PARÇACIK ACIK HIZLANDIRICILARI:

Transkript

1 PARÇACIK ACIK HIZLANDIRICILARI: DÜN(YA ve BİZLER) B ZLER),, BUGÜN, YARIN Prof. Dr. Saleh SULTANSOY Gazi Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Fizik BölümüB Azerbaycan Elmler Akademiyası Fizika İnstitutu I.Ulusal Parçac acık k HızlandH zlandırıcıları Yaz Okulu,

2 At the beginning of the last century, few understood # how scientific research would fundamentally change the world. But continued and consistent investments in science helped make United States what it is today. As we head into the new millenium, few doubt that scientific research will remake our world yet again. It is our choice whether we want to help make this world or retreat from it. We think the choice is clear. DOE/NSF High Energy Physics Advisory Panel # Bugün n... en hakiki murşid İlimdir Fendir ve İlim tercüme ile olmaz tetkikle olur

3 Sen geçenlerde enlerde demiştin ki: Yazık k hala biz, Dünkü ilmin bile biganesiyiz, cahiliyiz, İşte fıkdanf kdanı bu ihmal edilen ma rifetin, Nesli bir acze düşürmd rmüş ki, bugün, memleketin, Bir yığıy ığın n kuvveti var, hem ne tabi i i de, henüz, Biz o kuvvetlere eller gibi hakim değiliz! Yarının n ilmi nedir, halbuki? Gayet müdhim dhiş: Maddenin kudret-i i zerriyesi uğraştığı iş, O yaman kudrete hakim olabilsem diyerek, Sarf edip durmada birçok kafa binlerce emek, Onu bir buldu mu, artık k bu zemin: Başka zemin, Çünk nkü bir damla kömürden k edecekler te min, Öyle milyonla değil, na-mütenahi kudret!... Mehmet Akif ERSOY, 18 Eylül l 1919

4 21. YüzyY zyılda ~15 öncelikli AR-GE alanı # ~10 stratejik (jenerik, kritik) teknoloji # # ~300 alt alan # Yüksek Enerji Fiziği öncelikli alanlardan biridir # # Parçac acık k HızlandH zlandırıcıları stratejik teknolojilerden biridir

5 Dünyadaki Durum (U. Amaldi, EPAC-2000) ~ Parçac acık Hızlandırıcısı Dünya Türkiye İyon İmplantasyonu ve Yüzey Y Modifikasyonu : Endüstriyel Uygulamalar : Radyoterapi : İzotop Üretimi : Sinkrotron Işınımı ve FEL : 70 0 Parçac acık k Fiziği i ve Nükleer N Fizik : Hadronterapi : 20 0 Diğer :

6 Dünyadaki sinkrotron ışınımı kaynakları

7 Sinkrotron Işınımı ve Serbest Elektron Lazerin parlaklığı İlk SI uygulamaları 1970 lerde DESY de (HASYLAB) X-ray FEL 2010 larda DESY de (EuroFEL) 1996 DESY-AÜ İşbirliği Anlaşması

8 Hızlandırıcı Teknolojileri : Parçac acık k kaynakları RF mühendislim hendisliği Süperiletken mağnet ve kaviteler Soğutma teknolojileri Yüksek gradyanlı alanlar Yüksek yoğunluklu demetler Düşük k vakum teknolojileri Mağneto neto-optik,, Lineer olmayan optik...

9 Hızlandırıcıların n Kullanımı Parçac acık k Fiziği i (YEF) Nükleer Fizik (NF) İkincil Demetler Nötron Kaynağı Sinkrotron Işınımı Serbest Elektron Lazeri İyon İmplantasyonu Radyoterapi, Nükleer TıpT Malzeme Bilimi Yarı İletkenler Gıda Mühendisliği Kimya Biyoloji Jeoloji Arkeoloji Savunma sanayi Maden Sanayi Enerji Üretimi (EA)(... ~250 Alt Alan

10 Kalkınmay nmayı Hızlandıran Teknoloji Kişi i başı şına GSMH (GSMH/Nüfus, ABD Doları) Türkiye Japonya Güney Kore

11 Japonya da Yüksek Y Enerji Fiziği i ve Parçac acık k HızlandH zlandırıcıları alanında nda gelişmelerin ülkenin genel kalkınma atılımının ayrılmaz bir parças ası ve itici kuvveti olduğu u aşağıa ğıda verilen kısa tariçeden açık a şekilde görülmektedir: g Mayıs s 1962 Japonya Bilim Konseyi yüksek y enerjili proton hızlandırıcısının n kurulmasını içeren ulusal yüksek y enerji ve nükleer n fizik programlarını desteklemeyi hükümete önerdi Eylül l 1963 Hükümet Tsukuba da 4000 ha arazisi olan Bilim Şehrinin kurulmasını karara bağlad ladı Nisan 1964 Hükümet yüksek y enerjili hıalandh alandırıcılar lar ile ilgili temel araştırmalara rmalara bütçe b e ayırd rdı

12 Nisan 1971 Ulusal Yüksek Y Enerji Fiziği i Laboratuvarı (KEK) ilk Üniversitelerarası Araştırma rma Enstitüsü olarak kuruldu Aralık k 1974 Booster sinkrotron da protonlar 500 MeV e e kadar hızlandırıldı Mart 1976 Ana sinkrotron (ana halka) protonları 8 GeV e e kadar hızlandırdı Aralık k 1976 Ana halkada protonlar 12 GeV e e kadar hızlandh zlandırıldı 1970 lerin sonu Japon Mücizesi M!!! Son yirmi yılda y kurulmuş yeni hızlandh zlandırıcıları ile bugün n KEK Dünyanın n en ileri 5 YEF merkezi arasında yer almaktadır.

