Nötrinolar, evrenin sır perdesini aralayabilir

Evrende en fazla bulunan ancak yakalanması zor parçacıklar olan nötrinolar, evrenin sır perdesinin aralanmasını sağlayacak araştırmalara ışık tutuyor. Temel parçacıkların en gizemlisi olan, bu nedenle “hayalet parçacıklar” da denen nötrinolar, evrenin her yerinde bulunuyor. Yok denecek kadar küçük bir kütleye, ışık hızına yakın bir hıza sahip olmaları ve elektrik yükü barındırmamaları nedeniyle benzersiz özelliklere sahip nötrinolar, henüz proton ve nötron bile yokken evrende bulunduklarından, onları anlamak, evrenin de gizeminin çözülebilmesi anlamına geliyor.

Kısa bir süre önce, Mersin’de inşa edilen Akkuyu Nükleer Güç Santralinin (NGS) Rusya’daki referans santrali olan Novovoronej NGS’de bir nötrino araştırma tesisinin kurulacağına ilişkin haber, fizik camiasını heyecanlandırdı. Yakın gelecekte, nötrino akışının yanı sıra beta, gama ve nötron arka planlarını da izleyecek olan tesise son derece hassas detektörler kurulacak. Proje, nükleer santrallerin güvenliğini artırarak, bir nükleer reaktörün faaliyetinin uzaktan izlenmesinin yanında önemli araştırmaların yapılmasını da sağlayacak.

Ankara Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Haluk Yücel, konuya ilişkin değerlendirmesinde, nötrino detektörlerinin evrenin işleyişinin anlaşılmasında büyük bir rol oynadığını belirtirken, Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü Nükleer Fizik Anabilim Dalı Öğretim Üyesi Doç. Dr. Bahadır Saygı ise nötrinoların pek çok soruya cevap bulunmasını sağlayacağını söyledi.

“Evren daha iyi anlaşılacak”

Nükleer Fizik Anabilim Dalı Öğretim Üyesi Doç. Dr. Saygı, “Nötrino parçacıkları ile ilgili oldukça geniş, çeşitli ve sürekli gelişen alanlar karşımıza çıkmaktadır. Nötrinolara ilişkin deneysel ve teorik çalışmalar kısaca aşağıdaki soruları cevaplamaya yöneliktir. Farklı nötrinoların kütleleri nedir? Nötrinolar, Big Bang kozmolojisini nasıl etkiler? Nötrinolar salınım hareketi yapar mı? Nötrinolar, uzay ve madde içerisinden geçerken karakter değiştirir mi? Nötrinolar, karşıt-nötrinolardan temelde farklı mıdır? Yıldızlar çöküp süpernova oluştururken, nötrinoların kozmolojideki rolü nedir? Bu sorulara verilecek cevaplar ile içinde yaşadığımız evren daha iyi anlaşılacaktır” dedi.

Nötrinoları saptayabilmek için hacim olarak çok büyük ve oldukça hassas detektörler gerektiğini belirten Saygı, “Alfa, beta gibi yüklü parçacıkların havada gidebilecekleri mesafeler sınırlıdır, çünkü havadaki moleküller ya da içlerinden geçtikleri maddeler ile temas etme ihtimalleri oldukça yüksektir. Bu nedenle bu parçacıklar küçük boyutlu detektörler yardımı ile tespit edilebilir. Nötrinolar ise herhangi bir madde ile etkileşmeden çok uzun yollar kat edebilirler. Bu düşük etkileşme ihtimalleri de nötrinoları tespit etme şansımızı olukça azaltmaktadır. Bu nedenle nötrinoları tespit etmede kullanılan detektör geometrisi, etkileşim şansını artırmak için oldukça büyük boyutlara ulaşmaktadır” diye konuştu.

