Bilimin en büyük sorularından birini yepyeni araştırmalar ışığında ele alan ufuk açıcı bir kitap 'Yaşam Nedir?'. Problemin formüle edilişine bakarak tipik bir bir biyoloji kitabı beklentisi uyandırsa da aslında alt başlığı 'Kimyanın Biyolojiye Dönüşümü', olaya kimya perspektifinden bakacağının ipucunu baştan veriyor. Fakat bahsi geçen kimya, standart kimyadan çok daha farklı, kimya alanında oldukça modern bir bakış olan 'sistem kimyası' perspektifi.
Canlı varlıkları, cansız varlıklardan ayıran temel özellikler göz önüne alındığında, canlıların 'açıklanamaz' görünen karmaşıklıkları, kendini sürekli çoğaltıyor olmaları ve bunu sağlayan bir metabolizmaları olması gösterilir. Canlılığın basitten karmaşıklığa doğru 'ilerleyişini' ve bunun mekanizmasını Darwin'in doğal seçilim kuramı ortaya koyuyor. Fakat Darwin'in kendisinin de belirttiği 'sürekliliği' sağlayacak, temelde kökleri ilk canlıya uzanan ve cansız maddeden canlılığın nasıl oluştuğu problemi cevapsız bir şekilde ortada duruyor. Fiziğin en temel prensiplerinden olan 'Termodinamiğin İkinci Yasası' (kapalı) sistemlerin kendiliğinden yapısal olarak daha düzenli ve daha karmaşık hale gelemeyeceğini söylerken canlılığın geleneksel anlatıya göre 'rastgele' ve kendiliğinden bir takım süreçlerle ortaya çıkmasını açıklamak oldukça güç görünüyor. Kitapta ele alınan görüş ilk yaşamın oluşumunu yürüten mekanizmaların standart kimyasal reaksiyonlardan birçok yönden farklılaştığını ve arka planda ikinci yasa geçerliliğini sürdürüyor olsa da daha küçük ölçekte 'dinamik-kinetik kararlılık' olarak tanımlanan başka bir itici gücün var olduğu ileri sürülüyor. Kitabın en önemli tezlerinden biri ise yaşamın temelini tanımlayan 'kendini kopyalayabilen' ve dinamik kinetik kararlılığa doğru yol alan sistemlerin sadece 'ilk yaşam' için değil, doğal seçilimin iş başında olduğu şu anki karmaşık biyolojik süreçleri tanımlamak için de kullanılabileceği. Kitap aslında, bu özelliklere sahip 'kimyasal' sistemlerin incelenmesine adanmış olan 'sistem kimyası' alanının son zamanlardaki heyecan verici keşiflerini büyük resmin içerisinde yerleri ve 'Yaşam Nedir?' gibi iddialı bir soruya verdiği cevap etrafında tanıtmayı hedefliyor.
Bahsettiği konuların bizzat aktif araştırmacısı olan yazar A. Pross, kitapta kavramları açıklarken kullandığı dili kendi alanı hakkında konuşurken bilim insanlarının düştükleri 'teknik dil' ve 'her şeyin aşikar olması" problemiyle karşılaşmıyoruz kitapta. Kitabın başından sonuna kadar çok iyi planlanıp adım adım temeller atarak bir taraftan önümüzdeki bölümlerde bizi bekleyenleri de hissettirerek, bölüm sonlarında konuyu toparlayıp özetleyerek ilerliyor ve yazar son bölümde vurucu soruya kendi bakış açısından getirdiği cevabı sunuyor. Metis Yayınları'nın Bilim serisinden kalitesiyle yine şaşırtmayan, Raşit Gürdilek'in kusursuz çevirisiyle Türkçe'ye kazandırılmış bu kitap, yaşamın en temellerine kimyanın en güncel araştırmaları çerçevesinde sunduğu cevapları öğrenmek için müthiş bir kaynak niteliğinde!
