BÜYÜK ÇARPIŞMANIN İLK AÇIK ERİŞİMLİ VERİLERİ ATOM ALTI PARÇACIK MODELLERİNİ DOĞRULUYOR

    CERN Açık Veri Portalı sonuçları, çarpışan yüksek enerjili protonlardan öngörülebilir kalıplar ortaya koyuyor.

         2014 Kasımında, parçacık fiziği alanında beklenmedik bir hareket olan Kompakt Muon Solenoid (CMS) deneyi hakkında, CERN Açık Veri Portalı adı verilen bir web sitesi aracılığıyla büyük miktarda veri yayımladı.

         2010 yılı boyunca kaydedilen ve işlenen veriler, CMS detektöründe yüksek enerjili protonların 300 milyon bireysel çarpışmasından elde edilen yaklaşık 29 terabayt bilgi içeriyordu. Daha önce parçacık çarpışması deneyleri hakkında hiç bu kadar çok bilgi daha önce yayınlanmamıştı.

         MIT'de fizik profesörü olan ve parçacık fiziğinde açık erişimi uzun süredir savunan Jesse Thaler ve meslektaşları yeni çalışmalarında bu hareketin bilimsel önemini sergiliyor. Physical Review Letters'da yayınlanan bir makalede, araştırmacılar, CMS verilerini, yüksek enerjili protonlar çarpıştığında üretilen, atom altı parçacıkların püskürtmeleri içindeki evrensel bir özelliği ilk defa ortaya çıkarmak için kullandılar. Çabaları, CMS açık verisinin bağımsız, yayınlanmış ilk analizini temsil etmektedir.

         Thaler,”parçacık fiziği çalışmalarında verileri kamuoyuna açıklama geleneği yoktu. Gerçekten başka bir sınırlama olmaksızın verileri kamuya açıklamak, benzeri görülmemiş bir şey” dedi.

         Büyük Hadron Çarpıştırıcısındaki tüm verilerin açıklanmamasının sebebi, verilerin bu konuda yeterli olmayan kişiler tarafından yanlış yorumlanmasına engel olunmasıdır. Thaler, “endişe şuydu; detektörün durumunu bilmeyen insanlar, detektör de bir hata olduğunda ortaya çıkan verileri bilimsel kanıt diye yorumlayabilirlerdi. Bence birilerinin dışarıdan gelip düzeltmeleri doğru bir şekilde yapamayacağı ve bazı sahtekâr analistin orada gerçekten olmayan bir şeyin varlığına inanabileceğini düşünülüyordu. Burada yaptığımız çalışmalar, açık verilerin nasıl kullanılacağını, bilimsel bir değere sahip olduğunu genel olarak anlayabileceğimizi ve bunun daha egzotik imkânların gelecek analizi için bir basamak olabileceğini gösteriyor.” dedi.

    Püskürtmelerde Fraktalleri Görmek

         CMS ortak çalışması, 2014 yılında kamuya verileri açıkladığında, Thaler bilgileri analiz etmek için yeni teorik fikirler uygulamaya çalıştı. Amacı, yüksek enerjili proton çarpışmalarından üretilen püskürtmeler üzerinde yeni yöntemler kullanmaktı.

         Protonlar esas olarak, kuarklar ve gluonlar adı verilen daha küçük atom altı parçacıkların, fizikte güçlü kuvvet olarak bilinen etkileşimlerle birbirine bağlı yapılardır.Kuark ve gluonların yüksek enerjili çarpışmalardan sonra nasıl ayrılıp bölündüğünü anlatan güçlü kuvvet 1970’lerden beri fizikçiler tarafından bilinmekteydi.

         Bu özellik ana kuark veya gluonların parçalanması için gerekli olan yüksek enerjiyi tahmin etmede kullanılabilir. Özellikle fizikçiler, ilk çarpışmadan püskürtülen parçacıkların modelini ve dolayısıyla üretilen jetin genel yapısını tahmin etmek için bir evrimsel yeni bir denklem kullanabilirler.

         Thaler "Püskürtmelerin nasıl oluşturulduğunu anlatan bu süreç fraktal gözüküyor fakat gerçekte püskürtmelere baktığımızda durumun çok karmaşık olduğunu görürüz. Bu kaotik yapıdan püskürtmeyi üreten temel kurala yada denkleme nasıl ulaşabiliriz? Bu denklem veya temel kural, evrensel bir özelliktir ve henüz püskürtmeler incelendiğinde doğrudan gözlemlenmemiştir" dedi.

    Çarpıştırıcının Mirası

         2014 yılında, CMS, dedektör ün 2010 ham verinin önceden işlenmiş bir formunu yayınladı; bu veri, bir çarpışmadan sonra dedektörde ölçülen enerjiler göz önüne alındığında, muhtemelen salınmış olan atom altı parçacık türlerinin kapsamlı bir listesini içermektedir.

         Ertesi yıl Thaler, karmaşık bir püskürmenin yapısını düzenleyen temel evrimsel denklemi ortaya koyacak bir şekilde daha iyi anlaşılmasını sağlayacak bir strateji önermek üzere Larkoski ve Marzani ile teorik bir yayın yaptı.

         Thaler “Püskürmenin dağınıklığını bir desene verebileceğini ve bu örüntünün o denklemin üzerine güzelce uyacağını söyleyen bir fikir daha önce hiç duyulmamıştı bu yöntemi CMS verilerine uyguladığımızda bulduğumuz şey bu oldu” dedi.

         Teorik fikrini uygulamak için Thaler, CMS açık verisinde proton çarpışmalarından üretilen 750.000 püskürmeyi tek tek inceledi. Söz konusu çarpışmalardan çıkan enerjiler göz önüne alındığında, bu püskürmelerde parçacık modelinin evrim denkleminin tahmin ettiği ile uyuşup uyuşmadığını görmek için baktı.

         Ekibi her bir çarpışmayı tek tek ele alarak, üretilen en önemli püskürtmeye baktı ve tekrar keşfedilen parçacıklar olarak yayılan enerjileri tespit etmek için önceden geliştirilmiş algoritmaları kullandı. Birincil analiz çalışmaları Tripathee tarafından MIT lisans tezi kapsamında ve Xue tarafından gerçekleştirildi.

         Thaler “Denklem, parçacıkların ayrıldığı zaman enerjinin nasıl paylaşıldığını size anlatıyor ve püskürtmelere baktığımızda ve bölündüklerinde ne kadar enerjinin paylaşıldığını ölçtüğümüzde bu sonuca vardık.” Dedi

         Ekip, incelediği 750.000 püskürmeden elde edilen bilgileri birleştirerek evrim denklemini açığa çıkardı; bu da denklemin, bir püskürmenin genel yapısını ve iki protonun çarpışmasından üretilen parçacıkların enerjisini gerçekten tahmin edebildiğini gösterdi.

         Bu, genellikle çoğu fizikçiye sürpriz olmayabilir, ancak deney, bu denklemin deneysel veride o kadar açık bir şekilde görüldüğü ilk çalışmadır.

         

    Çeviri:Celal DEMİRTAŞ

    Kaynak: Massachusetts Institute of Technology

    Yayınlama tarihi: 07.10.2017

.
.