13 Nisan 1997 yeni yapılanma sonucunda KEK Yüksek Enerjili HızlandH zlandırıcı Araştırmalar rmaları Kurumu adını aldı.. Yeni kurum aşağıa ğıdaki yapılanmaya sahiptir: Institute of Particle and Nuklear Studies Institute of Materials Structure Science Accelerator Laboratory Applied Research Laboratory Engineering Department Administration Bureau Örneğin, Uygulamalı Araştırmalar rmalar Laboratuvari yapıya sahiptir: Radiation Science Center Computing Research Center Cryogenics Science Center Mechanical Engineering Center

14

15 Almanya nın 16 ulusal araştırma merkezinden biri olan DESY 1959 yılında Hamburg da kuruldu 1960 lı yıllarda tüm NATO ülkeleri (Türkiye haric) DESY ile İşbirliği Anlaşması imzaladı 1970 li yıllarda birçok Doğu Bloğu ülkesi aynısını yaptı 1996 yılında DESY Directorium başkanı Professor B. Wiik Ankara yi ziyaret ederek AÜ-DESY işbirliği anlaşmasını imzaladı.... TTF FEL (Serbest Elektron Lazeri) bu yıl kullanıma açılıyor 2007 yılında tamamlanacak PETRA Sinkrotron Işınımı kaynağı dünyanın en ileri ışınım kaynağı olacak 2012 yılında tamamlanacak TESLA X-FEL Binyılın Işınımı adlandırılıyor Tüm engellemelere rağmen asgari DPT desteği sayesinde TAC grubu olarak DESY ile bilimsel işbirliğimizi sürdürüyoruz

16 DESY Araştırma Merkezi

17

18 CERN (Avrupa Nükleer Araştırmalar rmalar Merkezi) - dünyanın n en büyük uluslararası araştırma rma merkezidir LHC halkasının uzunluğu u ~27 km dir

19 Ülkemizin bilim ve teknolojisine çok önemli katkılar sağlayacak Avrupa Nükleer N Araştırma rma Merkezi CERN (European Center for Nuclear Research) e acilen üye olmalıyız. CERN dünyand nyanın n en büyük b k parçac acık k fiziği i araştırma rma merkezidir. 29 Eylül l 1954 yılında y Almanya, Belçika, Danimarka, Fransa, Yunanistan, İtalya, Norveç, Hollanda, İngiltere, İsveç, İsviçre ve Yugoslavya dan oluşan 12 Avrupa ülkesinin bir araya gelip kurduğu u bir bilimsel araştırma rma merkezidir. Daha sonraki yıllarda y Avusturya, İspanya, Portekiz, Finlandiya, Polonya, Macaristan, Çek ve Slovakya Cumhuriyeleri ve en son olarakta 1999 yılında y Bulgaristan ında nda üye olmasıyla üye sayısı 20 ye ulaşmış ıştır. Romanya 2005 yılında y üyelik sürecini s başlamay lamayı planlamaktadır

20 Hızlandırıcılar lar ve Ülkemiz CERN ATLAS ve CMS deneylerine ve CLIC projesine katılım DESY-Ankara Ü.. Anlaşmas ması (THERA v.b.) 74 üniversitenin 10 unda YEF ve 2 sinde2 Parçac acık k HızlandH zlandırıcıları konusunda Lisansüst stü eğitim ve araştırma rma yapılmaktad lmaktadır. Teşhis ve tedavi amaçlı Medikal Linak ve Küçük (baby) Siklotronlar (~35) Araştırma rma amaçlı iyon implantasyonu (ODTÜ) Özel Sektör r Gıda G IşıI şınlama Tesisleri TAEK siklotron ve e-beame projeleri Türk HızlandH zlandırıcı Merkezi (Turkish Accelerator Center - TAC) projesi

21 UPHUK-1 1 (Ekim 2001) Sonuç Raporundan (> > 150 katılımc mcının n oybirliği i kabul edildi) CERN e e tam üyelik için i in gerekli işlemler i acilen yapılmal lmalıdır 4. CERN, DESY, FNAL, KEK vb kuruluşlarla larla azami işbirlii birliğine ine gidilmelidir Ulusal HızlandH zlandırıcı Programı geliştirilmeli ve bu çerçevede evede Türk HızlandH zlandırıcı Kompleksinin kurulması konusunda gereken destek sağlanmal lanmalıdır 10. HızlandH zlandırıcılara lara dayalı nükleer enerji teknolojileri alanında nda yapılan araştırmalara rmalara azami önem verilmeli vegelişmi miş ülkelerde yapılan araştırmalarakat rmalarakatılım m sağlanmal lanmalıdır...

