Bu köşede esas işim iç ve dış politika ile ekonomideki gelişmeleri alıp değerlendirmek, bunlardan hareketle geleceğe dair bir analiz çerçevesi oluşturmaya çalışmak. Nadiren de kendi spekülatif görüşlerimi yorum olarak paylaşmak.

Bugün ikisini de yapmayacağım; çünkü siyaset veya ekonomi yazmaya bir gün olsun ara verip normalde pazar günleri TeknoGündem’in konusu olan bir şeyi yazmak istiyorum: Nötrinolar.

Böyle yapmak istiyorum ve yapıyorum, çünkü iç veya dış siyaset ya da ekonomiyle ilgili yazmaya kalksam yeni bir şey söyleyemeyeceğim bir gündeyim. Aynı şeyleri tekrar tekrar yazmak da, bazen gerekli olsa bile, insanı boğuyor.

Onun yerine siyasetten ve ekonomiden daha önemli bazı şeyler olduğunu arada bir hatırlamak bana iyi geliyor; umarım size de iyi gelir.

***

Nötrino konusuna biraz temelden, en baştan başlayacağım, anlamayı kolaylaştırsın diye.

Atom, her ne kadar “Bölünemez en küçük parça” demekse de, hepimiz atomun bölünebildiğini, atomdan daha küçük parçalar olduğunu ve bu parçaların bir araya gelmesiyle atomun oluştuğunu artık biliyoruz.

Atomu oluşturan temel parçacıklar iki kategori. Birinci kategoriye fizikçiler “Fermiyon” adını veriyor. Büyük İtalyan fizikçi Enrico Fermi’den hareketle. İkinci kategorinin adı ise “Bozonlar.” Bu isim de dev Hintli fizikçi Bose’den geliyor.

Bu iki kategori arasındaki temel fark şu: Fermiyonların birer kütlesi var; buna karşılık Bozonların kütlesi yok.

“Kütlesi olmayan parçacık olur mu” demeyin, Bozonların kütleleri yok ama onlar “güç taşıyıcı” olarak işlev görüyorlar. Atomun çekirdeğini bir arada tutan zayıf ve kuvvetli gücün, elektromanyetik gücün taşıyıcıları bunlar. Evrende bu üç temel gücün dışında bir güç daha var: Kütleçekimi. Ama onun bir Bozon tarafından mı taşındığı yoksa Einstein’ın dediği gibi kendi başına bir güç olmayıp kütle ile uzay zamanın etkileşiminin bir sonucu mu olduğu konusu tartışmalı. Kuantum fiziğiyle uğraşanlar uzun zamandır “Graviton” adını verdikleri ve kütle çekim gücünü taşıdığına inandıkları temel parçacığı (Bozonu) arıyorlar ama henüz bulunamadı.

Neyse, bu yazının konusu Bozonlar değil Fermiyonlar.

Bugün adına “radyoaktivite” dediğimiz şey ilk olarak 1896’da Henri Becquerel tarafından keşfedili. Adına “radyoaktivite” dendi, çünkü radyo dalgasına benziyordu.

Üç yıl sonra Yeni Zelandalı dev fizikçi Ernest Rutherford, radyoaktivitenin atomların “bozunumundan” (Decay) kaynaklandığını buldu ve iki çeşit radyoaktivite olduğunu söyledi: Alfa ve Beta.

Rutherford bu ayrımı radyoaktivite güçlerinin katı objelerin içinden geçebilme yeteneklerine dayalı olarak yapmıştı. Alfa radyasyonu mesela alüminyum tabakasını geçemiyordu; ama Beta geçebiliyordu. İleriki yıllarda bu iki tip radyasyona bir üçüncüsü Gamma eklendi. (Bunlar Yunan alfabesinin ilk üç harfi.)

Bir süre sonra bu üç radyasyonun atomun değil atomun içindeki parçacıkların bozunması sırasında ortaya çıktığı, hatta bu bozunmanın bazı atomların bir başka atoma dönüşmesi sonucunu yarattığı bulundu. Yani atomun içinden çıkan şeyler öyle “Bozon” değil, “Fermiyon”du, kütlesi ve dolayısıyla enerjisi olan şeyler yani.

