CERN Günlükleri - Dönüş

Buraya geldiğim günün hemen ardından yazmışım, tekrar eskisi gibi CERN Günlükleri defeterini açmak için, fakat belli ki dikiş tutmamış; 10 ay sonra ancak dönerken kapanış yazısı ile bari bağlayalım. Iyisiyle, kötüsüyle, virüsüyle geçen on ayın sonunda eşyalarımı toplamış, yarını sabırsızlıkla beklerken karalıyorum bu yazıları. Oturup şunu yaptım, bunu yaptım, harika geçti falan demeyeceğim çünkü aslında hiç de hiçbirisi gibi geçmedi. Bir taraftan güzel ilerleyen şeyler, sonuca var projeler varken bir taraftan doktoradan vazgeçmeye kadar getiren süreçler, dünyayı durma noktasına getiren virüs, aylarca evden çıkamama ve bir Allah'ın kuluyla görüşmeme halleri...

Bu yazı, şu ana kadar hiç yazmadığım "Sevgili günlük" tarzından bir yazı olmaya doğru hızla ilerlemeden, burada ATLAS deneyindeki grubumla yaptığım işlerden çıkardığım bir dersi paylaşmak istiyorum aslında. Yıllardır peşinde koştuğum fakat bir türlü elde edemediğim çok önemli bir şey varmış halbuki bir şeyleri başarabilmeyi, bir işi "oldu bu iş" demeyi sağlayan; o da: "geri dönüş" - feedback. Ne iş yapıyorsanız yapın, o konuda size kimse geri dönüş vermiyorsa, ya da kendi kendinize geri dönüş almanın yollarını olusturmadıysaniz o işte ilerlemek mümkün değil, bana kalırsa. Birçok makale okudum, yüzlerce satır kod yazdım, onlarca sunum yaptım, birçok konuşma verdim burada olduğum sürece; her attığım adımda ilerledigimi hissetmemi sağlayan karşımdakilerin bana verdikleri olumlu/olumsuz geri dönüştü...

Günün sonunda, önümüzdeki yıldan itibaren ATLAS'da kullanılmak üzere geliştirdiğim yeni algoritma, ATLAS'da yayınlanan makalelerde artık katkı verenler arasında adımın geçiyor olmasının getirdiği mutluluk ve aldığım geri dönüşlerle daha da iyisini yapabilirim özgüveni ile geri dönüyorum Türkiye'ye. Bakalım göreceğiz...

İnsanlık için küçük benim için devasa bir adım

CERN Günlükleri: Yine, Yeni Baştan

CERN'e düzenli olarak gidiş gelişlerimin başlangıcından üç yıldan biraz daha fazla geçmiş; bunu ilk geldiğim zamanların heyecanıyla GökGünce'de iki ay boyunca tuttuğum 'CERN Günlükleri' yazılarından teyit ettim. Şimdi tekrar yaklaşık 4 ay boyunca burada olduğuma göre, eski alışkanlıkları devam ettirmek üzere günlüklere tekrar başlamaya karar verdim.

Blogda geçmişteki gelişlerime dair yazdıklarım, yüksek lisans çalışmalarım çerçevesinde çoğunluğu CAST deneyi etrafında dönen yazılardı. Yüksek lisans bitti, ardından doktoraya başladım ve yaptığım işlerin de odağı CAST'tan büyük hadron çarpıştırıcısı LHC'deki büyük deneylerden ATLAS'a doğru kaydı. Y. Lisansım sırasında da daha çok temel servis görevlerine destek vermek adına ATLAS'da ufak işler yapıyor olsam da, şu anda kendimi tamamen ATLAS deneyi çalışanı olarak görmeye başladım diyebilirim.

Deneyde Boğaziçi Grubu olarak sorumluluğumuzda olan bir alt dedektörün - Transition Radiation Tracker (TRT)- yazılım geliştirme çalışmalarına destek veriyoruz. Ekibimiz, LHC'nin çalıştığı zamanlarda, TRT'nin aldığı verilerin belirli kriterleri göz önüne alarak 'veri kalitesinin gözlenmesi'nden sorumlu. Bu çalışmaların yanında, benim asıl çalışmam dedektörün 2021'de tekrar çalışmaya başladığında devreye alınacak yazılımının geliştirmesi üzerine. Halihazırda LHC çeşitli geliştirmeler, değişiklikler ve tamirler için 'Long Shutdown' dediğimiz uzun bir ara vermiş durumda. Sanılanın aksine, fizikçiler ve mühendisler bu arada bir sonraki aşama için hızlandırıcı ve dedektörleri hazır hale getirmek için zamanla yarışıyorlar. Geçtiğimiz yıldan beri TRT'de, üzerinde çalıştığım 'Parçacık Tanımlama' yazılımının geliştirilmesi de bunun bir parçası. Çeşitli yapay öğrenme ve derin öğrenme yöntemleri kullanarak mevcut sistemi iyileştirmeye ve performansını arttırmaya çalışıyoruz kısacası; ileriki yazılarda bu konuya detaylıca değineceğim. Bu çalışma için CERN'ün sağladığı maddi fonla dört ay boyunca Cenevre'de olacağım ve geliştirdiğimiz yazılımın dedektöre entegre edilip büyük ölçekli testlerinin yapılmasında rol alacağım. Önümde epey iş var fakat ATLAS'a böylesi bir somut katkı için epey heyecanlıyım!

Geçmişte birkaç haftalık eğitim, konferans ve toplantılar için gdiş gelişlerimden farklı olarak uzun dönemli kalışım için kendime Fransa tarafında epey güzel bir ev ayarlama fırsatım oldu (CERN tam İsviçre-Fransa sınırında yer alıyor ve buraya gelen çoğu kişi hayatın daha ucuz olması nedeniyle Fransa'da kalıp her sabah İsviçre'ye işine gidiyor). Hemen sınırdaki St. Genis kasabasında, geçmişte geldiğim zamanlarda  sürekli kıyısında yürüyüş yaptığım küçük nehrin hemen dibinde, büyük bir bahçenin ortasında, epey zevkli bir şekilde döşenmiş güzel bir ev buldum; bu sefer epey şanslıydım açıkçası! Solda bu dört ay boyunca yürüyüş/koşu parkurum olacak güzel patikanın bir fotoğrafı bulunuyor.


İlk birkaç günü bulunduğum yere/eve alışmak, ufak ufak çalışma moduna girmek ve önümüzdeki günler için plan yapmak için kullanıp yarın itibariyle yeni "mesaiye" başlayacağım. Birçok toplantı, konferans ve tartışma ile geçecek ayları şimdiden sabırsızlıkla bekliyorum!

ESIPAP Günlükleri - Karlı bir İkinci Hafta

Fransa'da ESI (European Scientific Institute)'nin düzenlediği ESIPAP dedektör okulundaki ikinci haftayı da tamamladık (önceki iki yazı için: I - II). Geçen haftaki ısınma turlarından sonra bu hafta birçok konuda artık yavaş yavaş detaylara inmeye ve CERN ile ortak hazırlanmış pratik laboratuvar deneylerini yapmaya başladık. Normalde ortalama bir hafta süren okullara alışık olduğumdan, aynı konseptte bir ortamda iki hafta boyunca sabahtan akşama kadar derse girip çıkmak epey yormaya başladı; fakat derslerin içeriği, kalitesi ve böylesi bir fırsatı bir daha  kim bilir ne zaman yakalayacağım gerçeği yorgunluğumu fazlasıyla unutturuyor...

Haftanın ilk gününe 'Deneysel Asroparçacık Fiziği' dersi ile başladık. Astrofizik ve parçacık fiziğinin birçok yönden kesiştiği bu alan özellikle, galaksi içinde veya dışında birçok farklı kaynakta üretilip hızlandırılarak Dünya'ya ulaşan 'kozmik ışınlar'la ilgileniyor. İnsan yapımı hızlandırıcılarda ulaşabileceğimiz enerjilerin birkaç milyar katına kadar çıkabilen enerjilerdeki bu parçacıkların büyük bir kısmını protonlar oluşturuyor. Bu yüksek enerjili parçacıklar Dünya'ya ulaştığında atmoferdeki moleküllerle etkileşip çoğunlukla mezon ailesinden pion adını verdiğimiz parçacıkları üretiyorlar. Bu parçacıkların bir kısmı yüksek enerjili foton yayacak şekilde bozunup atmosferde önüne gelen başka atom ve molekülleri uyarmaya devam ediyor; diğer kısmı ise bozunarak yeryüzünde tespit edebildiğimiz elektronla kütlesi dışında çok benzer özelliklere sahip muon parçacıklarını oluşturuyorlar. Bahsi geçen olayların nispeten düşük enerjili olanları o kadar sık gerçekleşiyor ki, örneğin avucunuzu açtığınızda 1cm²'lik bir bölgeden dakikada ortalama 1 muon geçiyor fakat bu parçacıklar vücudumuzdaki maddelerle çok zayıf etkileştiğinden hiç etkilenmeden geçip gidiyorlar. Bu derste de özellikle bu parçacıkların olası oluşum bölgeleri ve özellikle bahsi geçen müthiş enerjilere ulaşma mekanizmaları üzerinde duruldu. Lisansta astrofizik konularına kafa yorarken bu konularla ilgili Korsika'da bir okula katılmıştım; her ne kadar o zamanlardan beri konuya epey uzak kalmış olsam da hala 'kulak dolgunluğum' olan konular sunumlar boyunca beni fazlasıyla idare etti. Buradaki derslerin en güzel kısmı, hemen teorik dersin ardından yapılan uygulamalar. Bunun için de dersi veren hocanın kendisinin çalıştığı Arjantinde'ki kozmik ışın deneyi Pierre Auger deneyinden bir senaryo üzerine hazırlanmış bir uygulama yaptık. Bize verilen problemleri tahtada çözüp bir protonun atmosferde başlatacağı parçacık selinin nasıl gelişeceğini ve nasıl bir dedektörle hangi hassasiyetle ölçebileceğimizi hesapladık.

Dünya'ya ulaşan kozmik ışınları oluşturan protonların atmosferle etkileşerek oluşturdukları ve yol boyunca bozunmaları ile oluşan parçacıklar şematik olarak gösterilmiş.

Haftanın ikinci dersi 'Parçacıkların Madde ile Etkileşimi' dersiydi; dersi ATLAS deneyinde benim de çalıştığım sinyal analiz kanalının (diboson) ATLAS koordinatörü Lucia di Ciaccio detaylı ve incelikle hazırladığı slaytlarla anlattı. Dedektörlerde parçacıkları gözlemenin en temel prensibini gözlemek istediğiniz parçacığın bir şekilde dedektör materyali ile etkilişime geçmesi oluşturuyor. Bu etkileşim farklı parçacıklar için farklı enerjilerde ve farklı materyallerde farklı farklı oluyor. Örneğin bir foton silikon bir dedektöre girdiğinde eğer düşük enerjiliyse etrafındaki atomları iyonize ederek (elektronlarını koparıp), orta büyüklükte enerjiye sahipse etraftaki elektronlara 'çarpıp' momentum aktaracağı Compton saçılması ile, eğer yüksek enerjiye sahipse etraftaki çekirdeklerin elektrik alanında bir elektron-pozitron çifti oluşturarak ilerliyor. Bu süreçlerin her birinin fiziği farklı farklı ve bu süreçleri etkili bir şekilde tespit etmek için de farklı yöntemler kullanılıyor. Bu konunun 'baş ucu denklemlerinden' biri Bethe-Bloch denklemi ile dersin uygulama oturumunda birçok problem çözüp, farklı farklı enerjilerdeki parçacıkları hangi yöntemlerle ve hangi hassasiyetle tespit edebileceğimizi tartıştık.