'Evrenin Yüzde Dördü', günümüz modern fiziği ve kozmolojinin en büyük iki problemi olan 'karanlık madde' ve 'karanlık enerji' konularını tarihsel olarak ele alan muhteşem bir kitap! Tübitak Yayınları'nın bir türlü anlayamadığım yayın politikaları sebebiyle yayınlansa dahi hiçbir yerden haberini duymadığım, kitapçıların büyük bir kısmına dağıtım yapılmaması ve internet kitapçılarının çoğunda da listelenmemesi nedeniyle kolayca gözden kaçabilecek bir kitap. Kitabın yazarı Richard Panek'in çıkarttığı kusursuz 'dedektiflik' çalışmasıyla, çevirmen Zeynep Çiftçi Kanburoğlu'nun özverili ve yetkin katkısı, İTÜ Fizik Bölümü'nden Doç. Dr. Emre Onur Kahya'nın çeviriye verdiği bilimsel danışmanlık ve kitabın baskısının kalitesi ortaya Türkçe'ye kazandırılmış en kaliteli popüler fizik kitaplarından birini çıkarmış.
Kitabın başlığı evrenin madde-enerji içeriğinin bildiğimiz maddeden oluşan %4'lük kısmına atıfta buluyor fakat içeriği tamamen geriye kalan %96'sı üzerine odaklanmış durumda. 1960'larda Bell Laboratuarında R. Wilson ve A. Penzias'ın 'şans eseri' keşfettikleri 'Büyük Patlamanın yankıları' olarak tarif edilebilecek Mikrodalga Fon Işınımı (CMB-Cosmic Microwave Background Radiation)'nin keşfi ve bunu izleyen olaylar etrafında gelişen hikaye, sırasıyla karanlık madde ve karanlık enerji arasında gidip gelerek bu iki ayrı problemin ortaya konup geliştirilmesi ve çözülmesine dair girişimlere dair oldukça detaylı bir anlatım sergiliyor. Problemleri ortaya koyan kişilerin ve üzerinde çalışan grupların üyelerinin oldukça detaylı portrelerini çıkartan ve olay örgüsüne yerleştiren kitap daha yüz yıl öncesine kadar evreni galaksimizden ibaret sandığımız, yaşına, içeriğine dair oldukça kaba bilgilerimiz olduğu yaklaşımdan günümüzde yüz milyarlarca galaksiden biri konumuna ve detaylarına dair oldukça kesin bilgilere sahip olduğumuz zamanlara adım adım nasıl geldiğimizi gösteriyor. Teorik ve gözlemsel çalışmalara oldukça dengeli bir şekilde yer verilmiş olması; herhangi bir teori ya da deney için gereksiz bir iddiadan kaçınılmış olması da belirleyici özelliklerinden biri. Yapılan çalışmaların özellikle astrofizik arka planına, yapılan yayınların orijinal isimlerine ve tarihlerine birebir yer verilmiş olması kitabın ayrıca bu alanın genel resmini çizmek ve gerektiği zaman referans olarak kullanılması anlamında da önemli.
Bu tip başarılı 'kurgu-dışı' (non-fiction) yazarların 'araştırmacı gazeteci' kimliğiyle yaptıkları son derece titiz ve detaylı çalışma sonunda ortaya çıkan içerik ve dil, sanki yazar kitapta anlatılanlar tarihsel olarak gerçekleşirken yan masadan kulak misafiri olup dinleyip kaydediyor, tüm anlamlı ayrıntıları ortaya bir bir seriyor izlenimi yaratıyor. Bu ayrıntıların seçiminde konuya hakimiyeti ve gelişmelerin birbirleriyle ilişkileri konusunda da fazlasıyla dersini çalışmış bir yazar söz konusu.
Gönül rahatlığıyla kozmoloji alanında yine Tübitak Yayınlarından Joseph Silk'in 'Evrenin Kısa Tarihi' ve Metis Yayınlarından Charles Seife'nin 'Alfa ve Omega' kitaplarının yanında Türkçe'ye yeni bir etkileyici eser daha kazandırıldığını söyleyebiliriz.
