CERN'deki Türk Gruplarının Geçmişi
Bu konuda Boğaziçi Üniversitesi Grup lideri Erhan Gülmez'in 2004 Eylül ayında Boğaziçi Üniversitesi'de toplanan "4Seas Conference" konferansının açılış oturumunda sunduğu "TÜRKİYE’DE DENEYSEL YÜKSEK ENERJİ FİZİĞİ" konulu konuşmasının metnini buraya ekliyoruz.
TÜRKİYE’DE DENEYSEL YÜKSEK ENERJİ FİZİĞİ
Konuşmamda deneysel parçacık fiziğinde Türkiye’deki durumunu anlatacağım. Deneysel parçacık fiziğinde Türkiye’de şimdiye dek yapılanları anlatarak başlayıp şu anki durumla devam edeceğim. Konuşmam Türkiye’deki bir üniversite ya da kuruluşta çalışıp Türkiye’den aldığı resmi destekle deneylere katılmış kişiler ve gruplar üzerine olacaktır.
Tarihçe:
Türkiye’deki deneysel yüksek enerji fiziği (DYEF) topluluğunun küçük olmasına karşın başlangıcı eskidir. Türkiye’de DYEF’in geçirdiği üç önemli dönem vardır; yalnızca kişisel çabalarla birşeylerin yapıldığı ilk dönemler (1990’lara kadar), bu alanı düzenleme girişiminde bulunulan ara dönem (1990-93) ve uluslararası ortakçalışmalara gruplar olarak düzenli katılımın başladığı sonraki dönem (1993’ten günümüze dek).
Türkiye’deki DYEF topluluğunun erken döneminde önemli bir kilometre taşı Türkiye’nin 50’li yılların (1956) sonlarına doğru CERN’e gözlemci üye ülke olarak katılmasıdır.
Türkiye’deki DYEF çalışmalarına tarih sırasına göre bakacak olursak o zamanlarda (1950’ler gibi) parçacık fiziği ya da yüksek enerji fiziği olarak düşünülen deneylerde çalışmış kişilerle başlamamız gerekir. Bu konuda bilinen en eski kişi İstanbul Üniversitesi’nden Prof. Süreyya Barkan’dır. Süreyya Hanım fotonlardan elektron-pozitron çiftlerinin üretilmesi, sis odacıkları, ısıl nötronların polarizasyonu gibi konularda çalışmıştır.
Ama büyük bir laboratuardaki uluslararası bir ortakçalışmaya katılan ilk kişi Orta Doğu Teknik Üniversitesi’nden Prof. Perihan Tolun’dur. Perihan Hanım bu ilk dönemde CERN’deki WA17 ve WA79 (CHARMII) ortakçalışmalarda daha çok nötrino etkileşmelerinde ortaya çıkan tılsımlı parçacıkları emülsiyonları kullanarak incelemiştir. 1960’lara kadar giden önceki bazı çalışmaları (Λ0’ın manyetik momenti) kısmen şımdi Boğaziçi Üniversitesi olan Robert Kolej tarafından desteklenmiştir.
Günümüzün grup liderlerinden ikisi (Çukurova Üniversitesi’nden Prof. Gülsen Önengüt ve ODTÜ’den Prof. Ramazan Sever) Perihan Hanım’ın bu dönemden doktora öğrencileridir.
Boğaziçi Üniversitesi’nden Prof. Engin Arık veri toplamanın sonlarına doğru (1990) CERN’deki WA79 (CHARMII) ortakçalışmasına grubuyla katılmıştır. CHARMII ortakçalışması nötrino-elektron saçılması üzerineydi.
Bu ilk dönemde Türkiye’deki deneysel çalışmalar daha çok kişisel çabalarla ve TÜBİTAK’ın sağladığı birtakım (daha çok NATO bursları şeklinde) desteklerle yapılmıştır. Bu dönemin sonlarına doğru CERN’e tam üye olarak katılma yönünde girişimler olmuştur. Bu girişimler Türk hükümetinin yeterli desteği olmadığından sonuç alınamamıştır. Ama bu girişimler sırasında ODTÜ (M. Zeyrek) ve Çukurova Üniversitesi’nden (A. Kuzucuö N. Özdeş) doktora öğrencileri YÖK ve TÜBİTAK’ın kısmi destekleriyle UA8 deneyine katılmışlardır. Bu deney SPS çarpıştırıcısında yüksek kütleli kırınımlardaki parçacık seli üzerineydi.