Farklı momentumlardaki muon parçacıklarının bakır bir materyalden geçerken birim uzunlukta bıraktıkları enerjiyi gösteren Bethe-Bloch eğrisi. Farklı enerjiler için farklı farklı mekanizmalar baskın olduğundan her momentum aralığı için farklı tespit etme yöntemleri düşünmek gerekebiliyor.

Haftanın üçüncü gününün tamamı, geçen dönem Boğaziçi'nde bir grup y.lisans/doktora öğrencisi grubu olarak aldığımız 'Tracking' dersinde aylarca kafa yorduğum ve ATLAS deneyinde de TRT dedektöründeki işler sebebiyle bir şekilde içinde olduğum 'Parçacık İzleme' yani 'Tracking' konusuna ayrılmıştı. Strasbourg Üniversitesi'nden gelen ve Japonya'daki Belle-II deneyinde çalışan Jérôme Baudot'nun verdiği ders benim için çoğu bildiğim şeyin tekrarı olsa da dönem boyunca çözmeye çalıştığımız problemde takıldığımız noktalar için bir çok fikir verdi. Bahsi geçen problem, hızlandırıcılarda çarpışma sonucu ortaya çıkan yüklü parçacıkların, dedektör içinde manyetik alanlar ve iç içe geçmiş birçok dedektör katmanı kullanarak yolunu takip edip, momentumunu hesaplayabilmek. 25 nanosaniyede bir, ortalama 50-60 çarpışma olduğunu [bu, saniyede ortalama 200 milyon çarpışmaya denk geliyor] ve her bir çarpışmadan 100'lerce yüklü parçacık çıktığını ve bunların her birinin dedektör içinde onlarca iz bıraktığını düşünürseniz, böyle bir ortamda iz sürmenin ne kadar zor olabileceğini hayal edebilirsiniz. Bu durum, 2026'da devreye girecek LHC'nin 'upgrade' edilmiş hali olan High-Luminosity LHC (HL-LHC)'de her 25 nanosaniyede 200'lere kadar çıkacak çarpışma sayısı ile çok ciddi bir problem oluşturmaya aday. Böylesi bir yoğunluğa karşı dedektör seviyesinde getirilen çözümlerin yanında özellikle parçacıkların izlerini oluşturmak için kullanılan algoritmalar konusunda da çok ciddi iyileştirmelere ihtiyaç duyulacak. Bu problemlerin çözümünü derin öğrenme gibi ileri istatistiksel yöntemlerle arayan birçok grup var ama henüz tatmin edici bir sonuç alabilen yok.

HL-LHC ile birlikte her demet kesişiminde artacak ortalama çarpışma sayısı ile bir çarpışmada ATLAS dedektörünün iç kısmında oluşacak yüzbinlerce izin simulasyonu. Bu izlerden yola çıkarak parçacıkların yollarının oluşturulması gerekiyor.

Bu haftaki ortak seminerde gelecekteki birçok hızlandırıcıda kullanılması muhtemelen bir teknoloji olan Lazer-Plazma hızlandırıcıları konu edinen bir konuşma vardı (Novel High Gradient Particle Accelerators). Almanya'nın hızlandırıcı araştırma merkezi DESY'den gelen bir araştırmacı, plazma halinde ortamdan geçen yüsek enerjili bir parçacığın etkisiyle, etkili bir şekilde parçacıkları daha küçük boyutta hızlandırıcılar kullanarak nasıl hızlandırdıklarından bahsetti. Bu teknolojinin prensipleri 70'lerde ortaya atılmış olsa da birçok zorluklar nedeniyle ancak yeni yeni uygulamaya konmuş durumda ve gelecek için de epey gelişmeler vaad ediyor.

Bu haftanın en vurucu kısmı ise perşembe günü grup olarak CERN'de bizim için özel olarak hazırlanmış labaratuarlarda, LHC ve gelecek birçok hızlandırıcının farklı yükseltme projelerinde çalışan kişilerin yönlendirmesiyle gerçekleştirdiğimiz deney uygulamalarıydı. Dörder kişilik gruplar olarak program boyunca toplamda yapacağımız 3 deneyin ikisini bu hafta gerçekleştirdik. Bizim bu haftaki deneylerimiz biri yeni nesil silikon temelli, özellikle ışığa hassas Silicon Photomultiplier (SiPM) dedektörler ve diğeri günümüzdeki parçacık fiziği dedektörlerinde özellikle muon'ların tespit edilmesinde (ve daha birçok konuda) kullanılan Resistive Plate Chamber (RPC) gaz dedektörleri üzerineydi. Detaylı bir şekilde hazırlanmış 'deney föylerimizle' deneyi yapacağımız labaratuarları bulup, bizim için hazırlanmış düzenekler üzerinde çalıştık, dedektörlerin karakteristik ölçümlerini aldık, çalışma mekanizmalarını bizzat üzerlerinde çalışarak öğrendik. Yaptığımız deneyleri başka bir yazıda etraflıca anlatmayı düşündüğümden çok detaylandırmayacağım ama bu deneylerle yaşadığım deneyimin bana nasıl hissettirdiğine kısaca değinmek istiyorum. Bir hafta öncesinde derslerde teorisini görüp, hemen ardından birçok gerçekçi deney senaryolarında nasıl davranacaklarının sorularını çözüp, sonrasında bu teknolojilerin harıl harıl test edilip, geliştirildiği yerde, yıllarını bu işlere adamış insanlardan bizzat öğrenmek yaklaşık 20 yılı geçen eğitim hayatımda sanırım geldiğim en uç nokta. Bu hissin özgünlüğünü bozmamak adına 'bizde neden böyle olmadığına' falan hiç girmek istemiyorum; kısacası fazlasıyla tatmin edici bir histi.

CERN'de yaptığımız iki deneyin düzenekleri: RPC (solda), silicon photomultiplier (sağda)

Bunun dışında bu hafta boyunca İsviçre'nin tipik kış görüntülerini teyit edercesine hafta boyunca sürekli kar yağdı. Her ne kadar dolu program nedeniyle her gün ancak camdan izleyebilsek de İstanbul'da hasret kaldığım beyaz renge fazlasıyla alıştım bile... Önümüzdeki hafta okuldaki son haftam; program, hızlandırıcı deneylerindeki temel dedektör sistemleri olan kalorimetre ve muon dedektörleri ile devam edecek. Önümüzdeki hafta itibariyle de artık yavaş yavaş veri analizi konularına girmeye başlayacağız. Her zamanki gibi iple çekiyorum...

ESIPAP Günlükleri: Bir Ay Dedektör Fiziği!

Dönem sonuyla gelen sömestr tatilleri öğrenciyken bir aya yakın dersler ve sınavlardan uzak geçirilen, stresten uzak, gezip tozulan zamanlarken bu dönemler doktora ve daha sonrasında bambaşka bir boyut kazanıyor. Dönem araları, dönem boyunca bölümdeki derslerin sorumluluklarını bitirip tatilden ziyade bu sefer kendi çalışmak istediğin konulara ayırdığın bir zaman olup çıkıyor. Bu kış tatilini de kendimce 'değerlendirmek' adına bir ay boyunca Cenevre bölgesinde ESIPAP (European School of Instrumentationin Particle & Astroparticle Physics) adlı bir okula katılıyorum.

CERN ve Gronoble'daki enstitütü/üniversitelerin katkısıyla her yıl düzenlenen üç okuldan biri ESIPAP ve parçacık fiziğinde dedektörler konusunda toplamda 8 haftalık bir program sunuyor. Dörder haftalık iki dersten oluşan okulda birçoğu CERN ve ilişkili deneylerden gelen uzmanların verdiği dersler ve her hafta bir gün CERN'de sabahtan akşama bu okul için hazırlanmış labaratuar deneyleri ile epey kapsamlı bir program yürütülüyor. Yaklaşık 16 kişilik bir katılımcı grubu ile düzenlenen okul konuyla ilgilenen ve dünyanın çeşitli yerlerinden gelen yüksek lisans ve doktora öğrencilerine açık. Geçtiğimiz senelerde yüksek lisansken başvurup kabul almıştım fakat sonrasında yaşanan bir aksaklıkla iptal etmek zorunda kalmıştım. Bu yılki tekrar başvuruma yine olumlu cevap alınca bu kaçırılmaz fırsatı değerlendirmeye karar verdim.

Dedektör fiziği deneysel parçacık fizikçisi içim olmazssa olmaz bir konu. Dönüp dolaşıp sadece veri analizi yapıyor olsanız bile uğraştığınız tüm fizik nesneleri (elektron, foton muon vb.) hakkındaki bilgilerin tümü parçacıkların dedektör ile etkileşimi ile elde ediliyor. Bu etkileşimin detayları, analizinizde kullandığınız bir çok yöntemi ve kararı etkileyebiliyor. Sadece bu açıdan dahi en temel seviyede bilinmesi gerekirken özellikle bir takım deneyler için dedektör geliştirme konusunda çalışmaya niyetliyseniz bu konu hayati bir önem taşıyor. Kendi çalışmalarımda henüz doğrudan dedektör üzerine işler yapmıyor olsam da yakın gelecekte bu alanda biraz ellerimi kirletmeye niyetliyim; dolayısıyla bu kapsamlı kurs benim için eşi bulunmaz bir fırsat sağlıyor.

Okulun ilk haftası deneysel parçacık fiziği ve kozmoloji üzerine genel derslerle başlayıp, ikinci haftasında sırasıyla parçacıkların madde ile etkileşimi, enerji ölçümlerinde kullanılan kalorimetre, parçacık izlerinden yola çıkarak birçok ölçümün yapıldığı 'iz sürme' (tracking), yapay öğrenme gibi istatistiksel yöntemler ele alınıp son hafta simülasyon programları ve temel programlamaya ayırılmış. Benim katılamayacağım ikinci ayki kısımda ise biraz daha yeni teknolojiler ve uygulamalar odaklı dersler olacak (Detaylı program ve materyaller için Indico sayfasına göz atabilirsiniz) .

Cenevre'nin dış bölgelerinde, Fransa tarafındaki ESI (European Scientific Institute) enstitüsü okula ev sahipliği yapıyor.

Bu tip dersleri Türkiye'de bulmak neredeyse imkansız olduğundan (ve dolayısıyla birçok konuda olduğu gibi 'uzmanlaşma' mümkün olmadığından) ancak bu tip okulları kovalayarak bir şeyler öğrenilebiliyor, özellikle doktora seviyesinde. Neyseki bu tarz okullarak yüksek motivasyonlu öğrenciler için masrafların hiç olmazsa bir kısmını karşılayarak bunu bizim için mümkün kılıyor. Önümüzdeki dört hafta için epey heyecanlıyım. Dersler hakkında genel bilgileri geçmişte tuttuğum CERN Günlükleri'ne benzer bir şekilde ESIPAP Günlükleri olarak tutmaya niyetliyim. Bu yazı da serinin ilk yazısı olsun.