CERN'deki çalışmalarda yer aldığımı duyan etrafımdaki insanların ilk sordukları sorulardan bazıları "Orada 'Büyük Patlama deneyi' yapıyorlardı değil mi, noldu o, hala devam ediyor mu?" ya da "Aradıkları bir 'Tanrı parçacığı' vardı hani, buldular mı? Eee buldularsa hala ne yapıyorlar" şeklinde oluyor. Büyük Hadron çarpıştırıcısı LHC (Large Hadron Collider) çalışmaya başladığında her yerde büyük ses getirmişti fakat sonrasında sonuçları ve ardından gelen çalışmaları aynı ölçüde bir etki yaratmadı belli ki. Aslında CERN'de hala çalışmaların devam ettiğini, hatta her şeyin beklenenin de üstünde bir performans sergileyerek 2017 için birçok yeni planlar yapıldığını; aynı zamanda CERN'de sadece çarpıştırma deneyleri değil yan taraftaki deneylerin de çok önemli sonuçlar elde ettiğine kısaca değinmek istiyorum.
Öncelikle Higgs parçacığı konusunu açığa kavuşturalım. 2012 yılındaki birbirinden bağımsız iki deney grubu olan ATLAS ve CMS tarafından keşfinin ardından, LHC'de çarpışmalar devam ediyor çünkü parçacığın keşfi ile bütün sorunlarımız halledilmiş değil maalesef. Higgs'in özelliklerinin parçacık fiziğinde bildiklerimizi ifade eden 'Standart Model' teorisi ile uyumluluğu, farklı farklı durumlar için nasıl davrandığı gibi sorular çarpışmaların enerjisi ve çarpışma sayılarının arttırılmasıyla incelenmeye devam ediliyor. Ayrıca LHC gibi müthiş büyüklükteki bir deneyin peşinde olduğu sorular yalnızca Higgs'den ibaret değil. Hali hazırda çarpışmalarda 'bildiğimiz fizik'ten farklı bir gözlem ile Standart Model'deki birçok problemi halledebilecek Süpersimetri teorileri, karanlık madde adayı parçacıkların araştırılması, evrenin ilk başlarındaki koşulları ifade eden Quark-Gluon plazmasının özellikleri, evrenin ilk anlarında madde ve anti-madde arasındaki bir simetri kırılması ile şu anda etrafımızda sadece 'madde'nin olmasını açıklamaya çalışan araştırmalar LHC'nin ajandasında yer alıyor.
LHC için 2016 rekorlara imza atılan bir yıldı. Çarpıştırıcının elde edebileceği çarpışma enerjileri her geçen yıl yapılan değişiklikler ve güncellemelerle aşamalı olarak arttırılmış ve 13 TeV'a kadar çıkmış bulunuyor (1 eV, bir elektronu 1 Volt elektrik potansiyel farkını kat ederek kazandığı enerjiye karşılık geliyor ve parçacık fiziğinde standart enerji birimi olarak kullanılıyor. 13 TeV ise $10^{12}$ eV.) Yılın yaklaşık %50'sinde aktif çarpışmalara devam eden LHC bu müthiş performansı ile 6.5 milyon kere milyar ($6.5 \times 10^{15}$) çarpışma kaydederek beklenin %60 fazlasına ulaştı. Bu çarpışma sayısı geçmişteki toplam üç çarpışma döneminde elde edilenin toplamından daha fazlasına karşılık geliyor. Tek kelimeyle rekor bir değer. Parçacık fiziğinde ne kadar fazla çarpışma elde ederseniz yapacağınız analizlerde de sonuçlarınız bir o kadar istatistiksel olarak anlamlı olur, yani aradığınız sinyali daha net gözleyebilirsiniz.
Proton-kurşun çarpıştırmalarında ATLAS dedektörünün elde ettiği verilerde en ağır kuark parçacığı 'top-kuark' ve anti parçacığı 'anti-kuark' elde edildi.