1990’lar civarında Yüksek Enerji Fiziği Araştırma Merkezi (YEFAM) Türkiye’deki YEF topluluğunu biraraya getirmek ve bu topluluğu CERN’e karşı daha düzenli bir kimlikle temsil edebilmek için kuruldu. Devlet Planlama Teşkilatının (DPT) verdiği mali desteğin daha verimli kullanılacağı ve deneysel grupların uluslararası ortakçalışmalara büyük ve tek bir grup olarak katılacağı umulmuştu. Günümüzde Deneysel YEF ortakçalışmaları birçok ülke ve kişiyi içermektedir. Mali açıdan ise hızlandırıcı kuruluşlarının ilgili bölümleri bu ortakçalışmalardaki gruplara destek veren kurumlarla doğrudan ilişkiye geçmektedirler. Özellikle CERN için durum böyledir. YEFAM’ın ana amaçlarından biri bunu gerçekleştirmekti.
Başlangıçta, Prof. Önengüt ve Prof. Arık’ın da içinde olduğu tanınmış deneysel ve kuramsal fizikçilerden oluşan bir yürütme komitesiyle YEFAM’ı yönetmek üzere Prof. Tolun oybirliğiyle seçilmişti.
Bu dönemde üç grup vardı; Prof. Arık, Önengüt ve Tolun sırasıyla Boğaziçi, Çukurova ve Orta Doğu Teknik Üniversitelerinden grupları yönetiyordu. YEFAM çatısı altında müon nötrino – tau nötrino salınımlarını arayan CHORUS (WA95) ortakçalışmasına katıldılar. Türk grupları, planlama, veri çözümleme ve simulasyon için yazılım geliştirme, deney aletlerinin kurulması, veri toplama ve veri çözümleme gibi deneyin tüm evrelerine önmeli ölçüde katkıda bulundular.
Böylece Türk grupları büyük bir uluslararası ortakçalışmaya katılmış, bu ortakçalışmada deneyin kurulması ve çalıştırılması için mali kaynak sağlamış ve üyelerinin çalışmalarıyla bilimsel olarak katkıda bulunmuş oldular. Bu Türkiye’deki YEF topluluğu için bir ilkti.
Ama sorunlar da ilk baştan başladı. YEFAM Türkiye’deki YEF topluluğunu gene YEFAM’ın sağladığı gerekli mali destekle ve her bir grubun yapıcı katılımıyla Türkiye’deki YEF topluluğunu geliştirmek amacıyla kurulmuştu. Deneysel YEF grupları her ortakçalışmada birbirleriyle işbirliği yapıp Türk grupların bu çalışmalardaki etkilerinin en yüksek olması sağlanacaktı. YEFAM kurumsal olarak yönetilmediğinden bunun gerçekleşmesinin çok zor olduğu ortaya çıktı.
CHORUS deneyi sırasında Engin Arık’ın grubunun (Boğaziçi Üniversitesi) 1992’de CHORUS deneyinde de kalarak tek başlarına SMC (NA47) ortakçalışmasına katılmasıyla durumlar daha da kötüleşti.YEFAM’ın amaçlandığı gibi çalışmadığı ortaya çıktığından doğrudan DPT’den destek istediler. DPT de SMC ortakçalışmasına katılmalarını onaylayıp Boğaziçi Üniversitesi grubunun SMC ortakçalışmasına katılması için gerekli mali fonların TÜBİTAK tarafından yürütülmesini istedi. Ama SMC ortakçalışmasında BÜ grubuna desteği ilk yıl için Boğaziçi Üniversitesi Balkan Araştırma Merkezi sağladı. Bu şekilde farklı destek kuruluşlarının ortaya çıkmasıyla YEFAM varoluş gerekçesini yitirmiş oldu.
YEFAM, hem kuramsal hem de deneysel alanda, Türkiye’de YEF’i kurumsallaştırmaya yönelik başarısız bir girişimdi. YEFAM, bölünmüş YEF topluluğumuzu biraraya getirip daha güçlü tek bir grup haline sokmak ve genel olarak da Türkiye’de YEF’i geliştirmek için çok iyi bir fikirdi ama bu fırsat kaçtı. Bu dönemden sonra bu güne kadar mali destek yalnızca TÜBİTAK tarafından ve grup bazında verildi.
SMC deneyi polarize döteron hedefinden müonların derin esnek olmayan saçılmalarını yoluyla nükleonlar içindeki spin dağılımını ölçmeye çalışan bir ortakçalışmaydı. Deneyde kullanılan polarıze hedef sistemi bu tür sistemlerin en büyüğüydü. 2.5 T’lık süperiletken mıknatıs kullanıyordu. 1 K sıcaklığında %30 gibi yüksek bir döteron polarızasyonuna ulaşılmıştı. Boğaziçi Üniversitesi grubu polarize hedef sisteminin başarılı bir biçimde çalıştırılmasınaö veri toplanmasına ve çözümlenmesine katıldı.
