütülen etkinlikler hakkında kararlar alınmaktadır.

2008 yılında başlayacak olan CERN deneylerinden elde edilecek çok yoğun veri, LHC GRID ağı vasıtasıyla ve ULAKBİM altyapısı kullanılarak (bu altyapıya TAEK’te kurulan süper-bilgisayar altyapısı da dahil edilecektir) ülkemizdeki biliminsanlarına ulaşacaktır. Bu kapsamda ülkemizle CERN arasındaki ilişki TAEK’in koordinasyonu altında yürütülmektedir. TAEK-CERN GRID Mutabakat Zaptı 29 Ocak 2008 tarihinde imzalanmıştır.

LHC HESAPLAMA GRIDI VE TÜRKİYE

LHC deneylerinden gelen verilerin çözümlemesine yardımcı olacak bilgi işleme ortamını hazırlamak üzere LHC Hesaplama Gridi (LHC Computing Grid, LCG, kısaca GRID) geliştirilmiştir. GRID, bilgisayarların hesaplama ve veri depolama kaynaklarını internet üzerinden paylaşmak amacı ile oluşturulan bir servis olarak tanımlanabilir. LCG projesinin en önemli başarılarından birisi ortak yazılım ve kaynaklara ulaşmada sistematik sağlamasıdır. Ağda bulunan bilgisayar merkezleri, fonksiyonlarına göre değişik seviyelerde sınıflandırılmıştır.

Seviye–0: Bu merkez CERN’dedir. Deneylerden ham veriyi almakta ve depolamaktadır. Verinin ilk ön incelemesi burada yapılmaktadır.

Seviye-1: Bu merkez ham veriyi ve yeniden oluşturulmuş veriyi Seviye-0’dan alır. Analiz işlemleri sırasında gerekli olan verinin yönetimi ve depolanması bu merkezde gerçekleşir. Bu merkezlerde veri yoğunluklu analizler ile ulusal ve bölgesel destek çalışmaları ve GRID işletim servislerine katkı işleri gerçekleştirilir. Dünyada halen 11 tane Seviye-1 merkez bulunmaktadır.

Seviye-2: Bu merkezlerde ise simülasyon, son kullanıcı analizi ile yüksek performanslı paralel analizler yapılmaktadır. Dünyada yaklaşık olarak, Türkiye dahil, 53 tane Seviye-2 merkezi bulunmaktadır. Ayrıca her Seviye-2 merkez kendisine coğrafi açıdan yakın olan bir Seviye-1 merkezini seçer.

LHC çalışmaya başladığında yılda yaklaşık olarak 15 petabayt (15 milyon gigabyte) veri üretecektir. Bu ise toplam olarak yılda 100.000 DVD’yi doldurmak anlamına gelmektedir! Dünyada bu konuyla ilgili bilim insanları bu verilere ulaşacak ve verileri analiz edeceklerdir. LCG projesinin misyonu LHC'yi kullanan bütün yüksek enerji fizikçileri için veri saklama ve analiz imkanı sağlamaktır.

TAEK ve CERN arasında 29 Ocak 2008’de imzalanan GRID Mutabakat Zaptı ile Türkiye CERN GRID sistemine dahil olmuştur ve böylece 2008 yılında başlayacak olan CERN deneylerinden elde edilecek çok yoğun verinin LHC GRID ağı vasıtasıyla ve ULAKBİM altyapısı kullanılarak (bu altyapıya TAEK’te kurulan süper-bilgisayar altyapısı da dahil edilecektir) ülkemizdeki biliminsanlarımızın hizmetine sunulması mümkün olacaktır. TAEK ve CERN arasında imzalanan söz konusu GRID Mutabakat Zaptına göre taahhüt edilen Türkiye Seviye-2 GRID sistem altyapısı aşağıda verilmektedir: