Nobel’i Gökte Ararken ‘Yerde Bulmak’

82 yaşındaki Belçikalı fizikçi Francis Halzen nötrinolarla ilgili araştırmasıyla Nobel Fizik Ödülü’ne değer görüldü. Evrenin en uzak köşesinden hiçbir engele takılmadan gelen bu minik parçacıklar yeni bir astronomi dalının önünü açıyor.

Nobel ödülleri arasında fizik kategorisinin yeri her zaman çok özel olmuştur. Nobel’in temeli sayılan 5 kategoriden ilki olan fizik ‘tüm dünyanın faydasına’ yapılan buluşlara verilir. İlk ödülün sahibi, buluşu da ismiyle müsemma olan Wilhelm Röntgen olmuştu. 126 yıl sonraysa Nobel bir kez daha yepyeni bir görüntüleme teknolojisine verildi. Ancak bu kez insan eli kadar yakın değil, uzayın gizemli derinlikleri kadar uzak bir görüntüydü elde edilen...

Bilim teknoloji konularını takipteyseniz ‘hayalet parçacıklar’ lakabıyla meşhur nötrinolarla ilgili içerikler bugünlerde feed’inize (sosyal medya akışınıza) düşmüş olmalı. Karşısında Dünya’nın bile saydam olduğu bu küçükten de küçük parçacıklar içerik üreticilerini oldukça heyecanlandırdı. Fakat ortada nötrinoların yapısıyla ilgili yeni bir keşif yok. Yeni olan, hikâyenin bilime ve evrene getirdiği bakış açısı.

1 milyar tonluk buz kütlesi

Bilim dünyasındaki en prestijli ödüle layık görülmeyi “Kendimi tuhaf hissettirdi” sözleriyle paylaşan 82 yaşındaki Belçikalı fizikçi Francis Halzen, tevazusunun yanı sıra sabrı ve azmiyle tanınan cesur bir biliminsanı. Bana öyle geliyor ki Nobel’i kendisine kazandıran şey astronomiye getirdiği yenilik kadar inancı ve vizyonuyla sıradışı bir hikâye yazmış olması. Halzen’in öyküsü yaşamın derinliği üzerine felsefi anlamlar çıkarmak için muhteşem bir hazine. Bilimsel temeli oluşturmakla başlayalım: Nötrinolar, evrendeki büyük enerji patlamaları sırasında ortaya çıkan, ayrıca Güneş’ten her an yayılan, elektrik yükü taşımayan ve kütlesi çok çok küçük olan parçacıklar. Öyle küçükler ki, atomların arasından bile sıyrılıp, neredeyse hiçbir şeye temas etmeden yollarına devam edebiliyorlar. Böylece karşılarına çıkan her şeyin içinden geçebiliyorlar.

Bir süpernova patlamasından veya kara deliklerin jet ışınlarından (yutulan maddelerin bazılarının uzaya geri fırlatıldığı bölge) yola çıkan nötrinolar yolda hiç dirençle karşılaşmadıkları için kaynaklarına dair eşsiz bir haberci niteliği taşıyorlar. Fakat onları tespit etmek için ortada büyükçe bir sorun var: Aşırı küçük olmaları (meseleyi büyüten şeyi birazdan anlayacaksınız). Nötrinoların kütlesi yok denecek kadar az olduğu için onları görüntülemek mümkün değil. Yani evreni daha iyi anlayabilmek adına üzerimize sürekli yağan bu parçacıkları istesek de göremiyoruz. Bildiğimiz tek bir yolu var, Cherenkov ışığını takip etmek. Pavel Cherenkov gözlenmesi imkânsız parçacıkların saydam ortamlardan geçerken arkalarında mavi bir ışık izi bıraktığını keşfeden ilk isim olarak 1958 Nobel Ödülü’nü aldı. Nötrinoların da soğuk ortamlarda çevreyle daha fazla etkileşime girebildiğinin anlaşılmasıyla yenilikçi fikirler ortaya atıldı. Okyanusa kurulması planlanan büyük laboratuvar bunların en önemlisiydi. 1960’larda başlayan ilk denemelerin ardından dönüm noktası Francis Halzen’in ‘buz teleskopu’ fikri oldu. Halzen nötrino araştırmaları için kutuplardaki dev buz kütlelerinin kullanılabileceği fikrini ortaya attı. Ancak nötrinolar diğer parçacıklarla nadiren etkileşime girdiğinden çok geniş bir alanın izlenmesi gerekiyordu.