Erhan Gülmez’in grubu (Boğaziçi Üniversitesi) resmi olarak 1994’te Fermi Lab’de yüksek Feynman x parametresi değerlerinde tılsımlı baryon üretimini inceleyen SELEX (E781) ortakçalışmasına katıldı. Bu ortakçalışmada Erhan Gülmez’in grubu daha sonra kısmen TÜBİTAK tarafından desteklendi ama destekteki kısıtlamalardan ve bürokrasiden dolayı grubun ortakçalışmadaki etkisi zayıf oldu.
Erhan Gülmez’in grubu SELEX deneyınin M1 spektrometresindeki telli odacık dedektörlerini kurma ve işletme görevinde Iowa Üniversitesi ve Trieste gruplarıyla işbirliği yaptı. Bu dedektörler, ağır tılsımlı parçacıkların bozunmasında ortaya çıkan düşük enerjili parçacıkların, özellikle de bu deneyde keşfedilen çifte tılsımlı parçacıkların, yörüngelerini belirlemede önemli bir rol oynadı.
Yukarda denildiği gibi bu üçüncü dönemin başında mali destek kaynakları sanki çeşitlenmeye başlıyor gibi görünse de destek sağlama olayı 1994’te tek kaynakta toplandı. (Ama Boğaziçi Üniversitesi Balkan Araştırma Merkezinin desteği çok sınırlı olarak sürdü.) Bu tek kanala inme TÜBİTAK içinde deneysel YEF etkinliklerini yöneltme ve mali fonların dağıtılması için kurulan Yüksek Enerji Fiziği Çalışma Grubu (YEFÇG) ile daha da güçlendi (1997).
Engın Arık’ın (Boğaziçi Üniversitesi) grubu 1994’te ve Ankara Üniversitesi 1997’de ATLAS ortakçalışmasına katıldılar. ODTÜ ve Çukurova Üniversitesi 1996’da CMS’e katıldılar. TÜBİTAK daha sonra her iki ortakçalışmaya katılımları onayladı ve ilgili anlaşmaları (MOU) imzaladı. Erhan Gülmez’in grubu (Boğaziçi Üniversitesi) 2000’de CMS’e katıldı.
Özellikle YEFÇG’nin etken olduğu 1995-2003 döneminde Türkiye’deki deneysel YEF topluluğunu birleştirmeye yönelik yeni bir girişim oldu. Ama YEFAM’da amaçlanan demokratik yapı ve güçten yoksundu. Dolayısıyla başarısızlık kaçınılmazdı. Başarısızlıkla sonuçlanma YEFÇG’nin TÜBİTAK hiyerarşisi içinde bürokratik bir konuma gelmesi ve deney gruplarının tümüyle iletişime girmemesiyle hız kazandı.
1990’ların sonu ve 2000’lerin başlarında tekrar CERN’e sadece gözlemci ülke konumu yerine tam üye ülke olarak katılma girişimlerinde bulunuldu. Mali destek sağlayan TÜBİTAK ülkede yeterince yetişmiş YEF deneycisi olmadığı görüşüyle CERN’e tam üye olmaya karşıydı. Bu, yumurta tavuk sorunundan başka birşey değildir. Bu kısır döngüyü kırmanın yolu yeterli fonları ayırmak ve orantılı bir gelişme programıyla CERN’e tam üye olmaktır.
Son bir kaç yıldır Türkiye Bilimler Akademisi (TÜBA) Türkiye’nin CERN’e tam üye ülke olarak katılması fikrini destekledi. Ama sonuç olarak bu iş için ayrılan fonlar gene aynı amaca yönelik olarak Türkiye Atom Enerjisi Kurumuna (TAEK) aktarıldı. Şimdi Türkiye’de mali destek sağlayan kuruluşların sayısı ikiye çıkmış gibi görünmektedir.
Ama TÜBİTAK’ın yönetimindeki değişikliklerden dolayı ATLAS ve CMS ortakçalışma gruplarıyla geçmişte imzalanan çeşitli anlaşmalardan dolayı yapılması gereken ödemeler son bir yıldır ertelenmekte ve ilgili gruplara CERN’de sürmekte olan çalışmalara katılmak için hiçbir destek verilmemektedir. Öte yandan zor durumda olan grupların çoğuna sağladığı desteklerle iyi bir başlangıç yapmasına karşın TAEK’in CERN’e tam üyeliğe hazırlık yönünde ne kadar istekli olduğu açık değildir.
Şu anda görüldüğü kadarıyla Türkiye’de deneysel YEF’in geleceği belirsizdir.