LHC sonrası için yeni hızlandırıcı planları

CERN'de 2008 yılından beri çalışmaya devam eden Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (Large Hadron Collider - LHC) kurulumu sırasında büyük hedefler konmuştu: Standart Model'in en önemli yapı taşlarından biri olan Higgs parçacığını üretip özelliklerini detaylıca araştırma ve varsa Standart Model ötesi fiziğe dair bulgular elde etme. Higgs'in keşfiyle birlikte hedefin ilk kısmı tutturuldu, ikinci kısmı üzerinde ise çalışmalar hararetli bir şekilde devam ediyor, üçüncüsü konusunda ise umutlar muhtemelen 'bir sonraki bahara' yani yeni hızlandırıcılara kaldı. LHC ölçeğinde milyar dolarlık projelere bir akşamda karar verilmediğinden bir ancak 2040'larda çalışmaya başlayacak bir sonraki hızlandırıcı için öneriler artık tasarım aşamasına geldiler.

Bunlardan en önde geleni CERN ve diğer uluslararası ortakların bir araya gelip kurmayı planladıkları Future Circular Collider (FCC); mevcut LHC tünelinin (27 km) üç katı büyüklükte (100 km) yeni bir dairesel tünel kazılıp yaklaşık 10 milyar dolarlık yatırım ile yeni bir hızlandırıcı inşa edilmek isteniyor.

İsviçre-Fransa sınırında Cenevre şehrindeki LHC ve önerilen FCC hızlandırıcıları haritada karşılaştırmalı olarak gösteriliyor. (Kaynak: CERN)

İlk aşamada elektron ve karşı parçacığı olan pozitronları çarpıştıracak olan FCC'nin yaklaşık 365 GeV enerjiye ulaşması planlanıyor (1 GeV = 1 protonun saf kütlesinin enerji karşılığı olarak düşünülebilir). Bu enerji ile çarpıştırıcının elektron-pozitron çarpıştırıcı olması sebebiyle fiziksel olarak nispeten 'temiz' bir ortamda analiz yapılacağı göze alınarak öncelikli olarak LHC ve öncesindeki hızlandırıcıların keşfettikleri parçacıkların kütle ve diğer birçok özelliklerini hassas bir şekilde ölçülmesi hedefleniyor.  Sonrasında, hızlandırıcıda yapılacak bir takım değişikliklerle aynı tünel bu sefer 100 TeV (1 TeV = 1000 GeV) enerjiye kadar çıkabilecek, LHC gibi çok daha zengin fizik senaryolarının (örneğin yeni parçacıklar vb.) incelenebileceği proton-proton çarpıştırıcısına dönüştürülmesi planlanıyor. CERN ve uluslararası ortaklarının hazırladığı ve geçen günlerde yayınlanan kapsamlı teknik rapor (ve alttaki video) epey ses getirmiş durumda.



FCC önerisi deneysel parçacık fiziği alanında gelecek için tek öneri değil elbette. Dünyanın birçok farklı yerinde, birbirine paralel olarak farklı hızlandırıcı önerileri çalışan gruplar var. FCC'ye rakip olarak Çin'in gündeminde olan Circular Electron Positron Collider (CEPC), FCC ile aynı prensipte (fakat biraz daha düşük maliyetle), 50 km'lik bir tünelde 240 GeV enerjili bir hızlandırıcı önerisi, deneysel parçacık fiziği konusunda yakın gelecekte dengelerin birçok konuda olduğu gibi Çin'e kayabileceğinin bir işareti. Bunların dışında bir de dairesel hızlandırıcılar yerine Doğrusal Hızlandırıcı önerileri de var (aradaki fark için güzel bir video açıklama). Bu tip hızlandırıcılar diğerlerine göre biraz daha az maliyetliler fakat nispeten daha düşük enerjilerde çalışıyorlar. CERN'ün öncülük ettiği Compact Linear Collider (CLIC)'da yakın zamanda yeni bir teknik rapor yayınladı fakat görüldüğü kadarıyla bu proje biraz FCC'nin gölgesinde kalıyor. CLIC'e paralel, Japon'ların epey yol kat ettikleri doğrusal hızlandırıcı projesi International Linear Collider (ILC)'de yakın zamanda Japon hükümetinin maliyet açısından desteklemek konusunda tereddütte olduğu bir pozisyonda, ilerleme kararı Mart ayında netlik kazanacak.

Kısacası hızlandırıcılar konusunda son durum şu: Eğer Çin CEPC'i yapmaya karar verirse (ki şimdilik epey istekli görünüyor), CERN aynı tasarımda bir hızlandırıcı yerine doğrusal hızlandırıcı olarak CLIC'e yönelebilir. Japonya ILC için yeşil ışık yakarsa (ki şu anda biraz meçhul) CERN'ün geleceği için yeni bir yol haritası çizmesi gerekecek. Her halükarda onaylanmaları durumunda 2040'larda devasa hızlandırıcılarla, fiziğin büyük problemlerini çözmek için araştırmalara devam edeceğiz gibi duruyor.

Detaylar için:

• CERN'ün FCC konusunda yayınladığı basın bülteni
• FCC konsept tasarım raporu (Conceptual Design Report)
• FCC hakkında Fermilab'ın hazırladığı açıklayıcı, güzel bir video
• Dairesel ve doğrusal hızlandırıcıları karşılaştıran Fermilab'ın hazırladığı bir video

2018: Uzun bir yılın ardından...

Geride kalan uzun, yorucu bir yıl ve önümüzde 'bilinmezliklerle' dolu yeni bir yıl... Yeni yıl öncesi 2018'i akademik ve kişisel açıdan değerlendirdiğim kısa kısa notlar paylaşmak istedim blogda. Böylece uzun bir yıl boyunca öğrenip biriktirdiklerimi gözden geçirip, yeni yılda beni bekleyenleri daha 'açık' görebilmeyi umarak başlayalım.

• Öncelikle akademik mevzular... 2018'e damgasını vuran şeyler benim için doktoraya başlamamla birlikte ufak tefek dersler alıp, yavaş yavaş araştırma için ilk adımları atıyor olmamdı. Bu anlamda yönümü parçacık astrofiziğinden artık tamamen LHC'de ATLAS deneyinde parçacık fiziğine çevirdim. Taa 2008 yılında blogun ismine kazınmış olan en büyüklerin fiziği yani 'gökyüzü' ile ilişkili maceram, (muhtemelen uzun bir süreliğine) en küçüklerin fiziği yani deneysel parçacık fiziğine dönüşmüş oldu. 

• Bu dönüşümle birlikte her ne kadar ucundan, kıyısından aşina olsam da 'çarpıştırıcı fiziği' temelinde parçacık fiziğini hem teorik hem de deneysel olarak öğrenmek adına kolları sıvadım. Bunun için önümdeki en büyük engel parçacık fiziğinin temelinde yatan Kuantum Alan Teorisi (QFT - Quantum Field Theory)'ne dalıp, hayatta kalmaya çalışmaktı. Dönemin başından itibaren çoğu zaman kendi başıma kitaplarla, aynı zamanda Boğaziçi Fizik'te Umut Gürsoy'un, İTÜ Fizik'te Mehmet Özkan'ın QFT dersiyle ve yazın Mimar Sinan Fizik'teki hocaların düzenledikleri Kuantum Alan Kuramı yaz okulu ile konuya 'giriş' yapma fırsatım oldu. Temel Kuantum Elektrodinamik hesaplarını yapar noktaya gelip şimdilik şöyle bir nefes almaya yüzeye çıktım; yeni yılla birlikte Elektro-Zayıf Etkileşimler ve Kuantum Kromodinamiği özelinde derinlere dalmayı umuyorum, bakalım.

• Bunun paralelinde parçacık fiziği ile ilgili çarpışma tesir kesitleri, beklenen olay sayıları gibi bir takım temel hesaplamaları yapmak için QFT'nin karanlık dehlizlerine dalmadan (relativistik kuantum mekaniği ve özel görelilik bilgisi ile) pratik kazanmak adına bu yıl keşfettiğim müthiş kitap Mark Thomson'un 'Modern Particle Physics' kitabı bu alana giren yeni yetme bir fizikçi olarak bana epey bir ivme kazandırdı. 

• İki dönem boyunca Boğaziçi Fizik'te danışmanın Erkcan Özcan'ın açtığı 'Monte Carlo Event Generators' ve 'Tracking in Particle Physics' doktora dersleri ile, dersi alan y. lisans/doktora öğrencileri ile birlikte her hafta bir araya gelip parçacık fiziği özelinde pratik problemler çözüp simülasyon ve analiz konusunda pratik yapma fırsatı edindim. Dersler boyunca yaptığımız tartışmalardan epey şey öğrendim; her haftaki görevlerimiz için hazırladığımız programlar ve analizler ilerleyen aşamalarda kendi analizime başlayacağım dönemler için çok iyi temel oluşturdular.

• Parçacık fiziği işlerine girişmişken, epey şans eseri, grubumuzun da destek verdiği ATLAS deneyindeki TRT (Transition rAdiation Tracker) dedekötüründe yeni bir projeye dahil olma fırsatı edindim. ATLAS deneyindeki doktora öğrencilerinin, deney tarafından yayınlanan makalelerde yazarlık hakkı kazanabilmesi için yapması gereken ortalama bir yıllık Qualification Task'im böylece başlamış oldu. Üstelik proje dedektörün parçacık tanımlandırma yazılımını yapay öğrenme (machine learning) yöntemleri kullanarak iyileştirmek üzerine. Haziran aynında başlayan projede epey bir ilerleme kaydedip, yakın zamanda epey iyi performans sonuçları veren LSTM temelli bir çözüm önerisi geliştirdim. Yeni yılla birlikte altı ay boyunca bunu geliştirip son halini vermeye çalışacağım.

• Yıl sonuna doğru tüm yıl boyunca hazırlıklarımızın karşılığı olarak doktora tezime doğru gidecek olan vektör bozonların etkileşimleri konusunda ilk araştırma adımları atmaya başladık danışmanımla. Henüz sinyal ve arkaplan sinyallerini üretme aşamasında olsak da projenin parçası olduğu uluslararası COST VBS (Vector Boson Scattering) ağı ile etkileşmeye başladık, Şubat'ta ilk eğitimlere katılıyor olacağız. Yeni yılda günlerimi en çok doldurması muhtemelen iş bu olacak gibi duruyor. Sabırsızlıkla bekliyorum.

• Bu yıl konferanslar ve yaz okulları açısından epey verimli geçti, neredeyse leyleği havada gördüm diyebilirim. İlk olarak Nisan'da İtalya'da içinde bulunduğumuz COST - Vector Boson Scattering projesi kapsamında düzenlenen 'First Electroweak Symmetry Breaking Spring School' yaz okulu, Haziran başında CERN'de TRT dedektörünün dönemlik toplantısı TRT Days, Temmuz sonu yine İtalya'da 'Monte Carlo Event Generators Summer School', Eylül başı Mimar Sinan Fizik Bölümünün İstanbul'da düzenlediği 'Kuantum Alan Kuramı Yaz Okulu' ve son olarak Ekim'de Bosna-Hersek'de 'Sarajevo School of High Energy Physics'. Her biri birbirinden zengin ve dolu dolu geçen bu okullardan gerek teorik gerekse de pratik çok şey öğrendim. Kendi başıma ya da derslerde öğrendiğim birçok şeyi benimle aynı motivasyona sahip doktora öğrencileri ile tartışma fırsatı edindim. Bu okulların herbirisinin organizasyonları tarafından masraflarımın karşılanmış olması ise cabası. 2019'da da olabildiğinde bu tip okullara katılmayı hedefliyorum. 

