Cargese'de Kozmik Hızlandırıcılar

Yaklaşık bir haftadır, Korsika Adası'nda düzenlenen bir astrofizik okulundayım; yüksek enerjili kozmik ışınların hızlandırılma mekanizmaları üzerine büyük bir kısmı teorik olan 10 günlük bir okul, 'Cosmic Accelerators'.. Dünyanın birçok yerinden 50 kadar yüksek lisans, doktora araştırması yapan ve konuyla ilgilenen birçok uzmanın bir araya geldiği bir toplantı..

Son zamanlarda özellikle yüksek enerji astrofiziğinde en popüler ve bir o kadar da içinde zorluklar barındıran bir konu kozmik ışınlar.. Bundan tam 100 yıl önce Victor Hess, dedktörlerini yüklediği balonuyla 5 km kadar yukarı çıkıp radyasyon seviyesini ölçüp, sanılanın aksine radyasyon seviyesinin Dünya'dan uzaklaştıkça azaldığını değil tam tersini arttığını gözlemişti.. Bu problemin asıl kaynağı aslında 1900'lerin başında, etrafından izole edilmiş yüklü eletroskopların zamanla yüklerini kaybetttikleri gözlenmesiydi. Bu elektroskopları yüksüz hale getiren bir iyonlaştırıcı kaynak olması gerekiyordu, yoksa orta okulda öğrendiğimiz gibi yüklü bir elektroskobun müdehale edilmediğinde yüklü olarak kalması gerekiyordu.. İlk başlarda, bahsi geçen kaynağın Dünya'nın kendisi olduğu düşünülüyordu (yani dünya yüzeyindeki doğal radyo aktif kaynaklar), hatta Paris'te Eyfel kulesinin tepesine çıkarak Dünya'dan uzaklaştıkça bu etkinin azaldığını gösterenler dahi oldu ama ölçülen azalma beklenenden çok daha azdı.. Hess'in balon deneyleri, bu radyasyonun kaynağının Dünya'nın dışında olduğunu kanıtladı ve böylece kozmik ışınlar olarak adlandırılan bu parçacıkların gezegenimiz dışından geldiği kesinlik kazandı..

İlerleyen yıllarda geliştirilen deneylerle kozmik ışınlar çok daha detaylı bir şekilde incelendi ve büyük bir kısmının enerjisinin Dünya'da en büyük hızlandırıcılarda elde edebildiğimiz enerjilerden milyonlarca kat daha fazla olduğu görüldü. Aşağıda bu konuyla ilgili gösterilen en ünlü grafik olan kozmik ışın spektrumu var:

Yatay eksen enerjiyi, dikey eksen ise akıyı yani belirli bir alana saniyede düşen parçacık miktarını gösteriyor. Bu parçacıkların %90'ını protonlar, geri kalanların çoğunluğu helyum çekirdeği ve diğer ağır çekirdekler.. Yüksek enerjilere gittikçe akı azalıyor fakat can alıcı soru şu: parçacıklar bu kadar yüksek enerjilere kadar nasıl çıkmış olabilirler? Nasıl bir ortamda ve ne tip bir mekanizma ile bu devasa enerjilere kavuşmuşlar?.. Ortaya atılmış bir kaç model olsa da herkesin üzerinde anlaştığı tam bir çözüm yok. Katıldığım okulda bu mekanizmaları ve kozmik ışınların üretildiği düşünüldüğü süpernova, aktif galaksi çekirdekleri, nötron yıldızları hakkında çeşitli dersler veriliyor.. Dersleri veren kişiler konunun 'süperstar'ları diyebileceğim, en önde kişiler; kısacası benim için büyük bir şans.. Ben de yaklaşık bir dönemdedir yüksek enerji şok-plazma ortamlarda parçacık hızlandırma mekanizmaları üzerine uğraşıyorum danışmanım ile birlikte; kulağa çok da astronomi ile ilgili gibi gelmese de bu mekanizmaların aktif galaksi çekirdekleri adını verdiğimiz ortamlardan gözlediğimiz gama ışınlarını nasıl oluşturduğuna bakıyoruz aslında..

Sabahtan akşama kadar derslerden pek fırsat bulamasam da arada kasabada küçük yürüyüşler yapıp birkaç fotoğraf çekmeye çalışıyorum; harika bir doğası var Korsika'nın, büyük bir kısmı neredeyse el değmemiş, denizi turkuaz mavi.. Gerek enstitü gerek içinde bulunduğu kasaba, Türkiye'de Matematik Köyü'nün olduğu Şirince'ye çok benziyor.. Okulun içeriğiyle ilgili sonunda bir yazı daha yazmayı planlıyorum, şimdilik bu giriş niteliğinde olsun diyelim..