Aralık ayında tamamlanan bu çarpıştırma döneminin hemen ardından, teknik aranın öncesinde dört hafta boyunca proton-proton çarpıştırmalarından farklı olarak 'kurşun-proton' çarpıştırmaları gerçekleştirildi. Bu çarpışmalar tipik proton-proton çarpıştırmalarından daha farklı bir dinamiğe sahipler ve bunun için de ayrı bir veri alım prosedürü takip ediliyor. Farklı kütledeki parçacıkları çarpıştırmak yanında birçok problemi de getiriyor. Her şeye rağmen bu çarpıştırmalarda da yine rekor sayıda çarpışma elde edilmiş bulunuyor. Proton-kurşun çarpışmaları parçacık fiziğinde 'ağır-iyon araştırmaları' olarak geçen ve ilk başta da bahsettiğim evrenin oluşumu sırasında çok yüksek sıcaklıklara karşılık gelen, proton ve nötronların yapıtaşları quark ve gluon'ların bir 'çorba' şeklinde olduğu plazma durumun özelliklerinin incelenmesinde büyük rol oynuyorlar.
2016 bu şekilde rekorlarla bitmişken, 2017'ye de büyük hedefler ve umutlarla girmiş durumda. Mart ayına kadar sürecek teknik arada dedektörlerin bakımları ve yükseltmeleri yapılıp, yeni çarpışmalar için hazırlanılacaklar. Öngörülen çalışmaları özetleyen CERN'ün genel direktörü Fabiola Gianotti'nin konuşmasını aşağıdaki videoda bulabilirsiniz.
CERN'deki çalışmalar LHC'den ibaret değil demiştik. Çarpıştırma fiziğinin dışında birbirinden farklı farklı yöntemler kullanarak birçok temel fizik problemine çözümler arayan onlarca grup daha bulunuyor CERN'de; özellikle son zamanlarda bu gruplar çok önemli sonuçlar elde etti gerçekten. Bunlardan öne çıkanlardan biri olarak ALPHA deneyinin ilk defa 'anti-hidrojen'in tayfını elde etmiş olması sayılabilir. Anti-hidrojen, bildiğimiz proton ve elektrondan oluşan hidrojen atomunun 'anti' hali, yani içerdiği parçacıkların tüm özellikleri aynı iken sadece yükleri tam tersi: çekirdeğinde eksi yüklü bir anti-proton, yörüngede de artı yüklü bir anti-elektron (pozitron) parçacığından oluşuyor. Bildiğimiz hidrojenin yükü değiştirilmiş simetrik hali diyebiliriz. Bu şekilde anti-parçacıklardan oluşan elementler elde etmek, anti-parçacıkların normal parçacıklarla bir araya geldiklerinde birbirlerini 'imha' ederek enerjiye dönüşmeleri nedeniyle hiç de kolay bir şey değil.
Alpha deney alanını gösteren bir görsel
Etraflarındaki madde ile etkileşmemeleri için çok güçlü tuzaklarla tutulan bu anti parçacıklarla oluşturulmuş anti-hidrojenin, yapılan çalışmada ilk defa tayfı ölçüldü. Yani elektronun yörüngesinde farklı farklı seviyeler arasında geçiş yaparken dışarı saldığı ışınım incelendi ve bunun normal hidrojeden belirgin ölçüde farklı olmadığı ortaya kondu. Bu problem çok önemli, çünkü madde ve anti-maddenin davranış olarak varsa birbirinden farklılıkları evrenin ilk başlangıcında yük korunumu nedeniyle oluşacak maddeye eşlik eden anti-maddeyi şu anda etrafımızda gözleyemiyor oluşumuzu açıklama potansiyeline sahip. Fizikte CP (charge-parity) - violation olarak adlandırılan ve evrenin başlangıcındaki bu durumu açıklamaya çalışan teoriler için bu tip deneyler büyük önem taşıyor.
CP-violation konusunda bu ay LHCb deneyinin elde ettiği sonuçları da bir kenara not etmek gerekir. Deney Nature Physics dergisinde, en iyi bildiğimiz üyeleri proton ve nötron olan 'baryon' adını verdiğimiz parçacık ailesinin anti-parçacıkları ile davranışları arasındaki farkları (yani simetri kırılmalarını) ortaya çıkardığını iddia eden sonuçlar yayınladılar. Geçmiş üç senenin LHC verilerini inceleyen ekip buldukları sonucun parçacık fiziğinde 'keşif' için gerekli $5 \sigma$ istatistiksel kriteri henüz sağlamıyor olsa da önümüzdeki yıllarda birikecek veri ile önemli bir keşfe doğru ilerlediği düşünülüyor.
