2013 Nobel Fizik Ödülü

  • 2013 Nobel Fizik Ödülü

2013 Nobel Fizik Ödülü

Tekin Dereli

2013 Nobel Fizik Ödülü François Englert ve Peter W Higgs’e, doğruluğu yakın zamanda CERN’deki LHC’de (Büyük Hadron Çarpıştırıcısı) yapılan ATLAS ve CMS deneylerinde gözlemleneceği tahmin edilen yeni bir parçacığın keşfiyle  kanıtlanmış, atom-altı parçacıkların kütlelerinin kaynağının anlaşılmasını sağlayan bir kuramsal mekanizmayı keşfetmiş olmaları nedeniyle verildi.

Standard Elektrozayıf Kuvvetler Teorisinin başlangıcı 1960’lardan önceye gider. Atom-altı tanecikleri oluşturan temel parçacıklar, ilk nesil elektron ve elektron nötrinosundan ibaret üç nesil halinde, dışarlama ilkesini sağlayan fermiyonlardır. Alınış-verilişiyle etkileşme kuvvetlerini taşıyanlar ise ilk örneği foton olan ve dışarlama ilkesine uymayan ara vektör bozonlardır.  Model kurmak için kullanılagelen kuantumlu relativistik ayar alan teorilerinde  temel  parçacıklara kütle atanması halinde genelde  teorinin iç tutarlılığının bozulduğu daha ilk yıllarından bilinmekteydi. İlk kez  1964 yılında bu ikilemin aşılabileceğini  Peter Higgs ve Robert Brout ile François Englert gösterdiler. Physical Review Letters dergisinin aynı sayısında yayınlanan  iki makalede  temel parçacıklara tutarlı biçimde kütle kazandırımını sağlayan aynı mekanizma tarif edilmekteydi. Gözlemlenen kütleleri belirleyen skalar bozon alanı,  teorinin (boş olmayan) boşluğunu tanımlamaktaydı.  Higgs mekanizmasını kullanarak  1967’de Steven Weinberg ve Abdus Salam’ın birbirlerinden bağımsız  inşa ettikleri, elektromanyetik kuvvetler ile zayıf  çekirdek-altı bozunma kuvvetlerini birleştiren model, gözlemleri açıklama konusunda diğer modellere üstün gelerek Sheldon Glashow’la beraber Weinberg ve Salam’a  1979 Nobel Fizik Ödülü’nü kazandırdı. Bugün Standard Elektrozayıf Teori adını verdiğimiz Salam-Weinberg modelidir.  Bu ödülün gecikmiş olmasının nedeni kuantumlu ayar teorilerinin tutarlılığının bozulmadığının gösterilmesi gerekliliğiydi. 1972 yılında teorinin renormalizasyonunu kanıtlayarak iç tutarlılığı gösteren Gerard  ‘t Hooft ve Martin Veltman bu keşifleriyle 1999 Nobel Fizik Ödülü’nü kazandılar.

Higgs mekanizması  çok önemli  sorunlara yanıt  getirmesi dışında  yıllar sürecek çekişmeler de başlattı.  Aslında Physical Review Letters dergisinin  aynı sayısında bu konuda yayınlanmış, üç yazarlı bir üçüncü makale daha var. Altı kişinin adıyla ilişkili mekanizmaya kısaca “Higgs mekanizması”  denmesi bugün bile sorgulanıyor. Bence bu adlandırmayı haklı gösteren bir şey Peter Higgs’in 1964 yılında iki makale daha yazarak, kütle kazandırımı sonunda geriye tek bir skalar bozonun  kalacağını göstermiş  olması ve bunun nasıl gözlemlenebileceğini   önermesidir.  Higgs bozonunun kütlesi model kapsamında öngörülemez. Diğer temel parçacıklarla etkileşmeleri de  zayıf kaldığı için varlığının kanıtı ancak CERN’de LHC gibi muazzam bir çarpıştırıcının yapımı sonrasında mümkün olmuştur. Çok kalabalık gruplardan oluşan uluslararası ATLAS ve CMS kolaborasyonlarının LHC deneylerinde  gerçek anlamda veri toplamasına 2010 yılında başlanabildi. 2012’de ilk veri analiz sonuçları gelmeğe başlayınca fizik camiasında Higgs bozonunun keşfedildiği söylentileri  yayıldı. Bu nedenle Temmuz 2012’de alışılmış uygulamanın dışına çıkılarak ihtiyatla kaleme alınmış bir duyuruyla 125 Gev kütlesine sahip bir skalar bozonun varlığına dair kanıtların elde edildiği ilan edildi. İstatistik analizler daha bitmemiş bile olsa bu noktada  Peter Higgs ile François Englert’in Nobel Fizik Ödülü kazanacakları kuvvetle tahmin edilmekteydi. Robert Brout ise bir yıl öncesinde yaşama veda etmişti. Kesin analiz sonuçları 2013 Bahar aylarında geldiğinde artık Higgs bozonunun varlığı bilinmekteydi.  Bugün Standard Elektrozayıf  Etkileşmeler Teorisi  tamamen kanıtlandı diyebilmek için geriye kalan, nötrino tür karışımlarının anlaşılması sorunudur. Bundan başka gözlemlerden hiç umulmadık keşiflerin çıkması ihtimali  her zaman bulunuyor. Yine de ileri yıllara kalan temel sorunun, evrenin ivmelenerek hızlanmasını  açıklayabilmek için varlıkları tartışılan Karanlık Madde/Karanlık Enerji  kaynaklarının ne olduğunun izahıdır dersek yanlış olmaz.

Peter W. Higgs 1929’da İngiltere’de Newcastle kentinde doğdu. Doktorasını  teorik fizikte Londra’da King’s College’dan  aldıktan sonra 1959’da Edinburgh Üniversitesi kadrosuna girdi. Halen emekli olarak orada devam etmektedir. 2011 yılında adına kurulan “Higgs Teorik Fizik Merkezi”  faaliyete başlamıştır. Higgs mekanizmasını çalıştığı dönemde University of North Carolina-Chapel Hill’de ve Harvard Üniversitesi’nde geçici olarak bulunmaktaydı.  Peter Higgs’le 1980’de İngiltere’deyken tanıştım. Mütevazı, önyargısız ve çok yönlü derin bilgisiyle konuşması rahat bir bilim insanıdır. Fakat 1965 yılından sonra hemen hemen hiç makale yazmamış olduğu dikkatimi çekmişti. Çok yayın çıkartma sarmalına takılmış bizler Edinburgh Üniversitesi’nin değer bilirliği üzerinde düşünmeliyiz.

2013 Nobel Fizik Ödülü

2013 Nobel Fizik Ödülü

François Englert ise 1932’de Belçika’da doğdu. Doktorasını  1959’da teorik fizikte Universite Libre de Bruxelles’de tamamladı. Kısa bir süre Columbia Üniversitesi’ne giderek orada Robert Brout ile tanıştı. 1960’ların başında ikisi beraber Belçika’ya yerleşerek bir teorik fizikçi grubu yetiştirdiler ve ömür boyu devam eden işbirliğine girdiler. Brout 2011’de yaşama veda ettikten sonra Englert halen emekli olarak Brüksel’de devam etmektedir. Kendisi 2007 yazında Koç Üniversitesi’nde düzenlediğim “İstanbul 2007: Strings,Branes and Cosmology”  toplantısının onur konuğuydu.

By |07/11/2013|2013 Nobel Fizik Ödülü için yorumlar kapalı