Bütün nükleer tarihi burada anlatacak değilim, bizim için bilinmesi gereken önemli nokta, bu bozunma sırasında ortaya çıkan ve kütlesi de olan bu “ışın”ların katı objelerin içinden nasıl ve neden geçtiği. Bu geçişin başarılmasının temel mekanizması, parçacığın hızı ve o dalga boyu.

Siz, diyelim koca cüsseli bir insan olarak çok büyük bir dalga boyuna sahipsiniz, o yüzden beton duvarın içinden geçemezsiniz veya gözlerinizin algıladığı ışık dalga boyu da yüksek, o yüzden mesela röntgen ışınları gibi karşınızdaki dokuların içini göremezsiniz.

Ama buna karşılık dalga boyu çok daha düşük olan, dolayısıyla kendisi ve kütlesi de küçük olan şeyler sadece moleküllerin arasındaki büyük boşluklardan değil atomların içindeki boşluklardan bile neredeyse hiçbir etkileşimde bulunmadan geçebilir.

Dedim ya radyasyon, atomun içindeki “bozunma”dan kaynaklanıyor. Bu bozunma ne kadar minicik bir parçacıkta yaşanıyor olursa olsun, sonunda temel fizik yasalarına, termodinamiğin enerjinin sakınımı kuralına uymak zorunda.

Fakat 1920’lerde yapılan hesaplarda, özellikle Beta bozunumlarında bu konuna uymayan durumlar ortaya kondu. Bir miktar enerji termodinamik kanununu çiğneyerek ortadan kaybolmuş gibi duruyordu.

Avusturyalı fizikçi Wolfgang Pauli bu problemi “çözdü” ve dedi ki, “Enerji yok edilemeyeceğine ve yoktan var edilemeyeceğine göre ortada bir kayıp da yoktur, kaybolduğunu söylediğimiz şey bizim göremediğimiz bir başka parçacıktır.”

Pauli bu teorik parçacığa artı veya eksi herhangi bir elektrik yükü taşımayan anlamında “nötron” adını verdi. (Daha sonra bugün adına “nötron” dediğimiz parçacık bulununca Enrico Fermi Pauli’nin parçacığına ‘küçük nötron’ anlamında ‘Nötrino’ adını taktı ve öyle kaldı.)

Arayı atlıyorum, ileriki yıllarda Pauli’nin bu “teorik” parçacığının gerçekten var olduğu, bir enerjisi (dolayısıyla bir kütlesi) olduğu deneylerle kanıtlandı. Sadece bu da değil: Pauli’nin sırf matematiksel olarak orada bulunması gerektiğini söylediği bu yaramaz çocuk “nötrino”nun evrende en çok bulunan şey olduğu da anlaşıldı.

Nötrino, başta anlattım bir “Fermiyon”du, yani kütlesi olan bir temel parçacık.

Şöyle örnek vereyim: Her saniye, dünyamızın o an güneşe doğru bakan yüzüne santimetrekare başına 65 milyar nötrino isabet eder. Bu sadece güneşten gelenler, bir de evrenin her yanından gelenler var.

Bu nötrinolar içinden geçtikleri hiçbir nesneyle hiçbir etkileşime girmeden, çok ama çok nadir olarak kendileri kadar küçük şeylere çarparak yollarına devam ederler. Siz bu cümleyi okurken vücudunuzdan milyarlarcası geçti ve gitti bile. Aynı şekilde dünyanın bir ucundan girip diğer ucundan da çıkıp gittiler bile.

Nötrinolar, kütleleri olduğu için ışık hızında yol alamazlar ama ışık hızına çok yakın hızlara sahiptirler. Ve dediğim gibi neredeyse hiçbir şeyle etkileşimde bulunmaz, elektrik yükü taşımadıkları için hiçbir iz bırakmazlar. Kütleleri olduğu için kütle çekim gücüyle etkileşime girerler ama bu güç de o kadar miniciktir ki, onun nötrinoya etkisini saptamak imkansıza yakın. Tam da bu yüzden onları “yakalamak” ve incelemek son derece zor.

