En Küçüğe Yolculuk: Parçacık Hızlandırıcılar

İçerik Yazarı: Nupen Onar

Editör: Elif Nur Öztürk

Tasarım: Sudenaz Şencan

Parçacık hızlandırıcılar, 20. yüzyılın başlarında atom çekirdeğinin doğasını ve yapısını anlamak için kullanılmaya başlandı. Ancak, zamanla hızlandırıcıların uygulama alanı sadece atom çekirdeği veya görüntü elde etme sistemleriyle sınırlı kalmadı. Parçacık hızlandırıcılar, üretildikleri tarihten itibaren parçacık fiziğinin birçok alanında çalışmaların yapılmasını sağladı. 

Hızlandırıcılar, yüklü parçacıkları ışık hızına yakın hızlara hızlandırır ve bu parçacıklar daha sonra bir hedefe çarpıştırılır veya ters yönde hareket eden diğer parçacıklarla çarpıştırılarak enerjileri birleştirilir. Bu çarpışmalar, fizikçilerin evrenin mikroskobik ölçekteki yapısını incelemelerine olanak tanır. Yüksek enerjili çarpışmalar, çarpışma enerjisinin evrenin erken dönemlerinde yeni parçacıkların oluşmasına dönüşebileceğini gösterir. Bu fenomen, Einstein'ın ünlü E=mc^2 denklemiyle açıklanır; bu denklem, madde ve enerji arasındaki ilişkiyi ifade eder.

Peki parçacık hızlandırıcılar nasıl çalışır?

Hızlandırıcılar, parçacıkları hızlandırmak ve yönlendirmek için elektromanyetik alanlardan faydalanır. Radyofrekans boşlukları, parçacık demetlerini güçlendirirken, manyetik alanlar ışınları odaklar ve yörüngelerini eğerek kontrol eder. 

Dairesel bir hızlandırıcıda, parçacıklar aynı turu gereken süre boyunca tekrarlar ve her dönüşte enerji artışı elde edilir. Teorik olarak enerji sonsuz kez artırılabilir.

Doğrusal bir hızlandırıcı ise tam tersine sadece hızlandırıcı yapılardan oluşur çünkü parçacıkların yönünün değiştirilmesi gerekmez, sadece tek bir hızlandırma işleminden yararlanılır. Bu durumda, enerjinin artırılması hızlandırıcının uzunluğunun artırılması anlamına gelir.

Dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısı olan CERN’de bulunan Büyük Hadron Çarpıştırıcısının (LHC) çevresi 27 km dir. The Large Hadron Collider beauty (LHCb) deneyi "güzellik kuarkı" veya "b kuarkı" olarak adlandırılan bir parçacık türünü inceleyerek madde ve anti madde arasındaki küçük farklılıkları araştırmada uzmanlaşmıştır.