• Sonbahar dönemi itibariyle Boğaziçi'nde Fizik Bölümü'ndeki deneysel parçacık fiziği grubu altında düzenli olarak 'Experimental High Energy Journal Club' okuma grubu başlatıık ve her hafta arXiv'den yeni yayınlanmış ilginç makaleleri bir araya gelip okumaya, tartışma başladık. Bir dönem boyunca yedi makale okuduk; bunu önümüzdeki yılda da sürdürmeyi planlıyoruz. Okuduğumuz makalelerin bir kısmını özetleyen yazılar kaleme aldım bu arada. (Bu tip işler için 'Standart Model' adında yeni bir blog açmıştım fakat dağılmaktansa artık tüm yazıları GökGünce üzerinden paylaşmaya niyetliyim.)

• Bölümde bu dönem dördüncü sınıflara yönelik 'Statistical Mechanics' dersinin uygulamalarını verdim. Geçen senelerde verdiğim Thermal Properties of Matter dersinin devamı niteliğinde olan bu 'core' ders için epey bir enerji harcamam gerekti her hafta ama özellikle önümüzdeki yıl gireceğim yeterlilik sınavı için benim için de iyi bir alıştırma oldu.

• Biraz da kişisel... Doktora temposu ve bölümdeki asistanlık işleri okul dışında neredeyse başka hiçbir şey için zaman bırakmadı yıl boyunca. Bu da kaçınılmaz olarak haftasonları dahil tatillerde, akşamları herkes 'sosyalleşirken' ofiste çalışma şeklinde yansıdı bana. Haftasonları ufak tefek doğa yürüyüşleri ve bazı akşamlar elime aldığım birkaç kitap dışında beni avutacak epey az şey oldu. Bunu biraz olsun dönüştürme konusunda inisiyatif almam gerektiğinin farkına varmamı sağladı; yeni yılda gerçekleştirip gerçekleştiremeyeceğim ise muamma...

• Yıl içerisindeki yoğunluktan ötürü uzun bir süre 'sosyal medya' ve türevlerine uzun bir ara verdim ve bunu yapmak epey iyi hissettirdi. Üç ay boyunca Twitter'ı takip etmeden de yaşayabileceğimi(!) görüp bunu farklı ölçeklerde devam ettirme kararı aldım.

• 2019 yılının başında ise önümüzdeki Ocak ayında CERN ile ortak ESIPAP adlı bir dedektör kış okuluna katılacağım Cenevre'de bir ay boyunca. Parçacık fiziğinde kullanılan dedektör teknolojilerini teorik ve pratik olarak ele alacakları bu okulda 'ellerimi kirletmek' için epey heyecanlıyım; okulu detaylı bir şekilde buradan da paylaşmaya niyetliyim. Ardından Şubat'ta Slovenya'da COST projesinin yazılım eğitimi var bir hafta boyunca, Machine Learning ve Monte Carlo araçları üzerine; araştırmam için epey işlevsel olacak gibi görünüyor.

Yeni yılla birlikte blogda muhtemelen daha fazla parçacık fiziği yazıları ve doktora işlerimin yansımalarını göreceksiniz. Doktora ile birlikte işler epey bir dönüştü ve 2018 ile birlikte zorlu bir süreçte de olsa rayına oturdu gibi. Gerisi 2019 ile birlikte daha da fazla çalışıp "keyfini çıkarmaya" kalıyor.

Herkese iyi yıllar!

'Monte Carlo Event Generators' Okulundan İzlenimler

Her yazıya 'uzun zamandan sonra' başlangıcı yapmak yerine doğrudan konuya girsem daha iyi olacak gibi; geçen yıl Boğaziçi Fizik'te doktoraya başlamamla birlikte çalıştığım konular ve ilgilendiğim problemler de biraz farklılaştı. Astrofizik ve parçacık fiziğinin kesişimi olan 'parçacık astrofiziği'nden astro kısmını tamamen atarak sadece parçacık fiziği kısmıyla yola devam etme kararı aldım; böylece CERN'de LHC (Large Hadron Collider) deneyine ve analizimde de tamamen LHC fiziğine yönelmiş oldum. Bu vesileyle de geçen hafta İtalya'da katıldığım bir okuldan söz açmak ve biraz parçacık fiziği konuşmak istedim.

Parçacık hızlandırıcılarda atom altı parçacıkların temel işleyişini incelerken öncelikle uzun yıllar boyunca geliştirilmiş teorik modellerden ve onların öngörülerinden yararlanırız. Standart Model olarak bildiğimiz ve detayları hemen hemen 80'lere gelindiğinde büyük ölçüde tamamlanmış olan, tahminleri LHC dahil tüm parçacık fiziği deneylerinde doğrulanan bir model bize belirli bir enerjide örneğin iki protonu 'kafa kafaya' çarpıştırdığımızda ne tip etkileşimlerin nasıl parçacıklar ortaya çıkaracağını detaylıca tarif eder. Ortaya çıkan bu parçacıkların elimizdeki dedektörler üzerinde nasıl izler bırakacağı bilgisini de dedektörlerimizi geliştirme sürecinde elde ederiz. Kısacası elimizdeki ilgilendiğimiz problemin mekanizmalarını tarif eden bir teori ve deneyi yaptığımızda elde edeceğimiz ölçümlere dair pratik modeller bulunuyor. Sonrasında deneyi gerçekleştirip dedektörlerimizle ölçümler alıyor ve büyük ölçekli bir veri elde ediyoruz. Bu noktada peşinde olduğumuz iki türlü soru söz konusu olabilir:

• Standart modelin öngördüğü bir sinyalin (örneğin bir parçacığın var olup olmadığı, özelliklerine ilişkin bir parametre-kütle, yük vb.) varlığını göstermek isteyebiliriz.

• Standart modele uymayan, teoride bir sapmaya ya da geliştirmeye işaret edecek yeni bir sinyali keşfetmeye çalışıyor olabiliriz.

Her halükarda elde edeceğimiz veriyi, teori ve modellerimize göre 'beklentimizle' karşılaştırıp bir keşif yapabilmek için parçacık fiziğinde benzetim (simülasyon) verileri kullanırız. Bu benzetim verilerinin hepsi temelde bilgisayarlarla rastgele (gibi görünen) sayılar kullanılarak üretildiğinden, kullanılan yöntemlere Monte Carlo'daki kumarhanelerden esinlenerek verilmiş Monte Carlo benzetimleri adı veriliyor. [Monte Carlo yöntemleri konusunda geçmişte yazdığım genel bir yazı için tıklayınız.]

Solda Monte Carlo yöntemlerine ismini veren ünlü kumarhane, sağda da zarlar üzerine parçacık fiziğindeki temel etkileşimlerin Feynman diyagramları olarak bilinen halleriyle resmedildiği görsel

Bu yöntemler size, elinizde özellikleri ve birbiriyle nasıl etkileştiklerini bildiğiniz parçacıkları istediğiniz enerjide çarpıştırdığınızda ortaya ne tip ve sayıca ne kadar parçacığın çıkacağını, bunların her birinin özelliklerini hesaplayıp size çıktı olarak veriyor. Bunun için parçacık fiziğinde özelleşmiş birçok Monte Carlo Olay Üreticisi (Monte Carlo Event Generator) bulunuyor ve her biri bu konu üzerinde yıllardır uğraşan büyük gruplar tarafından kodlanıp/geliştirilip araştırmacıların kullanımına sunuluyor. Yüksek enerjilerde parçacık etkileşimlerini günümüzde en detaylı haliyle ifade etmek için kullandığımız Kuantum Kromodinamiği (Quantum Chromo Dynamics -QCD)'nin tüm incelikli detaylarının hayat bulduğu bu olay üreticileri, karmaşıklıkları nedeniyle herkes tarafından adeta bir 'sanat ürünü' olarak kabul ediliyor.

Pythia, Sherpa ve Herwig adlarıyla bilinen genel-amaçlı olay üreticilerinden, sadece olasılıklarla ilişkili kesit (cross-section) hesabı için özelleşmiş CalcHEP, CompHEP gibi programlara kadar birçok MC üreticisi bulunmakta. Bu yıl 12.'si düzenlenen ve benim de katılma fırsatı bulduğum, MCnet adlı büyük bir Avrupa Birliği projesinin eğitim ağının bir parçacısı olan Floransa, İtalya'daki okul da, bu MC üreticilerinin geliştiricilerini ve uzmanlarını bir araya getirip bu programlar üzerine çalışan ya da araştırmalarında bu programları araç olarak kullanan doktora öğrencilerine yönelik detaylı derslerden oluşuyor. Altmış kişilik dünyanın her köşesinden özellikle LHC deneylerinde çalışan doktora öğrencileri olarak bir hafta boyunca sabahtan teorik dersler, öğleden sonra da bilgisayarda uygulamalarla dolu bir hafta geçirdik. Temel düzeyden QCD'nin 'kara büyü' niteliğinde grift detaylarına kadar her düzeyde dersler vardı ve uygulamalarda da gruplar halinde seçtiğimiz bir MC üretici üzerinde çalışıp son gün elde ettiğimiz sonuçları kısa bir sunumla paylaştık. Her günün sonunda haftanın başında oluşturulan ve MC üreticisi geliştiricilerinden birinin önderliğinde biralar eşliğinde gerçekleştirilen informal 'tartışma oturumları' okulun en faydalı kısımlarındandı.

Okula ev sahipliği yapan Avuturalya kökenli fakat Prato, İtalya'da bir eğitim kampüsü bulunan Monash Üniversitesi'nin etkileyici bir mimariye sahip binasındaydık

Bu vesileyle Roma ve Floransa'yı da gezip görme fırsatım oldu; mevcut Euro/TL kuruyla kendimi epey kısıtlamak durumunda kalsam da iki şehrin mimarilerinden, sanatla dolu müzelerine kısa sürede deneyimleyebildiğim kadarıyla benim için fazlasıyla etkileyici bir deneyim oldu.

Neyse ki Kolezyum manzarası önünden bir selfie çektirebilmek kurdan etkilenen bir şey değil...

Okuldan edindiğim bilgiler ve deneyim eşliğinde de yakın zamanda başlayacağımız bir proje için iyi bir altyapı edinmek konusunda bir adım daha atmış oldum. İlerleyen zamanlarda projeden ve gelişmelerden burada da bahsetmeyi planlıyorum. GökGünce'nin yanında teknik fizik/matematik yazılarımın yer aldığı 'Aslında Fizik' blogu ve çalışmalarına başladığım ve yakın zamanda içerik oluşturmaya başlayacağım 'bilimsel hesaplama ve programlama' üzerine blogumla (yapım aşamasında!) tekrar 'blogsphere'e dönmeyi umuyorum. Bu yazı da bu amacın ilk adımı olsun diyelim. İleri okumalar ve araştırma için:

• Ders sunumlarına okulun Indico sayfasından erişebilirsiniz. (Eski okulların içerik ve derslerini görmek ve MCnet hakkında detaylı bilgi için: MCnet)

• MC üreticilerini genel olarak incelendiği 'review' makale için: General-purpose event generators for LHC physics (arXiv bağlantısı)

• MC üreticilerini anlamanın en güzel yolu kendinizin basit bir tane geliştirmesi. Temel hesaplamaların ve kodların yer aldığı güzel bir tutorial: How to write your own Monte Carlo event generator (makale, sunum ve kodların yer aldığı site)

• Monte Carlo yöntemlerinin temelleri konusunda geömişte 'Aslında Fizik' blogunda yazdığım bir yazı ve kodlar için: Monty Hall problemi ve Monte Carlo çözümü

• 2017'de İTÜ Fizik Haftası'nda Monte Carlo yöntemleri hakkında verdiğim genel sunumun slaytlarına Github'dan ulaşabilirsiniz.