Şu Anki Durum
Şu anda ATLAS ortakçalışmasında iki grup: Ankara Üniversitesi (Grup Lideri Orhan Çakır) ve Boğaziçi Üniversitesi (Grup Lideri: Engin Arık), ve CMS ortakçalışmasında da üç grup: Boğaziçi Üniversitesi (Grup Lideri: Erhan Gülmez), Çukurova Üniversitesi (Grup Lideri: Gülsen Önengüt) ve Orta Doğu Teknik Üniversitesi (Grup Lideri: Ramazan Sever). Bu resmi katılımlara ek olarak Ankara, Boğaziçi, İstanbul ve Orta Doğu Teknik Üniversitelerinden gruplar ALICE, CAST, CLIC, OPERA vb. ortakçalışmalarına gayriresmi olarak katılmışlardır.
Boğaziçi ve Ankara Üniversitesi grupları ATLAS deneyinde daha çok geçiş radyasyonu izleyici sisteminde çalışmaktadırlar. İç dedektördeki geçiş radyasyonu izleyici sisteminde kullanılacak kamış dedektörlerin ve ilgili elektronik donanımın sınanmasında önemli rol oynadılar ve BHÇ’nin çalışması sırasında ATLAS dedektöründe ve parçalarında indüklenmesi beklenen toplam radyasyon düzeylerini ayrıntılı olarak incelediler. 2001’de Istanbul’da ATLAS TRT çalıştayı düzenlediler.
CMS ortakçalışmasındaki Türk grupları (Boğaziçi, Çukurova, ve ODTÜ) hadron kalorimetresinin HF denilen ileri kısmında yoğunlaşmışlardır. Bu grupların üyeleri Iowa Üniversitesi grubuyla birlikte bu alt dedektörde kilit konumdadırlar. HF kalorimetresinde kullanılması düşünülen fiberlerin radyasyona dayanıklığı ve dedektörün bazı mekanik parçalarının yapımı konusunda önemli sorumluluklar almışlardır. HF dedektörünün bazı parçaları Türkiye’de İstanbul yakınlarında (Yenişehir – Bursa) yapılmıştır. Bu işi yapan şirketlere CMS deneyi tarafından Altın Ödül verilmiştir.
Bazı Türk gruplarıyla yaptıkları yakın işbirliğinden dolayı yurtdışında çalışan iki Türk fizikçisinden de burada bahsetmeliyiz. Bunlar Iowa Üniversitesi’den Prof. Yaşar Önel (SELEX, CMS) ve UCLA’den Prof. Samim Erhan’dır (UA8, CMS).
Yukarda değinilen çalışmalara ek olarak daha çok Ankara ve Gazi Üniversitelerinde hızlandırıcı fiziği alanında çalışan gruplar da vardır.
Türkiye aynı zamanda bir ortadoğu sinkrotron ışığı kaynağı projesi olan SESAME Projesine de üyedir. Türkiye’nin çeşitli üniversitelerinden (Hacettepe, Ankara, Sabancı, vd.) atom fizikçileri Ürdün’deki bu uluslararası merkezi kullanmaktadırlar. Bir sonraki kullanıcılar toplantısı 2004 Ekiminde Antalya’da olacaktır.
Belli aralıklarla bölgesel ICFA ölçme sistemleri okulu düzenlemekle yükümlü bir ICFA bölgesel okul merkezi, İstanbul Teknik Üniversitesi’nde kurulmuştur. Böyle bir bölgesel okul ilk defa 17-28 Haziran 2002’de düzenlenmiştir. Gelecekte başka okullar düzenlenecektir.
Bazı kişiler belirli ortakçalışma grupları, laboratuarlar, yurtdışı destek kuruluşları, vb. tarafından desteklenerek DESY, HERA, Brookhaven (g-2), Los Alamos gibi büyük hızlandırıcı merkezlerindeki bazı deneylere ya da uluslararası ortakçalışmalara katılmışlar ya da katılmaktadırlar. Bunlar kişisel çabalar sonucu olmaktadır.
Sonuç
Türkiye’de deneysel parçacık fiziğinin uzun bir geçmişi vardır ve bu alanda şu anda bir çok kişi ve grup bulunmaktadır. Deneysel YEF topluluğu Türkiye gibi bir ülke için küçük olmasına karşın yeterli destek sağlanırsa büyüme potansiyeli vardır.
(Yukardaki metin Dördüncü 4-Seas Konferansı 5-10 Eylül, 2004, İstanbul konferansındaki açılış konuşmalarından E. Gülmez tarafından sunulan konuşmanın yazar tarafından çevirisidir.)
1990 öncesinde CERN'e tam üyelik konusundaki girişimlerle ilgili Sayın Ahmet Yüksel Özemre'nin Açık Mektubuna ve 2000'lerin başında Türkiye Bilimler Akademisinin girişimlerini anlatan rapora bakabilirsiniz.