Son olarak da çalışmalarına katkı koyduğum CAST deneyinde neler oluyor, ona değinelim. CAST deneyi geçtiğimiz hafta itibariyle KWISP dedektörü ile veri alımlarına başladı. KWISP - Kinetic Wisp Detector olarak geçiyor ve karanlık enerji adayı 'chameleon' adı verilen parçacıkları opto-mekanik bir yöntemle arıyor. Süpermıknatısın arkasına bu sefer X-ışını teleskobu ardına yerleştirilen dedektör sabah Güneş doğarken yaklaşık bir saat boyunca veri alıyor ve gün içerisinde de düzenli olarak 'arkaplan' verisi topluyor. Bir hafta daha sürecek veri alımının ardından dedektör üzerindeki geliştirmeler devam ederken ben de verilerin analiziyle uğraşıyor olacağım. Tez çalışmamın konusu olan bu dedektör ve CAST deneyi hakkında detaylı bilgi edinmek iiçin Türk Astronomi Derneği'nin yayınladığı Gökyüzü Bülteni'nin en yeni sayısını [Kasım-Aralık 2016] inceleyebilirsiniz.
KWISP opto-mekanik sensörü; ortada 'chameleon' parçacıklarının uyguladıkları kuvveti ölçecek ince bir zar, iki yanda girişimölçer için kullanılan aynalar yer alıyor.
CERN'de devam eden çalışmaları kısaca özetlemiş olduk. CERN'de bulunduğum süre boyunca da buradan kısa haberler paylaşmaya devam edeceğim. Geçen yaz her hafta CERN Günlükleri yazıları yazıyordum, bu sefer bu deneyimlerimi farklı bir amaçla kullanmak için şimdilik kendime saklıyorum, fırsat buldukça yine de güncellemeler paylaşmaya çalışacağım.
Bu yıl daha fazla kitap okuyabilmek için uzun zamandır üyesi olduğum fakat bir türlü verimli kullanmayı beceremediğim Goodreads internet sayfasında kendime yıllık bir hedef belirledim. 2017 yılı boyunca toplam 40 kitap okuma hedefi koydum. Bu süreçte kendimi takip etmek ve yıllardır okuduğum her kitabın arkasında 'kendime' ufak da olsa bir not bırakma hedefimi gerçekleştirmek adına, okuduğum her kitabın sonunda kısa bir değerlendirme yazmaya karar verdim. İşte bu da Ocak ayında okuduğum, yılın dördüncü kitabı olan 'Dünyayı Döndüren Adam Galileo' kitabı üzerine karaladıklarım:
Tamamen rastlantı sonucu elime geçmiş olan bu kitap Galileo'nun hayatını detaylı bir şekilde öğrenmenin ötesinde biyografi türüne yıllardır ısınamamış biri olarak beni 'biyografik roman' türü ile tanıştırması anlamında benim için özel bir yere sahip oldu. 'Dünyayı Döndüren Adam Galileo' aslında bir 'biyografik roman' serisine ait bir kitap. Üniversite yıllarında herkesin rastladığına eminim; fakülteye stand açıp kutularla, seri şeklinde kitaplar satanlar oluyordu; bordo-siyah yayınlarının klasiklerinden, hiç duymadığınız yayınların ilginç kitaplarına kadar türlü türlü. Yöntemleri gereği herhalde bu kitaplara pek ilgi göstermezdim fakat bahsettiğim seri de işte tam da o standlarda birçok sefer elime gelmiş fakat almaya cesaret edemediğim kitaplardan.
Serinin yazarlarının tümü Rus; geçmişi Sovyetler zamanında 1933 yılında Maksim Gorki tarafından oluşturulan 'Büyük Adamların Hayatı' serisine uzanıyor. Dünya tarihini etkilemiş birçok karakterin hayatını müthiş detaylar ve usta bir dil ile, en önemlisi bunun hakkını verecek çok iyi bir çeviri ile Etkin Yayınları tarafından basılmışlar. Geçmişte okuduğum Jules Verne'in biyografisinin (Görülmezi Gören Adam Jules Verne) de bu seriden olduğunu sonradan fark ettim ve onun bende bıraktığı izlenim ve keyifli okuma deneyimini Galileo'nun biyografisinde de birebir tattım.