Yapay Öğrenme, Veri Görselleştirme ve 'Açıklama' üzerine

Blogdaki sessizliği biraz bozmak adına, son birkaç gündür etrafımda gördüğüm, ilgimi çeken, aklıma yeni gelen birkaç şey üzerine yazmak istedim.

Yaklaşık bir aydır yüksek lisans tezimi yazmak amacıyla CERN'de bulunuyorum. Geçen yazki çalışmamızın üzerinden bu yıl da üç ay boyunca bölümden izin alarak, buradaki çalışmalara katkı koyabileceğim ve nispeten 'gürültüsüz' bir ortamda tez çalışmama odaklanabileceğim bir zaman aralığını olabildiğince değerlendirmeye çalışıyorum. CAST deneyinde buradaki danışmanı ve katkı veren diğer kişilerle birlikte, karanlık enerji konusunda önerilen chameleon parçacıklarını tespit etmeye çalışan KWISP adında bir alt dedektör üzerinde çalışıyoruz. Dedektörün ilk versiyonu ile aralık ayında bir tur veri alınmış, ben de Şubat ayındaki veri alımına ve ardından alınan verilerin hızlıca analiz edilip dedektör için gereken düzenleme ve eklentilerin yapılması sürecine dahil oldum. Türkiye'ye geri dönmeme yaklaşık bir ay kala, artık yavaş yavaş veri analizi konusunda elimdeki kodları ve sonuçları toparlamaya, ardından bunları tutarlı bir çerçeve içinde sunmak adına deneyin geneli, teorik arka planı ve mekanizmanın çalışma prensiplerini içime sindirebilmek için literatüre dalmaya hazırlanıyorum. [CAST deneyi ve KWISP üzerine daha detaylı bilgi için Gökyüzü Bülteni'nin yeni sayısına göz atabilirsiniz.]

Tüm bunlar olurken, bir taraftan da buradaki ortamı deneyimlemek adına sağda solda gördüğüm birkaç etkinliğe katılmaya çalışıyorum. Bunlardan biri bu hafta başında başlayan ve  bugün sona eren '(Inverted) CERN School of Computing' okulu idi. Okulun isminin başındaki 'Inverted' ibaresi, CERN'ün 1970'lerden beri organize ettiği köklü CERN School of Computing'in geçmiş katılımcılarının hazırladıkları bir 'mini-okul' olmasından kaynaklanıyor. Geçen yıllar okula dinleyici olarak katılan kişiler öğrendiklerini ve kendi uzmanlıklarını gelip paylaşıyorlar. Doğal olarak işleyen, kendini besleyen bir sistem...

Kaynak: Inverted CERN School of Computing 2017

Bu seneki okulun temel konusu 'Machine Learning' (Yapay Öğrenme) etrafında dönüyor. Bu konu şu anda tüm dünyayı sallıyor olduğundan büyük verinin 'en büyük' haliyle uğraşılan paracık fiziği komünitesinde de bi karşılık bulması kaçınılmazdı. Büyük veri setleri üzerinde çeşitli istatistiksel örüntüler bulma şeklinde çok kabaca özetlenebilecek bu yöntemler, bilgisayar ile standart programlama ve problem çözmeden 'öğrenebilen algoritmalar' temelli olmaları ile ayrılıyorlar. Bu sayede bu yöntemler uygulanan alandan neredeyse bağımsız bir şekilde ve günümüz donanım alt yapısının sağladığı performans avantajları ile önüne geçilemez bir hal almış durumda. En basitinden cep telefonlarımızdaki yüz ve ses tanıma, metin tahmini gibi uygulamalar bu alandaki gelişmelerle büyük ilerlemeler kaydedip günlük hayatımızın vazgeçilmez parçası oldular. Okulda bu yöntemlere giriş şeklinde dersler anlamında hepsi birbirinden iyi hazırlanmış 'Yapay Öğrenmeye Giriş', evrimsel fikirlerden yola çıkılarak geliştirilen 'Genetik Algoritma Yöntemleri', 'Anomali Tespit Yöntemleri' üzerine dersler vardı. [Derslerin slaytlarına ve video kayıtlarına şu adresten ulaşabilirsiniz: https://indico.cern.ch/event/591368/ ]

Bunların yanında büyük veri üzerine konuşurken ya da araştırmalar sunulurken çoğu zaman geri plana atılan fakat önümüzdeki günlerde fazlasıyla ön plana çıkacak bir konu olan 'Veri Görselleştirme' (Data Visualization) üzerine inanılmaz kafa açıcı bir ders dinleme fırsatım oldu. Sonuçta bilim insanları olarak araştırma ya da bir problem çözme safhasının sonunda elde edilen sonuçları raporlamak ya da sunum haline getirip başka bir kişiye iletmek için bir yöntem seçmemiz gerekiyor. Bunun en standart yöntemlerinden biri grafikler. Fakat bu grafiklerin tasarımlarından renk seçimlerine, kullanılan şekillerden içeriklerine kadar birçok faktör aktarılmak istenen mesajı fazlasıyla etkiliyor. Genelde bilimsel camiada araştırmanın 'analiz' kısmına ağırlık verildiğinden bu son kısım genelde atlanıp bir şekilde günü birlik çözümlerle, üzerine fazla düşünmeden bir şekilde hallediliyor. Sunumda gördüğüm yöntemlerden kendi çalışmalarımda da dikkat etmediğimi anladığım birçok noktayı fark ettim. Konuyla ilgili konuşmacının verdiği harika bir kaynak var, ilgisini çekenler mutlaka incelemeli: Visualization, Analysis and Design (Tamara Munzner)

Yine bununla ilgili, geçenlerde buradayken 'Why Information Grows' adında ilginç bir kitap okuma fırsatım oldu. Kitabın yazarı MIT Media Lab'da proför Cesar A. Hidalgo, fizikteki temel entropi ve enformasyon fikirlerinden yola çıkarak bunları ekonomik gelişme ve kitle üretimi konularına uyguluyor. Kitabın ilk kısmı özellikle entropi ve "dengeden uzak karmaşık sistemlerde' bilginin nasıl üretildiğine çok güzel benzetmelerle açıklarken, ikinci kısımda bu fikrilerin global ölçekte ülke ekonomilerine nasıl uygulanabileceğini gösteriyor. Kitapta birçok ülke için oldukça açıklayıcı grafikler kullanıyor, zira kendisi Amerika'daki devlet verilerinin görselleştirilmesi konusunda devasa bir girişim olan Data USA'in de kurucularından biri. Çalışmaları, bahsi geçen fikirlerin ve altta yatan verilerin etkili ve efektif bir görselle nasıl daha iyi anlatılabileceğini gösteren güzel bir örnek . Kitabın beni en çok etkileyen kısmı ise kitabın son bölümünde yazarın kitabın ilk yazımından sonuna kadar tüm yazma sürecini bir 'belgesel' şeklinde kayda aldığı bölüm ve paylaştığı deneyimi. Böyle bir şeyle ilk defa karşılaştığımdan yazar ve bu fikirleri üretip, kitap haline getirme sürecine birinci elden şahitlik etmek beni epey etkiledi. Üzerine bir de bugün öğrendim ki yazar geçen yıl Mart-Haziran ayları arasında hayatının bir kısmını 'dokumante' ettiği bir belgesel (In my Shoes) hazırlayıp bugün gösterime sunmuş. Akademik olarak böylesine aktif olarak üreten, fikirlerini paylaşan ve bunları uygulayan bir akademisyenin günlük rutinine içinde ailesi, çalışma ve arkadaş ortamı da dahil olmak üzere yukarıdan bir bakış sağlayan oldukça ilginç bir çalışma olmuş.

Bunların üzerine bu hafta Coursera'da başlayan Python ile veri analizi konulu "Introduction to Data Science in Python" dersi paralelinde verilerin çeşitli istatistiksel ve yapay öğrenme yöntemleri ile analizin yanında 'görselleştirilmesi' üzerine koca bir modül ayırıldığını fark ettim: "Applied Plotting, Charting & Data Representation in Python". Bu konuya yapılan vurgu gittikçe büyüyor ve 'görselleştirme' olarak anılan fakat genel olarak farklı 'ifade (representation)' biçimleri olan bu yöntemler bilginin anlamlandırılma süreçlerini ilerleyen zamanlarda epey etkileyecek gibi duruyor.

Bununla ilişkili olarak bu tip konulara hayli kafa yoran, Michael Neilson'ın birkaç sene önce yayınladığı detaylı bir yazıya denk geldim geçenlerde: "Reinventing Explanation' adında. Günümüz medya ve teknoloji araçları ile 'açıklama'nın yeninden tanımlanabileceği bir dönemde olduğumuzu, bunu etkili bir şekilde yapabilmek için bu konuya kafa yormamız gerektiğine işaret ediyor.

Bilinç akışımızın son durağında konuyu fiziğe bağlayıp Physics Today'de bu ay yayınlanan standart fizik lisans eğitiminin 'sıkıcı' ve 'heyecandan yoksunluğu'ndan dem vuran harika yazı (How to teach me physics: Tradition is not always a virtue) ve son zamanlarda epey eğlenerek takip ettiğim şu blogda yazarın bu sıkıcılığı alt etmek için önerdiği yöntemlerden birinin işaret etmeye değer diye düşünüyorum: "You Physics Teachers Really Ought to Teach Numerical Calculations".

Bonus olarak bu kadar 'veri görselleştirmeden' bahsedip, bu alanda oldukça bilinen ve geçtiğimiz haftalarda kaybettiğimiz üstad Hans Rosling'i anmadan geçmek ayıp olur. BBC'deki 'Joy of Stats' belgeselindeki ünlü 200 ülkenin son 200 yılki nüfus gelişimlerini gösteren dört dakikalık videosu ile yazıyı noktalayalım (şahane bir TED konuşması için: "The best stats you have ever seen").

CERN'de neler oluyor?

CERN'deki çalışmalarda yer aldığımı duyan etrafımdaki insanların ilk sordukları sorulardan bazıları "Orada 'Büyük Patlama deneyi' yapıyorlardı değil mi, noldu o, hala devam ediyor mu?" ya da "Aradıkları bir 'Tanrı parçacığı' vardı hani, buldular mı? Eee buldularsa hala ne yapıyorlar" şeklinde oluyor. Büyük Hadron çarpıştırıcısı LHC (Large Hadron Collider) çalışmaya başladığında her yerde büyük ses getirmişti fakat sonrasında sonuçları ve ardından gelen çalışmaları aynı ölçüde bir etki yaratmadı belli ki. Aslında CERN'de hala çalışmaların devam ettiğini, hatta her şeyin beklenenin de üstünde bir performans sergileyerek 2017 için birçok yeni planlar yapıldığını; aynı zamanda CERN'de sadece çarpıştırma deneyleri değil yan taraftaki deneylerin de çok önemli sonuçlar elde ettiğine kısaca değinmek istiyorum.

