EVRENİN SIRLARINI KEŞFETMEK İÇİN YENİ BİR ADIM DAHA

Nükleer reaktörlerin izlenmesi alanında, yeni nesil nötrino dedektörleri geliştirilmesi için
dünya çapında çok sayıda çalışma sürdürülüyor. Daha etkili, daha uygun maliyetli ve daha
kompakt olan yeni dedektörlerin hem ulusal ihtiyaçları hem de Uluslararası Atom Enerjsi
Kurumu’nun (IAEA) ihtiyaçlarını karşılaması hedefleniyor. Mevcut nötrino dedektörleri,
‘ters beta bozunumu’na dayanırken, yeni dedektörlerde daha verimli, daha küçük mobil
cihazlara olanak sağlayan ‘tutarlı nötrino-çekirdek elastik çarpışması’ yaklaşımı kullanılıyor.
Bugüne kadar pratikte gözlemlenmemiş temel bir fizik süreci olan nötrinoların atom çekirdeği
üzerindeki uyumlu saçılımı, süpernovanın ve evrenin evrimini keşfetmek için önem taşıyor.
Geçtiğimiz Eylül ayında, Rusya Ulusal Araştırmalar Nükleer Üniversitesi’nden (NRNU
MEPhI) Rus fizikçiler, nükleer reaktörlerin uzaktan izlenmesinin doğruluğunu neredeyse bin
kat artıran bir dedektör geliştirmek için bir dizi deney gerçekleştirdi. NRNU MEPhI
uzmanları, elastik tutarlı nötrino saçılımının ağır çekirdekler üzerindeki etkisine dayanan bir
yaklaşıma dayanan yeni iki aşamalı emisyon dedektör ile nötrino kontrol yöntemini
iyileştirmeyi başardı.
MEPhI ekibine göre bu araştırma, var olan cihazlara nazaran reaktörlere bin kat daha duyarlı
bir nötrino dedektör elde edilmesine olanak sağlarken, nükleer enerji santrali reaktörüne
benzeyen yüksek hacimli yapılar olan modern nötrino dedektörleri de küçük bir mobil cihaza
dönüşebilecek. MEPhI ekibi, bu dedektörün ilk testlerini önümüzdeki yıl Kalinin Nükleer
Santrali’nde yapmayı planlıyor.
Bu çalışma, dünyanın en büyük nükleer liderlerinden biri olan Rusya Devlet Atom Enerjisi
Kurumu Rosatom’un desteği ile gerçekleştiriliyor. MEPhI uzmanları, nükleer enerji
kullanımını daha güvenli ve daha şeffaf hale getirecek dedektörün IAEA yönetiminin de
dikkatini çektiğini kaydetti. Yeni dedektörün hassasiyetinin bilimsel amaçlarla pek çok yerde
kullanılabileceğinin altını çizen uzmanlar, örneğin güneşin veya süpernovanın nötrino
radyasyonunun analiz edilebileceği, içlerinde meydana gelen süreçlerin daha iyi
anlaşılabileceğini vurguladı.
NÜKLEER TESİSLERİN EMNİYETİNİ ARTIRACAK

Nötrinoların nükleer reaksiyonlar sırasında büyük miktarlarda üretilen temel parçacıklar
olduğunu belirten Rusya Ulusal Nükleer Araştırmalar Üniversitesi Deneysel Nükleer Fizik
Laboratuvarı’nın Şefi ve Proje Yöneticisi Aleksandr Bolozdynya, “Nötrino radyasyonunu
analiz ederek hem reaksiyonun izotopik bileşimini hem de şu anda reaktör çekirdeğinin
merkezinde neler olup bittiğini anlayabiliriz.” diye konuştu.