400'ün üzerinde sayfaya sahip bu eser internette tüm aramalarıma rağmen hakkında hiçbir şey bulamadığım 'Alfred Engelbertoviç Ştekli' adlı bir yazara ait. Tipik biyogafilerin aksine Galileo'nun iki nesil öncesinden hikayeyi anlatmaya başlamayıp direkt konuya giriyor, üniversitede hoca olarak çalışan Galileo ile ilk sayfalarda tanışıyoruz. Kitap boyunca Galileo'nun yaptığı çalışmalar, gözlemler ve bunları duyurmak için yayınladığı kitapları ve yazdığı mektupları tüm detaylarıyla öğreniyoruz. Üstelik bunu 'roman' dili ile bir anlatı şeklinde türün özelliği gereği. Galileo ve ona karşı çıkan birçoklarının mücadelesini gözlerken arka planda Floransa'da veya Padua'da güneşli bir günün ya da aldığı bir mektuba Galileo'nun verdiği içten tepkiyi de işliyor yazar metne. Fakat tüm bu 'yapay' detayların yanında kitabın ana akışını oluşturan olaylar, kişiler, bu kişiler arasında geçen yazışmalar, mektup metinleri, kitaplar ve kitapların sunuşu kuşkusuz müthiş bir araştırma ve kendini adamışlığın sonucu ortaya çıkabilecek detayda. Kitabı okurken 'bu kadarı da olmaz' diyerek defalarca kontrol etmeme rağmen hemen hemen her şey 'bilim tarihi' ile tutarlı ve özellikle tipik klişelerden fazlasıyla uzak.
Ancak Sovyet ekolünün mutfağından çıkabilecek detay ve işçilikte, buna karşın bir o kadar alçak gönüllükle yazılmış harika bir biyografik roman 'Dünyayı Döndüren Adam: Galiloe'. Serinin diğer kitapları ile de tanışmama vesile olduğu için de ayrıca benim için ayrı bir yere sahip olacak.
Türk Astronomi Derneği olarak iki ayda bir yayınladığımız Gökyüzü Bülteni'nin yeni sayısı bugün yayında! Bu sayıda benim de dahil olduğum Avrupa Nükleer Araştırmalar Merkezi CERN'deki karanlık madde/karanlık enerji deneyi CAST'ı detaylı bir şekilde inceliyoruz.
Geçen yaz tez çalışmam için CERN'de geçirdiğim zamanı fırsat bilerek içinde yer aldığım deneye dair detaylı bir inceleme kaleme alıp, danışmanlarım ve aynı zamanda deneyin yürütücüleri olan K. Zioutas ve G. Cantatore ile birer röportaj yapmıştım. Türkiye'ye döndükten sonra planımız CERN sayısını Eylül-Ekim sayısı olarak yayınlamaktı fakat aynı sırada Doğu Anadolu Gözlemevi (DAG) projesinin bültende işlenmesi gündeme gelince, planlar bir sonraki sayıya kaldı. Yıl sonu koşturmaları, üniversitelerde dönem sonu işleri derken bu sayıyı ancak bugün yayınlayabildik. Geçen yaz CERN'de hazırlıklarını yaptığım sayıyı bu sefer de yeniden ben CERN'deyken yayınlamış olduk. Bu gelişim için biraz daha büyük hedefler koydum kendime, ilerleyen zamanlarda yine buradan paylaşırım.
CAST deneyi hakkında blogda bir süredir düzenli haberler ve yazılar paylaşıyorum; bültendeki yazılar bu yazılardaki teknik konuları bir nebze daha açıklığa kavuşturacak yazılar olacak.
Bülteni Türk Astronomi Derneği sitesinden (http://www.tad.org.tr/e-bulten) çevrimiçi olarak okuyabilir ya da PDF (5MB) olarak indirebilirsiniz. Ayrıca bu sayfada bültenin tüm geçmiş sayılarına da ulaşabilirsiniz. Derginin yayınlandığı zaman e-posta duyurusu almak istiyorsanız sayfadaki formu doldurmanız yeterli!