Öncelikle Higgs parçacığı konusunu açığa kavuşturalım. 2012 yılındaki birbirinden bağımsız iki deney grubu olan ATLAS ve CMS tarafından keşfinin ardından, LHC'de çarpışmalar devam ediyor çünkü parçacığın keşfi ile bütün sorunlarımız halledilmiş değil maalesef. Higgs'in özelliklerinin parçacık fiziğinde bildiklerimizi ifade eden 'Standart Model' teorisi ile uyumluluğu, farklı farklı durumlar için nasıl davrandığı gibi sorular çarpışmaların enerjisi ve çarpışma sayılarının arttırılmasıyla incelenmeye devam ediliyor. Ayrıca LHC gibi müthiş büyüklükteki bir deneyin peşinde olduğu sorular yalnızca Higgs'den ibaret değil. Hali hazırda çarpışmalarda 'bildiğimiz fizik'ten farklı bir gözlem ile Standart Model'deki birçok problemi halledebilecek Süpersimetri teorileri, karanlık madde adayı parçacıkların araştırılması, evrenin ilk başlarındaki koşulları ifade eden Quark-Gluon plazmasının özellikleri, evrenin ilk anlarında madde ve anti-madde arasındaki bir simetri kırılması ile şu anda etrafımızda sadece 'madde'nin olmasını açıklamaya çalışan araştırmalar LHC'nin ajandasında yer alıyor.



LHC için 2016 rekorlara imza atılan bir yıldı. Çarpıştırıcının elde edebileceği çarpışma enerjileri her geçen yıl yapılan değişiklikler ve güncellemelerle aşamalı olarak arttırılmış ve 13 TeV'a kadar çıkmış bulunuyor (1 eV, bir elektronu 1 Volt elektrik potansiyel farkını kat ederek kazandığı enerjiye karşılık geliyor ve parçacık fiziğinde standart enerji birimi olarak kullanılıyor. 13 TeV ise $10^{12}$ eV.) Yılın yaklaşık %50'sinde aktif çarpışmalara devam eden LHC bu müthiş performansı ile 6.5 milyon kere milyar ($6.5 \times 10^{15}$) çarpışma kaydederek beklenin %60 fazlasına ulaştı. Bu çarpışma sayısı geçmişteki toplam üç çarpışma döneminde elde edilenin toplamından daha fazlasına karşılık geliyor. Tek kelimeyle rekor bir değer. Parçacık fiziğinde ne kadar fazla çarpışma elde ederseniz yapacağınız analizlerde de sonuçlarınız bir o kadar istatistiksel olarak anlamlı olur, yani aradığınız sinyali daha net gözleyebilirsiniz.

Proton-kurşun çarpıştırmalarında ATLAS dedektörünün elde ettiği verilerde en ağır kuark parçacığı 'top-kuark' ve anti parçacığı 'anti-kuark' elde edildi. 

Aralık ayında tamamlanan bu çarpıştırma döneminin hemen ardından, teknik aranın öncesinde dört hafta boyunca proton-proton çarpıştırmalarından farklı olarak 'kurşun-proton' çarpıştırmaları gerçekleştirildi. Bu çarpışmalar tipik proton-proton çarpıştırmalarından daha farklı bir dinamiğe sahipler ve bunun için de ayrı bir veri alım prosedürü takip ediliyor. Farklı kütledeki parçacıkları çarpıştırmak yanında birçok problemi de getiriyor. Her şeye rağmen bu çarpıştırmalarda da yine rekor sayıda çarpışma elde edilmiş bulunuyor. Proton-kurşun çarpışmaları parçacık fiziğinde 'ağır-iyon araştırmaları' olarak geçen ve ilk başta da bahsettiğim evrenin oluşumu sırasında çok yüksek sıcaklıklara karşılık gelen, proton ve nötronların yapıtaşları quark ve gluon'ların bir 'çorba' şeklinde olduğu plazma durumun özelliklerinin incelenmesinde büyük rol oynuyorlar.

2016 bu şekilde rekorlarla bitmişken, 2017'ye de büyük hedefler ve umutlarla girmiş durumda. Mart ayına kadar sürecek teknik arada dedektörlerin bakımları ve yükseltmeleri yapılıp, yeni çarpışmalar için hazırlanılacaklar. Öngörülen çalışmaları özetleyen CERN'ün genel direktörü Fabiola Gianotti'nin konuşmasını aşağıdaki videoda bulabilirsiniz.



CERN'deki çalışmalar LHC'den ibaret değil demiştik. Çarpıştırma fiziğinin dışında birbirinden farklı farklı yöntemler kullanarak birçok temel fizik problemine çözümler arayan onlarca grup daha bulunuyor CERN'de; özellikle son zamanlarda bu gruplar çok önemli sonuçlar elde etti gerçekten. Bunlardan öne çıkanlardan biri olarak ALPHA deneyinin ilk defa 'anti-hidrojen'in tayfını elde etmiş olması sayılabilir. Anti-hidrojen, bildiğimiz proton ve elektrondan oluşan hidrojen atomunun 'anti' hali, yani içerdiği parçacıkların tüm özellikleri aynı iken sadece yükleri tam tersi: çekirdeğinde eksi yüklü bir anti-proton, yörüngede de artı yüklü bir anti-elektron (pozitron) parçacığından oluşuyor. Bildiğimiz hidrojenin yükü değiştirilmiş simetrik hali diyebiliriz. Bu şekilde anti-parçacıklardan oluşan elementler elde etmek, anti-parçacıkların normal parçacıklarla bir araya geldiklerinde birbirlerini 'imha' ederek enerjiye dönüşmeleri nedeniyle hiç de kolay bir şey değil.

Alpha deney alanını gösteren bir görsel

Etraflarındaki madde ile etkileşmemeleri için çok güçlü tuzaklarla tutulan bu anti parçacıklarla oluşturulmuş anti-hidrojenin, yapılan çalışmada ilk defa tayfı ölçüldü. Yani elektronun yörüngesinde farklı farklı seviyeler arasında geçiş yaparken dışarı saldığı ışınım incelendi ve bunun normal hidrojeden belirgin ölçüde farklı olmadığı ortaya kondu. Bu problem çok önemli, çünkü madde ve anti-maddenin davranış olarak varsa birbirinden farklılıkları evrenin ilk başlangıcında yük korunumu nedeniyle oluşacak maddeye eşlik eden anti-maddeyi şu anda etrafımızda gözleyemiyor oluşumuzu açıklama potansiyeline sahip. Fizikte CP (charge-parity) - violation olarak adlandırılan ve evrenin başlangıcındaki bu durumu açıklamaya çalışan teoriler için bu tip deneyler büyük önem taşıyor.

CP-violation konusunda bu ay LHCb deneyinin elde ettiği sonuçları da bir kenara not etmek gerekir. Deney Nature Physics dergisinde, en iyi bildiğimiz üyeleri proton ve nötron olan 'baryon' adını verdiğimiz parçacık ailesinin anti-parçacıkları ile davranışları arasındaki farkları (yani simetri kırılmalarını) ortaya çıkardığını iddia eden sonuçlar yayınladılar. Geçmiş üç senenin LHC verilerini inceleyen ekip buldukları sonucun parçacık fiziğinde 'keşif' için gerekli $5 \sigma$ istatistiksel kriteri henüz sağlamıyor olsa da önümüzdeki yıllarda birikecek veri ile önemli bir keşfe doğru ilerlediği düşünülüyor.

Son olarak da çalışmalarına katkı koyduğum CAST deneyinde neler oluyor, ona değinelim. CAST deneyi geçtiğimiz hafta itibariyle KWISP dedektörü ile veri alımlarına başladı. KWISP - Kinetic Wisp Detector olarak geçiyor ve karanlık enerji adayı 'chameleon' adı verilen parçacıkları opto-mekanik bir yöntemle arıyor. Süpermıknatısın arkasına bu sefer X-ışını teleskobu ardına yerleştirilen dedektör sabah Güneş doğarken yaklaşık bir saat boyunca veri alıyor ve gün içerisinde de düzenli olarak 'arkaplan' verisi topluyor. Bir hafta daha sürecek veri alımının ardından dedektör üzerindeki geliştirmeler devam ederken ben de verilerin analiziyle uğraşıyor olacağım. Tez çalışmamın konusu olan bu dedektör ve CAST deneyi hakkında detaylı bilgi edinmek iiçin Türk Astronomi Derneği'nin yayınladığı Gökyüzü Bülteni'nin en yeni sayısını [Kasım-Aralık 2016] inceleyebilirsiniz.

KWISP opto-mekanik sensörü; ortada 'chameleon' parçacıklarının uyguladıkları kuvveti ölçecek ince bir zar, iki yanda girişimölçer için kullanılan aynalar yer alıyor.

CERN'de devam eden çalışmaları kısaca özetlemiş olduk. CERN'de bulunduğum süre boyunca da buradan kısa haberler paylaşmaya devam edeceğim. Geçen yaz her hafta CERN Günlükleri yazıları yazıyordum, bu sefer bu deneyimlerimi farklı bir amaçla kullanmak için şimdilik kendime saklıyorum, fırsat buldukça yine de güncellemeler paylaşmaya çalışacağım.

CERN'den selamlar!

Gökyüzü Bülteni CERN Özel sayısı yayında!

Türk Astronomi Derneği olarak iki ayda bir yayınladığımız Gökyüzü Bülteni'nin yeni sayısı bugün yayında! Bu sayıda benim de dahil olduğum Avrupa Nükleer Araştırmalar Merkezi CERN'deki karanlık madde/karanlık enerji deneyi CAST'ı detaylı bir şekilde inceliyoruz.

Geçen yaz tez çalışmam için CERN'de geçirdiğim zamanı fırsat bilerek içinde yer aldığım deneye dair detaylı bir inceleme kaleme alıp, danışmanlarım ve aynı zamanda deneyin yürütücüleri olan K. Zioutas ve G. Cantatore ile birer röportaj yapmıştım. Türkiye'ye döndükten sonra planımız CERN sayısını Eylül-Ekim sayısı olarak yayınlamaktı fakat aynı sırada Doğu Anadolu Gözlemevi (DAG) projesinin bültende işlenmesi gündeme gelince, planlar bir sonraki sayıya kaldı. Yıl sonu koşturmaları, üniversitelerde dönem sonu işleri derken bu sayıyı ancak bugün yayınlayabildik. Geçen yaz CERN'de hazırlıklarını yaptığım sayıyı bu sefer de yeniden ben CERN'deyken yayınlamış olduk. Bu gelişim için biraz daha büyük hedefler koydum kendime, ilerleyen zamanlarda yine buradan paylaşırım.

CAST deneyi hakkında blogda bir süredir düzenli haberler ve yazılar paylaşıyorum; bültendeki yazılar bu yazılardaki teknik konuları bir nebze daha açıklığa kavuşturacak yazılar olacak.

Bülteni Türk Astronomi Derneği sitesinden (http://www.tad.org.tr/e-bulten) çevrimiçi olarak okuyabilir ya da PDF (5MB) olarak indirebilirsiniz. Ayrıca bu sayfada bültenin tüm geçmiş sayılarına da ulaşabilirsiniz. Derginin yayınlandığı zaman e-posta duyurusu almak istiyorsanız sayfadaki formu doldurmanız yeterli!

Keyifli okumalar!