Günümüz nükleer reaktörlerinde güç üretiminin fisyon reaksiyonları sonucu ortaya çıktığını, fisyon reaksiyonları sonucu ortaya çıkan uyarılmış çekirdeklerin beta bozunumu yaparak daha kararlı hale geldiğini belirten Saygı, “Bu süre zarfında da ortaya elektronlara ait anti nötrinolar ortaya çıkmaktadır. Bu nötrinolar sistemden enerji çekmelerine rağmen diğer yandan radyoaktif değildirler. Dolayısı ile buradan çıkan nötrinoların herhangi bir güvenlik tehdidi oluşturduğundan bahsedilemez” ifadelerini kullandı.

“Akkuyu’nun bir bilim merkezi olma yolunda potansiyeli de oldukça yüksek”

Nötrinoların başlarda kütlesiz olduğu düşünülürken, atmosferden ve güneşten gelen nötrinolar üzerine yapılan ölçümlerde nötrinoların kütleye sahip oldukları ve farklı kütle değerleri arasında salınım yaptıkları anlaşılmıştır. Bu salınım “theta13” adlı bir parametre ile tanımlanmıştır. Bu parametre yardımı ile nötrinoların nasıl karıştığı ve farklı nötrinoların birbiri ile nasıl ilişkili oldukları nicel olarak betimlenebildiğini anlatan Saygı, “Nükleer reaktör temelli nötrino deneylerinde işte bu theta13 niceliği ölçülebilmektedir. Bu niceliğe benzer başka parametrelerin keşfi, evrenin gizemini anlamamız noktasında yolumuza ışık tutacaktır. Bu tarz hassas ölçümler yapmak, örneğin evrende neden karşıt madde yerine maddenin baskın geldiği gibi bilim dünyasını meşgul eden sorulara cevap bulmaya yardımcı olacaktır. Akkuyu nükleer tesisinin bu noktada ağır sanayide atılımlar yapan Türk devletinin enerji ihtiyacını karşılayacağı gibi aynı zamanda bilimsel sorulara cevap bulabileceğimiz bir bilim merkezi olma yolunda potansiyeli de oldukça yüksektir” dedi.

Nötrinoların temel parçacıklardan biri olduğunu ve bunların iç yapısının henüz tamamen keşfedilmediğini kaydeden Saygı, şöyle devam etti: “Nötrinoları incelemek oldukça zordur. Sadece yerçekimi ve zayıf nükleer etkileşimlere tepki vermektedirler. Zayıf nükleer etkileşimlerin de etkileşim mesafeleri oldukça düşük olduğu için büyük kütlelerin içerisinden oldukça rahat bir şekilde geçip gitmektedirler.”

“Nötrino fiziğine deneysel giriş yapmış oluruz”

Öte yandan, Ankara Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Yücel de Akkuyu NGS’nin faaliyete geçmesinin ardından çevresine kurulacak dedektörler sayesinde temel araştırmalar için yeni nesillerin ufkunun açılacağını vurguladı. Prof. Dr. Yücel, Akkuyu’da 4 reaktörün bulunduğunu belirterek, “Reaktörler faaliyete geçtikten sonra Akkuyu’nun çevresine kurulacak detektörler sayesinde nötrinolarla ilgili incelemeler yapılabilir. Bu sayede Türkiye olarak nötrino fiziğine giriş yapmış oluruz” dedi.

Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi Cern’de nötrinolarla ilgili deneysel çalışmalar yapıldığını hatırlatan Yücel, Türklerin de nötrino tesislerinde, yerinde incelemeler yapabileceklerine ve bunun gelecek nesiller için büyük faydalar sunacağına dikkati çekti.

“Nötrinolar, reaktörün güvenlik ve emniyet kurallarına göre çalıştırılıp çalıştırılmadığının da anlaşılmasını sağlar”

Yücel ayrıca, uzaktan nötrino ölçümlerinin yapılmasının bir reaktörün önceden belirlenmiş güvenlik ve emniyet kurallarına göre çalıştırılıp çalıştırılmadığının da anlaşılmasını sağlayacağını söyledi. Yücel, söz konusu dedektörlerin, nükleer enerjinin barışçıl amaçlarla kullanımını garanti altına alacak teknolojik bir gelişme olacağının ve nükleer emniyet açısından da büyük önem taşıdığının altını çizdi.