Ankara Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Haluk Yücel, Rus
fizikçilerin geliştirdiği dedektörü “inovatif bir buluş” olarak niteledi. Yücel, bu konuda
yaptığı değerlendirmede, “Uzaktan nötrino ölçülmesi, dünyanın herhangi bir reaktörünün
önceden belirlenmiş güvenlik ve emniyet kurallarına göre çalıştırılıp çalıştırılmadığı bilgisinin
elde edilmesine olanak sağlayacaktır. Böylece nötrona dayalı çalışan tüm tesislerin amacı
dışında kullanımı, nükleer emniyeti zaafa düşürecek iş ve operasyonlar anlık olarak tespit
edilebilir. Bu dedektör, nükleer enerjinin barışçıl amaçlarla kullanımını garanti altına alacak
teknolojik bir gelişme olacaktır. MEPhI’de yapılacak bu testler veya ORNL gibi diğer yüksek
akılı nötron tesislerinde devam eden, elastik tutarlı nötrino saçılım (ELSC) deneyleri ve yeni
tip dedektör geliştirme faaliyetler, aslında tüm dünya toplumlarının nükleer emniyeti
açısından çok önemlidir” ifadelerini kullandı.
“DEDEKTÖR BİLİMDE BÜYÜK GELİŞMELERE YOL AÇABİLİR”
Amerika Penn State Üniversitesi Araştırma Görevlisi Gökhan Çorak da, MEPhI uzmanlarının
geliştirdiği dedektörün nükleer emniyet alanında büyük gelişmelere yol açabileceğini
kaydederek,“Nötrinoların radyasyon analizine göre reaktörün gövdesinde olup bitenleri,
dolayısıyla reaktördeki yakıt oranını gözlemleyebiliriz.” dedi.
Çorak’a göre, bu yöntem ile tasarlanacak detektör, bilim açısından büyük gelişmelere yol
açabileceği gibi, güneşte ve süpernovada olan nötrino tepkimelerinin daha iyi
anlaşılabilmesinin de önünü açacak.
NÖTRİNO EVRENİN SIRLARINI BARINDIRIYOR
Peki hem nükleer santrallerin güvenliğini sağlama konusunda, hem de uzay araştırmalarında
dünyaya büyük katkılar sunan bu parçacıklar tam olarak nasıl ortaya çıkıyor? Çorak,
nötrinonun ne olduğunu ve nasıl açığa çıktığını is şu sözlerle anlattı: “Nötrinolar ışık hızına
yakın hıza sahip, elektriksel olarak nötr olan ve kütlesi çok küçük olan bir temel
parçacıklardır. Bu özellikleri sayesinde, maddelerin içinden etkileşmeden geçebilmektedirler
ve algılanmaları oldukça zordur. Nötrinolar nükleer reaktör tepkimelerinden, belirli atomların
bozunmalarından, güneşte oluşan füzyon tepkimesinden ve kozmik ışınlardan oluşan nükleer
reaksiyonlar sonucunda açığa çıkabilmektedirler. Üç tip nötrino ve her tip nötrinonun birer
tane de karşı nötrinosu vardır. Nötrinoların sayılabilmesi, önemli nükleer reaksiyonların
anlaşılabilmesinde önemli rol oynar.”
Diğer kozmik parçacıkların etkilerinden uzak olabilmek için genellikle yer altı madenlerinde
inşa edilmiş, içi saf su ya da başka sıvılarla doldurulmuş depolar ve çevresindeki detektörlerden oluşan “nötrino gözlemevleri”nde yapılan deneyler, bu gizemli parçacıklarla ilgili daha fazla bilgi sahibi olunmasına yardımcı oluyor. Maddeyle kolay kolay etkileşime
girmeyen, kütlesi neredeyse sıfır olan ve milyarlarca yıldır evreni dolduran bu parçacık,
kainat hakkında çok önemli bilgileri saklıyor. Bu nedenle nötrino deneylerinin gelecekte
karanlık maddeden evrenin oluşumuna kadar pek çok sorunun tarafından cevabının
bulunmasına yardımcı olabileceği öngörülüyor.