CERN'de CAST Deneyinden Son Haberler

CERN'den dönüşümün üzerinden aylar geçiyor ve düzenli yazdığım günlüklerin ardından araya epey bir 'sessizlik' dönemi girdi. Orada geçirdiğim verimli zamanlardan sonra geriye dönüp okuldaki asistanlık işleri, kendi aldığım dersler ve ülkede pek hissedilemeyen 'akademik atmosfer' nedeniyle bu süreçte üretebildiğim, biriktirebildiğim pek bir şey olmadığından kaçınılmaz bir sessizlikti bir taraftan da bu... Önümüzdeki ay CERN'e tekrar geri dönüyorum, bu vesileyle ufak ufak ısınma turlarına çıkıp 'CERN'de son zamanlarda neler oluyor?' temalı birkaç yazı paylaşmaya niyetliyim. İlki dahil olduğum deney CAST-CERN Axion Solar Telescope ile ilgili olacak.

Bugün CERN tarafından basın bildirisi ile duyurulan bir habere göre CAST deneyi ilk defa galaksi merkezindeki karadelik ve karadelikten gelebileceği düşünülen karanlık madde parçacıkları için gözlemler yaptı. CAST deneyi CERN'deki çarpıştırıcı deneylerinden farklı olarak Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndan artakalan bir süper mıknatısı Güneş'e doğrultarak, yüksek manyetik alan aracılığıyla karanlık madde ve karanlık enerji için önerilen sırasıyla axion ve chameleon parçacıklarını arıyor.

CAST deneyi veri alımı sırasında elde edilmiş hızlandırılmış bir görüntü. Teleskop yatay ve dikey eksende hareket ederek Güneş'i takip edebiliyor. (Kaynak: CERN)

Deneydeki son dönemlerdeki hazırlıklar bugün basın duyurusunda bahsi geçen, Güneş'in her yıl galaksimizin merkeziyle aynı doğrultuda konumlanmasını fırsat bilerek yapılacak gözlem ve aynı zamanda yazın hazır hale getirilmesinde benim de görev aldığım KWISP dedektörü ile ilk verilerin alınmasını kapsıyordu. İlki yani galaksi merkezi ile ilgili olanında, şu ana kadar CAST ile Güneş'in merkezinde oluştuğu düşünülen karanlık madde ve karanlık enerji adayı parçacıkların benzer süreçlerde galaksi merkezindeki karadelik etrafında da oluşabileceği, Güneş'in araya girmesiyle o yönden gelecek parçacık akısının Güneş'in kütlesi ile ilişkili 'kütle-çekim lens' etkisiyle oluşabilecek bir artış göz önüne alınıyordu. Güneş'in etrafındaki uzay-zamanı bükmesiyle oluşacak bu etkinin normalde merkezden gelecek parçacık sayısını bin kat arttıracağı düşünülmekte; o nedenle CAST ekibi bu olayı bir fırsata dönüştürme amaçlı teleskobu yani süper-mıknatısı bu hafta o yöne doğrultarak veriler aldı.

CAST deneyi sorumlu bilim insanları Konstantin Zioutas ve Giovanni Cantatore deney alanında poz veriyorlar (Telif  Hakkı: Maximilien Brice/ CERN )

Deneyin son dönemlerde ağırlık verdiği karanlık enerji adayı chameleon parçacıklarını tespit etmek için özel olarak tasarlanmış KWISP dedektörü de son birkaç gün içinde ilk verilerini almaya başladı. Bu dedektör içerisindeki ince bir zar ile Güneş'ten geldiği düşünülen chameleon parçacıklarının etkileşimini temel alarak oluşan kuvveti hassas bir şekilde ölçüyor. Bir bakterinin ağırlığı kadar küçük bir kuvvete kadar duyarlı bu müthiş alet optik bir mekanizma (Fabry-Perrot interferometresi) ve lazerle kontrol ediliyor. Yaz boyunca optik bir masada sistemini kurup testlerini gerçekleştirdiğimiz düzenek şu anda teleskobun üzerinde aktif olarak veri almaya başladı. Benim tez çalışmam da KWISP'in bir önceki versiyonu olan ve Michaelson interferometresi modunda çalışan hali ile geçen yıl alınan verilerin analizi üzerine. Ocak ayında tekrar CERN'e dönüp bu analizleri gerçekleştirip karanlık enerji adayı chameleon'lardan gelecek bir sinyal ile evrenin %70'inden fazlasını 'aydınlatmayı' umuyoruz :)

KWISP dedektörünün çalışma prensibini gösteren bir çizim. Ortada 20nm kalınlığında ince bir zar (mor), iki ayna arasına yerleştirilmiş ve Güneş'ten geldiği düşülen parçacıkların (yeşil) zarla etkileşerek zar üzerinde oluşturduğu gerilimi ölçen lazer sistemi (kırmızı) (Telif Hakkı: G. Cantatore)

CAST deneyi ile ilgili yazın CERN'deyken deneyin başındaki iki profesör ile yaptığımız kapsamlı röportajla birlikte ben ve danışmanımın hazırladığı detaylı yazılardan oluşan dosyayı bu ay Türk Astronomi Derneği Bülteni Gökyüzü'nde yaayınlıyor olacağız. İlgilenenler oradan daha detaylı bilgiler edinebilirler.

CERN'ün yayınladığı duyuru için tıklayınız.

CERN'de CAST deneyi ile geçen yaz gerçekleştirdiğimiz çalışmaları paylaştığım CERN Günlüklerine şu bağlantıdan erişebilirsiniz: CERN Günlükleri

CERN Günlükleri - Kapanış

CERN macerasının artık sonuna ulaştım sayılır; önümüzdeki hafta başında yapılacak genel toplantı ve orada yapacağım sunumun ardından burada yapacağım tüm işler tamamlanmış ve çarşamba günü Türkiye'ye dönmek için hazırlıklara başlamış olacağım. Son iki hafta geçen yazılarda da bahsettiğim üzere epey yorucu ve koşturmalı geçtiğinden arada bir haftayı atlamış oldum ama bu yazıyla birlikte toplam dokuz yazı ile CERN Günlükleri'ni de tamamlamış oluyorum.

Bu yazıda bu hafta şunu yaptım, şununla uğraştım diye yazmaktan ziyade biraz daha genel değerlendirme, genel gözlemlerim ve çoğu 'kendime notlar' şeklinde birkaç şeyden bahsetmeye niyetliyim. Hadi başlayalım!

• Böylesi uzun süreli bir "yurt dışı araştırma" deneyimi olarak bu benim için bir ilkti. Geçmiş senelerde çeşitli vesilelerle, çoğu zaman konferanslar ve yaz/kış okulları amaçlı yurt dışında enstitüleri ziyaret etmişliğim vardı fakat bunlar hep kısa süreli ve oturup çalışmaktan ziyada pasif bir şekilde dinleyip katıldığım etkinliklerdi. Bu kadar uzun süre Türkiye'den de uzak kalmamıştım ve bunun farklı farklı etkileri oldu elbette değineceğim. Fakat öncelikli odaklanacağım şey CERN'ün kendisi. Devasa bir organizasyon olarak içinde binlerce araştırmacı barındıran böylesi bir yerin parçası olmak, buradaki çalışmaların içine dahil olmak için benim için müthiş bir deneyimdi. Burada geçirdiğim iki ay süresince yaptıklarımla ilerleyen zamanlarda da döndüğümde ve önümüzdeki yıllarda da devam edecek çalışmalar için ilk adımları atmış, proje ekiplerine dahil olmuş oldum. Bu benim yıllardır hayalini kurduğum, gerçekleşmesi için sürekli çabaladığım fakat şu güne kadar da çeşitli sebeplerle gerçekleşmemiş bir hayalimdi, gerçekleştirmiş oldum. Yıllardır okulda çoğu zaman etrafımda birkaç kişiyle, kendimizce yada araştırma yapmaya niyetlendiğinde gene en fazla danışmanınla yapabildiklerinin yanında burada yüzlerce insanın koordine bir şekilde emek verdikleri, sürekli çalışarak ilerleme kaydettikleri bir ortam benim için yeni bir şeydi. Şu iki ayda, yüksek lisansa başladığım zamandan bu yana (ki yaklaşık 1.5 yıl oluyor) toplam çalıştığımdan daha fazla çalıştım desem yeridir. İşin ilginç yanı bu kadar çalışmanın onda biri için Türkiye'de korkunç bir irade ve kararlılık göstermem gerekirken burada her şey neredeyse kendiliğinden gerçekleşti. Sonuçta dolu dolu bir iki ayı çalışarak ve yeni şeyler öğrenerek, buradaki projelerin detaylarını keşfederek geçirdim.

Üzerinde çalıştığımız KWISP opto-mekanik sensörünün yeni versiyonunun büyük bir kısmını tamamlayıp ekip olarak verdiğimiz keyif pozu!

• CAST deneyiyle büyük bir deneysel çalışmanın operasyonel olarak nasıl çalıştığını fazlasıyla deneyimleme şansım oldu. Geldiğim zaman aralığı deneydeki birçok dedektörün ve mekanizmanın bakım ve yükseltme zamanına, yaza denk geldiği için böyle oldu ama hiç de fena olmadı. Olayın fiziğine yavaş yavaş girmeye niyetli olduğum bir deneyin fiziksel ve mekanik olarak nasıl çalıştığı, nasıl işetildiği konularında birçok şey öğrendim. Bunların her birinin lisans eğitimimdeki 'masaüstü deney'lerden çok çok büyük ölçekte olması ilk etapta bir 'korku' hissi uyandırsa da deneydeki kişilerin, yıllardır yapageldikleri gibi, yeni kişileri entegre etmek için harcadıkları çaba ve öğrettikleri şeyler sayesinde eğer biraz gayretliysen birkaç ay içinde birçok konu hakkında fikrin olabiliyor. Bu ay kısa bir süreyle veri almaya başlamamızla birlikte geçen hafta yaptığımız haftalık toplantıda bunu fark ettim; oldukça kısa bir sürede deneydeki işlerin nasıl yürüdüğünü, nelerde problem olduğunu, nasıl çözülmesi planlandığını falan öğrenmeye başlıyorsun. O gün o odada deneye katkı veren ve şu an CERN'de olan kişiler vardı ve orta büyüklükte bir odaya sığabiliyorduk. O odadaki herkesin görevini, ne yaptığı ilk başlardaki gibi bir bilinmez gibi değil; ben de artık o ekibin bir parçası gibi hissettiğim için fazlasıyla aşina olduğum bir şey olduğunu hissettim. Bunda deneyin ölçeğinin küçük olması ve deneydeki kişilerin gerçekten müthiş samimiyetlerinin büyük etkisi var.

• ATLAS deneyi konusuna gelirsek, ölçek olarak korkunç büyük bir deneyden bahsediyoruz. Deneyin bir bölümündeki sadece bir alt dedektörün bile beşin üzerinde farklı çalışma grubu var ayrı ayrı. Bir karınca kolonisi gibi ve kaçınılmaz olarak hiyerarşik. Bir göreviniz olduğunda bu görevin uzmanları ile bir şekilde koordine olarak görevi yürütüyorsunuz ve düzenli olarak (günlük/haftalık) toplantılarla rapor veriyorsunuz. Bu toplantıların çoğuna Dünya'nın dört bir yanından insanlar da katılıyor ve toplantı salonunda CERN'de beş-altı kişi varken online olarak bağlanan 15-20 kişi oluyor, çoğunun yüzünü dahi görmüyorsunuz. Ortadaki iş gerçekten 'büyük bilim' dedikleri türden. Karmaşıklık olarak ise birbirine bağlı alt komponenetlerle birlikte sistemin tümüne hakim olmak neredeyse hayal; ucundan azıcık bir şeyler öğrenip dönebildiğim için kendimi şanslı hissediyorum. Yaptığım iş veri kalitesi kontrolü gibi neredeyse rutin bir işti fakat burada yaptıklarımı çat-pat 'anlamak' adına dahi sarf ettiğim zaman oldukça fazlaydı. Bu da farklı bir deneyimdi elbette ve böylesi büyük bir şeyin parçası olmak aynı zamanda iyi de hissettiriyor. Türkiye'ye döndüğümde bazı haftalar uzaktan dahil olup veri kalitesi nöbetleri tutmaya devam edeceğim.

