CERN'in dünya çapındaki prestijli yarışmasını kazanan yedi Türk liseli, geliştirdikleri özgün parçacık fiziği deneyini İsviçre'de başarıyla tamamladı. "PionIST" adlı ekip, saniyenin trilyonda birinde kaybolan nötr pion parçacığını tespit etmek için dedektörü ikiye bölüp aradan ışın geçiren dahiyane bir yöntem geliştirdi. Türk gençlerinin bilimin merkezindeki bu başarısı uluslararası bilim çevrelerinde büyük yankı uyandırdı.
Liselilerin Büyük Zaferi
Türkiye'den yedi lise öğrencisinin kurduğu PionIST takımı, Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi'nin (CERN) her yıl düzenlediği prestijli Beamline for Schools (Okullar İçin Demet Hattı) yarışmasında dünya birinciliğine ulaştı. Yüzlerce uluslararası okul arasından sıyrılarak zafere koşan ekip, projesini yalnızca kağıt üzerinde bırakmadı; bu yaz Cenevre'ye giderek CERN'ün Proton Sinkrotronu (PS) hızlandırıcısında yer alan T9 demet hattında bizzat deneye dönüştürdü.
Görünmeyen Parçacığın İzinde
Genç araştırmacıların deney konusu temel parçacık fiziğinin en zorlu alanlarından biri olan nötr pion üretimi oldu. Nötr pion parçacığı oluştuktan hemen sonra, saniyenin katrilyonda birinden daha kısa bir sürede iki fotona bozunuyor ve bu nedenle doğrudan görülemiyor. PionIST ekibi, bu gizemli parçacığı doğrudan yakalamak yerine, ortaya saçılan iki fotonun kurşun cam kalorimetrede bıraktığı enerji izlerini ölçerek geriye doğru matematiksel hesaplama yapan bir yöntem kullandı.
Gürültüyü Sıfırlayan Akılcı Çözüm
Deneyi benzersiz kılan ve CERN jürisini etkileyen temel unsur ekibin tasarladığı özgün dedektör mimarisi oldu:
Geleneksel yöntemin engeli: Kalorimetre doğrudan parçacık demetinin önüne konduğunda, yoğun radyasyon ve gürültü aranılan hassas sinyalleri bastırıyordu. İkiye bölünen dedektör: Ekip kalorimetreyi tek parça koymak yerine ortadan ikiye bölerek demet ekseninin sağına ve soluna yerleştirdi. Kritik boşluk: Bloklar arasında bırakılan birkaç santimetrelik boşluk sayesinde ana parçacık demeti dedektöre çarpmadan akıp gitti. Temiz veri: Arka plan gürültüsü tamamen devre dışı bırakılırken, nötr pionun iki yana saçılan fotonları iki ayrı kulede kusursuz bir netlikle kaydedildi.Yapay Zeka ile Veri Avı
İsviçre'deki deney sürecini başarıyla tamamlayan genç fizikçiler, elde edilen devasa veriyi Türkiye'de işlemeye devam ediyor. Takım lideri Ceren Akgün ve arkadaşları, sinyalleri çevresel gürültüden ayrıştırmak ve parçacıkları hatasız sınıflandırmak için makine öğrenmesi algoritmalarından yararlanıyor. Başarılarını geçtiğimiz günlerde ODTÜ Homecoming Bilim Şenliği'nde akademik çevrelerle paylaşan PionIST, Türk gençliğinin temel bilimlerde küresel standartların üzerine çıkabileceğini kanıtladı.
Konuyla İlgili Sık Sorulan Sorular
1. PionIST takımı CERN'de hangi başarıya imza attı?
Türkiye'den 7 lise öğrencisinin oluşturduğu PionIST, dünya çapındaki Beamline for Schools yarışmasını kazanarak Cenevre'deki CERN tesislerinde kendi tasarladıkları parçacık fiziği deneyini hayata geçirdi.
2. Deneyde araştırılan nötr pion neden doğrudan gözlemlenemiyor?
Nötr pion parçacığı oluştuktan sonra olağanüstü kısa bir sürede (yaklaşık 8.4 x 10⁻¹⁷ saniye) iki fotona bozunur; bu nedenle dedektörler parçacığın kendisini değil, saçtığı fotonların kalorimetrede bıraktığı enerji izini yakalayarak varlığını doğrular.
3. PionIST'in geliştirdiği dedektör tasarımının avantajı nedir?
Kalorimetreyi ikiye bölüp ortasında boşluk bırakan ekip, ana demetin dedektöre çarpmadan geçmesini sağlayarak yoğun arka plan gürültüsünü engelledi ve fotonların tertemiz sinyallerle ayrı kulelerde kaydedilmesini sağladı.