Nihayet geldik meselenin ‘büyüklüğüne’... Şimdi kenar boyları Boğaz Köprüsü genişliğinde bir buz küpü hayal edin... Francis Halzen’in yaptığı tam da buydu. Bu işi ancak Güney Kutbu’nda çözebileceğini biliyordu. Dünyanın en zor çevre koşullarına sahip Antarktika’nın altındaki saydam buz kütlesine ulaşmak içinse 1,5 ila 2,5 km derinliğinde binlerce sondaj yapılması ve yıllarca gözlenmesi gerekiyordu. Halzen ve ekibi 1999 yılında ABD Ulusal Bilim Vakfı’na 67 sayfalık bir teklif sundu. Önce büyük itirazlarla karşılaşan, anlamsız bulunan fakat sonunda şans verilen milyonlarca dolarlık IceCube adlı çılgın projenin inşaatı 2010’da tamamlandı. Yaklaşık 1 milyar ton ağırlığındaki buz kütlesini eşsiz bir teleskopa dönüştüren sistemde bugün 86 dikey hat üzerinde 5 bin 160 optik sensör var. 2017 ve 2023 yıllarında yapılan büyük keşiflerle nihayet projenin başarılı olduğu anlaşıldı. Böylece Halzen uzayı inceleyen astronomi çalışmalarını yerin altına taşıyan yaklaşımıyla yeni bir bilim dalının öncüsü oldu. Ödülünü takdim eden Nobel Komitesi Başkanı Marcel Pearce’a göre Halzen’in bilimsel vizyonu, azmi ve ısrarı sayesinde yeni bir astronomi türünün önü açılmıştı.

Francis Halzen’in hikâyesinin şiirsel yanı bize yaşamın içinde alışılagelmiş olanı sorgulamanın ve bakış açısını değiştirmenin büyüleyici sonuçlarını gösteriyor. Her gün pek çok işimizi alıştığımız rutinlere göre yapıyoruz. Birçok insan içinse konfor alanının dışına çıkmak, maceranın da ötesinde ürkütücü bir düşünce gibi geliyor. Halzen’in o fikir aklına düştüğü andan beri bardağına attığı her buzda o devasa kütleyi gözünde canlandırdığını hayal ediyorum. Işığa tutup içindeki kırılımları incelediğini... Çok büyük bir fikri yaratmak, imkânsız sanılanı ‘manifest’ etmek için işte bazen böyle, parmaklarımızın ucuna sığan bir dünya yeterli olabiliyor. Yeter ki gerçekleşeceğine inanacak gücü, bilgiyi ve azmi kendimizde bulalım, edinelim. İşte o zaman, evren tıpkı nötrinolar gibi görülmeyen ama hissedilen gizemli güçleriyle bizi desteklemek için tüm imkânları seferber edebiliyor...

Buz teleskopunun büyük keşifleri

Halzen’in geliştirdiği sistem sayesinde 2010 ile 2012 arasında 28 yüksek enerjili nötrino adayı bulundu. 22 Eylül 2017’de IceCube çok yüksek enerjili bir nötrino yakaladı ve geldiği yönü Dünya’daki gözlemevlerine bildirdi. O yöne çevrilen teleskoplar yaklaşık 4 milyar ışık yılı uzaktaki bir galaksiyi yakaladı. Bu aktif galaksinin merkezinde süper kütleli bir kara delik vardı ve jeti Dünya’ya dönüktü.

2023’te 10 yıl boyunca toplanan veriden yaklaşık 60 bin nötrino analiz edildi ve Samanyolu’nun galaktik düzlemindeki kaynaklardan yayılan nötrino emisyonu görüldü. Bu, Samanyolu’nun ışıkla değil nötrinolarla çekilmiş ilk görüntüsü oldu.