• Çalışma konusundan devam edersek, bölümde araştırma görevlisi olduğumdan beri kendime hedeflediğim düzenli bir şekilde ofise gelip, gün boyunca geçen onca zamanı işlerime ve çalışmalarıma ayırıp geri kalan zamanda da kafama esen şeyleri yapmak gibi bir hayalim vardı; bir senedir başarısızlıkla sonuçlanan. Burada bunu aştığımı hissediyorum. Her sabah 'işe' gider gibi kalkıp saat dokuzda ofiste kahveni alıp çalışmalara gömüldüm hemen her gün, eğer o gün deney alanında çalışmıyorsak; ki o zamanlar da gün boyunca sürekli çalışıyor olmanın, bir şeyler üretiyor olmanın verdiği hisle diğer günler için de bir pozitif geri besleme etkisi oluşuyor. Aslında mesai saati mantığına baktığınızda 9-5 arası insanın biyolojik olarak da oldukça verimli geçireceği bir zaman, gün ışığının da etkisiyle. Bunu döndüğümde de aynı şekilde devam ettirmeyi umuyorum ama bunu gerçeklemeye çalışacağım ortamla arada korkunç büyük farklar olacak: işe bisikletimle yemyeşil manzara eşliğinde değil, araba gürültüsü eşliğinde gidiyor olacağım, etrafımdaki insanlar genelde fizik değil gerzek gerzek ya başka insanlar hakkında ya da ucuz siyaset hakkında konuşuyor olacak; yapacağım işlerde herhangi bir denetleme, kalite-kontrol mekanizması olmadığı için kendi kendine sürekli bir iç motivasyon yaratma ihtiyacı duyacağım, vs vs… Kendimi bir şekilde izole etmenin yolunu bulmam gerekecek kısacası...

• Çeşitli nedenlerle aralarda oluşan boşlukları yıllardır niyetlendiğim fakat bir türlü başına oturup odaklanıp kararlılıkla halledemediğim 'ileri programlama yöntemleri' öğrenerek doldurdum. Basit script'lerin ötesinde biraz daha 'nesne yönelimli' yöntemler kullanarak biraz daha karmaşık, ileride büyük simulasyonlar ve büyük veri analizleri yapabilmek için gereken birçok şey öğrendim. Bu konularla ilgili katıldığım Almanya'daki GridKa okulunda olayın programlamasının yanında yüksek performans için gerekli donanıma dair de epey fikir sahibi oldum. Tüm bunlarla birlikte buraya gelmeden önce yavaş yavaş dikkatimi ve ilgimi çekmeye başlayan 'yapay öğrenme' (machine learning) konusuna da burada eğilme fırsatı yakaladım boş zamanlarımda. Şu anda tüm dünyayı sallayan bu kavramı uzaktan izlemek yerine, geçmişteki istatiksel mekanik, dinamik sistemler gibi alanlardaki ufak çaplı deneyimimden yola çıkıp doğrudan içine dalarak keşfetme niyetindeyim. Buradan çıkacak olası uygulama fikirleri ise beni şimdiden heyecanlandırıyor. Bu dönem birinin alacağım ve diğerini de takip edeceğim iki yapay öğrenme ders için de şimdiden sabırsızlanıyorum.

• Buradayken aynı zamanda Türk Astronomi Derneği Bülteni Gökyüzü'nün Temmuz-Ağustos'16 sayısını online ve basılı olarak yayınladık. Basılı olarak yayınladığımız bu ikinci sayı Erzurum'da yapılan Ulusal Astronomi Kongresi'nde her bir katılımcıya dağıtıldı. Aynı zamanda buradaki çalışmalarımızı danışmanım ve deneydeki araştırmacılarla birlikte ele alacağımız yazılarımızın yer alacağı 'CERN'de Astrofizik Çalışmaları' özel sayısı için ilk adımları attım, projenin baş sorumlularıyla bir saat röportaj  gerçekleştirdim. Kasım-Aralık'16 sayısı olarak hazırlıklarını yaptığımız CERN sayısı için epey iddialı geliyoruz kısacası.

• Burada yaşama konusuna gelirsek; dediğim gibi ilk defa Türkiye'den bu kadar uzun süre uzak kaldım, ki iki ay birçok kişinin deneyiminin yanında nereyse önemsiz muhtemelen, ama bulunduğum tarihler epey büyük bir fark yarattı. Zira memleketi sallayan darbe mevzusunun bir gün sonrasında yurt dışına çıkmaya çalışarak zarla zorla bir şekilde gelebildim; planım arada bir kere dönüp ailemi, kız arkadaşımı görüp belki kısa bir tatil yapmaktı fakat bu mümkün olmadı. Gitmek için bir nedenin olmasa dahi 'istesen de gidemeyeceğini' bilmek hiç de iyi bir his değilmiş bunu gördüm. İlk zamanlar olayların gerçekleşme şekli, yurt dışındaki araştırmacıların geri çağrılma durumları falan derken ülkesi arkada yanarken uzaktan çaresizce seyreden, fakat bir taraftan da yaptığı işler nedeniyle de burada olması gereken bir insanın hisleri.. Orada olmam bir şey değiştirmeyecekti elbette, canımın daha da fazla sıkılmasını neden olmaktan başka ama işte o 'istesen de gidememe' hali feci bir sıkışmışlık hissi yaratıyor insanda. Geçmişte yurt dışında tanıştığım İranlı insanlardan dinlemiştim bu gibi hikayeler, bunun bir versiyonunu yaşadım gibi sanki; bir şeyler ne kadar düzeldi, ne kadar düzelecek bilmeden geri dönüyoruz işte..

• Yaşam, hayat derken gene dönüp dolaşıp siyasete girdik işte… Buradaki hayatın ritmiyle bu kaygılarımızı karşılaştırdığımızda arada dağlar kadar fark olduğunu söyleyebilirim. Ben burada Hobbes'un Leviathan'ındaki 'Toplumsal Sözleşmesi'nin gerçekte yaşayan halini buldum; insanların sosyal ilişkilerinden, tamamen tanımadıkları bir insana karşı takındıkları tavra kadar, birbirlerine tahammüllerinden, hayatın küçük detaylarına özenlerine, yaşama ve mutlu olma becerilerine ağzım açık şahit olarak geçirdim günlerimi. Birbirine bağıran, ters ters bakan, laf atan bir insana, anlamsızca korna çalan bir arabaya rastlamadım. Eğer karşıdaki insanların dilini öğrenecek kadar kültürüne saygı duymak ve dahil olmak için çaba sarf ediyorsanız kimsenin size diyeceği bir şey yok; diğer türlü dese de anlayacak haliniz yok zaten. Buraya gelen Türklerin hemen hiçbiri dil öğrenmek için zerre çaba sarf etmiyor örneğin… Bir diğer konu da ulaşım olarak bisiklet elbette; burada aldığım bisikletle sürekli gidip geldim çalıştığım yere ve zaten her yerde ayrı bisiklet yolları var, üstüne eğer bisikletinizle normal yola girerseniz siz normal bir araç olarak kabul edilip öyle muamele görüyorsunuz. Hiç kimse sizin dibinizden geçip sizi öldürmeye kalkmıyor örneğin; eğer şerit izin vermiyorsa paşa paşa arkanızdan sizin hızınızla takip ediyor, sollayabileceği noktada sinyal verip sizden en az 2 metre uzaktan geçiyor. Şimdi diyorsun ki bu da insan, bizim trafiktekiler de insan (mı acaba?). Son bir senede İstanbul'da bisiklete binmekten gittikçe daha da korkar hale gelmiştim, şimdi burada alışıp geri döndüğümde yaşayacağım travmanın haddi hesabı yok muhtemelen.

• Yaşadığım yer CERN'de çalışan birçok kişinin ev/oda kiralayıp kaldığı İsviçre sınırında, Fransa bölgesinde Saint Genis Pouilly adında bir kasaba. İsviçre ve Fransa'yı ayıran uzun Jura dağlarının eteklerine kurulmuş ufak kasabalardan biri. Kasaba demişken bizim hiçliğin temsiliyetleriyle karıştırmayın, merkezinde büyük bir kültür merkezi, doğduğum şehirdekinden büyük kütüphanesi, sosyal tesisleriyle kendi kendine fazlasıyla yetebilen bir yer. En güzel yanı dağın eteklerinde olduğu için yemyeşil olması. Uzun zamandır özlemini çektiğim şehirden uzak kasaba havası, sessizlik, doğa konularında fazlasıyla tatmin olarak geri dönüyorum. Kasabaların arasında bisikletimle yüzlerce kilometre yaptım herhalde ve her birinin içinden geçerken evlerin düzen ve mimarilerine ağzım açık kalarak şahit oldum; ancak GEO dergisinde falan görebileceğim güzellikle manzaralar eşliğinde güzel yollarda bisiklet sürdüm ve bunun keyfini çıkardım. Bunları bırakıp Cenevre merkezine üç defa falan indim herhalde, inme ihtiyacı bile hissetmedim. Şimdi döndüğümde İstanbul'da karşılaşacağım manzara için kendimi hazırlamaya başladım...

• Buradayken ilk ay işlerin az yoğunluğunu fırsat bilip hafta sonları yaptığım geziler benim için müthiş motive edici ve yepyeni deneyimler oldular benim için. Avrupa'ya uzun süreli gittiğimde yapmayı mutlaka kafaya koyduğum tren yolculuklarını İsviçre'nin muazzam tren sistemi ile deneyimlemiş oldum. İsviçre'nin en büyük şehirlerinin yanında farklı olarak Avusturya ile komşu Lichtenstein'ı da görmüş oldum, artık gözüm açık gitmem :) Her tren seyahatimde yıllardır ağzımın suyu akarak izlediğim BBC'nin müthiş serisi Great Continental Railway Journeys'in müziği arka fonda sürekli çalıyordu resmen!

... ve böylece bir  yazı dizimizin daha sonuna geldik. Her haftanın sonunda olabildiğince yetiştirmeye çalışıp paylaşmaya çalıştığım CERN Günlükleri bu yazıyla sonlanıyor. Zaman olarak kısa belki ama içine sığdırdıklarımla oldukça uzun geçen bir macera oldu benim için. Buradan deneyimlerimi paylaşıp ileride bu tip çalışmalar yapmak isteyen kişilere ilham ve bilgilendirici, yönlendirici bir şey bırakmak istedim. Bu yazılarla birlikte etrafımda tanıdığım ve tanımadığım birçok kişiden güzel dönüşler aldım. Yazının sonuna kadar gelmiş 'sadık okuyucu' olarak sizden ufak bir yorum istesem çok şey istemiş olmam değil mi?

Selamlar!
Arif