Günümüz fizik biliminde en büyük bilmecelerden biri, nötrinonun kütlesini tam olarak hesaplamayı başarmak. Yani onu tartıp ağırlığını bulmak.

Bu neden önemli? Ne olur nötrinonun kütlesini bilmesek? Bunca zamandır bilmiyoruz, ölmeyiz bilmemeye devam edersek ama bilirsek evrenin belki de en büyük sırlarından birini çözebiliriz.

Bir tane nötrinonun kaç gram ağırlığında olduğunu bilebilirsek, evrendeki toplam nötrino miktarını (kaç kilo olduğunu) bulabiliriz. Bunu bulduğumuzda da belki “evrenin kayıp kütlesi”ni izah edebilir hale gelebiliriz.

Fizikçiler, evrende gözleriyle görebildikleri bütün kütlelerin ağırlıklarını toplayıp evrenimizin kaç kilo olduğunu bulmaya çalışıyor.

Bu önemli, çünkü genişlemeye, üstelik hızlanarak genişlemeye devam eden evrenimizde kendi gözleyebildikleri kütlenin, bu genişlemenin temel mekanizması olan kütleçekim gücüyle izah edilemez olduğunu görüyorlar.

Evrende öyle büyük bir kütle çekim gücü etkisi var ki, bizim gözümüzle görüp kaç kilo olduğunu tahmin ettiğimiz kütlenin tamamı (yani milyarlarca galaksi, trilyonlarca yıldız vs) bu kütle çekim etkisinin ancak yüzde 5’ini izah ediyor.

Peki geri kalan yüzde 95 nerede?

Fizikçiler aynen 1930 yılında Wolfgang Pauli’nin nötrinoyu icat ederken yaptığı şeyi yapıyor, matematiksel denklemdeki eşitliği sağlayabilmek için eşitliğin bir tarafına iki tane bilinmeyen ekliyor.

Bu bilinmeyenlerden birine verilen isim “karanlık enerji” diğerine verilen isim ise “karanlık madde.”

Tahmin edebileceğiniz gibi “karanlık enerji” de, “karanlık madde” de bizim gözümüzle veya diğer gelişmiş aletlerimizle göremediğimiz ama matematik öyle emrettiği için orada olması gereken şeyler.

Son yıllarda deneysel fizikte çok önemli gelişmeler yaşandı. Örneğin artık içinde onlarca, yüzlerce, hatta onbinlerce güneş kütlesi barındıran ve düne kadar bizim tarafımızdan görülemeyen “kara delik”lerin öyle üç beş tane değil milyarlarca olduğunu biliyoruz. Bu “kayıp kütle” sorununu bir ölçüde azaltıyor.

Ama tamamen de ortadan kaldırmıyor.

Peki aradığımız ama bir türlü bulamadığımız “karanlık enerji” sakın nötrinolar olmasın? Evrende göremediğimiz, dolayısıyla kilo hesabına dahil edemediğimiz ama olağanüstü bol miktarda olan nötrinolar, eğer biz bir tanesinin kütlesini doğru ölçmeyi başarırsak belki de bizim “kayıp kütle” sorunumuzu daha da hafifletecek.

İşte nötrinoyu yakalayıp sonra da tartmak bunun için önemli.

Peki ama görünmez olan, başka şeylerle çok ama çok nadir etkileşimde bulunan bir “şey”i nasıl yakalayıp tartacaksınız?

Şu anda dünyada, hepsi de on milyarlarca dolara malolmuş çok sayıda dedektör işte bu tek bir nötrinoyu yakalamaya ve onu tartmaya uğraşıyor. Bunlardan sonuncusu ve şu ana kadar ki en büyüğü Çin’de daha yeni devreye girdi.

Sizce bu kadar milyarlarca dolar boşuna harcanıyor olabilir mi? “Nötrinonun kaç gram olduğunu bilemek de olur” neden demiyor bu ülkeler ve kendi halklarının refahına harcamak yerine bu paraları dönüp nötrino yakalamaya harcıyor?

Alın size bir düşünce malzemesi. Siyaset veya ekonomi düşünmeye bir günlüğüne ara verin, bakın üzerinde düşünülecek ne konular var daha…