22 UPHUK-2 2 (Haziran 2004) Sonuç Bildirgesinden... Türk HızlandH zlandırıcı Kompleksi (TAC) projesinin tasarımında büyük k bir aşama a ama kaydedilmiştir. HızlandH zlandırıcı teknolojilerinin ülke kalkınmas nmasında nda oynadığı rol Japon mucizesi ile ispatlanmış ıştır. Bu nedenle TAC projesinin uygulamaya geçirilmesi için i in ilgili devlet kurumlarının n azami desteğine ihtiyaç vardır. r. Dünyanın n en büyük b k hızlandh zlandırıcı merkezi olan CERN'e üyelik Avrupa ile bütünleb nleşmenin vazgeçilemez bir aşamasa amasıdır. Yarım asırd rdır r ertelediğimiz imiz bu üyelik için, i in, beş yıllık k adaylık k süs recinin en kısa k zamanda başlat latılması,, Türkiye'de T hızlandh zlandırıcı teknolojisi ve deneysel temel parçac acık k fiziği i alanlarının n Avrupa standartlarına na yükseltilmesini y sağlayacakt layacaktır.... Dünyanın n diğer ileri hızlandh zlandırıcı merkezleri (DESY-Almanya, KEK-Japonya, FNAL-ABD, ABD, SLAC-ABD, ABD, LANL-ABD, ABD, BNL- ABD, ESRF-Fransa, Fransa, RAL-İngiltere gibi) ile etkin işbirlii birliğinin inin oluşturulmas turulması, ülkemizin bilimsel ve teknolojik gelişmesine büyük k bir ivme kazandıracakt racaktır. r....

23 Aşagıdaki iki paragraf Ekim 2001 tarihlerinde düzenlenen d 1. Ulusal Parçac acık k HızlandH zlandırıcıları ve Uygulamaları Kongresinde sunduğum um Parçacık Hızlandırıcıları: : Dün, D Bugün, Yarın isimli çağrılı konuşman manın n metninden alınm nmıştır: Yüksek Enerji Fiziği i (YEF) 21.yüzy zyılın ~15 öncelikli AR-GE alan listesinin ön n sıralars ralarında yer almaktadır. Parçac acık k HızlandH zlandırıcıları ise 21.yüzy zyılın ~10 jenerik (stratejik, kritik) teknolojisinden biridir. Maalesef, Türkiye T rkiye ve Türk T Cumhuriyetleri bu alanlarda gerek yetişmi miş insan gücü, g, gerekse ayrılan kaynaklar açısından a gelişmi miş ve gelişmekte olan ülkelerin çok gerisinde kalmış ışlardır. r. Avrupa Birliği i ortalaması göz önünde nde tutularak, 65 milyon nüfuslu TürkiyeT rkiye de, YEF in ana alanlarında nda olması gereken ve mevcut doktoralı eleman sayılar ları Tablo 1 de 1 verilmiştir. Gereken, 1995 Mevcut, 1995 Gereken, 2010 Fenomenoloji+Teorik YEF ~250 ~50 ~300 Deneysel YEF+Detektör r Fiziği ~450 ~30 ~600 Hızlandırıcı Fiziği ~200 ~0 ~300 Tablo 1. AB standartları göz önünde nde tutularak 90 lı yıllarda TürkiyeT rkiye de YEF in ana alanlarında nda çalışması gereken Doktoralı eleman saıys ysı,, gerçek ek sayılar ve 2010 yılında y gereken sayılar ların n tahmini

24 YEF ve Parçac acık k HızlandH zlandırıcılarına ayrılmas lması gereken kaynak miktarına gelince, gelişmi miş ülkelerde oluşmu muş standartlara göre: toplam AR-GE harcamalarının n % i i Temel Araştırmalara rmalara (bunun da ~%10 u u YEF alanına), na), % ı Uygulamalı Araştırmalara rmalara (bunun da ~%10 u u parçac acık k hızlandh zlandırıcılarına dayalı uygulama ve teknolojilere) ayrılmal lmalıdır yılında y OECD tarafından yayınlanan Türkiye de Bilim... raporuna göre, g ülkemizin yılly llık k AR-GE harcamaları ~1.5 Milyar $ idi. Yukarıdaki oranlar dikkate alınırsa Türkiye 1993 yılınday Yüksek Enerji Fiziğine ine ~15 Milyon $, Parçac acık k HızlandH zlandırıcılarına ~30 Milyon $ harcamalı idi.. Gerçekte ekte ise YEF e harcanmış miktar ~150 bin $ olmuştur. Bu oranlar ve rakamlar göstermektedir g ki ülkemiz bu stratejik alanlarda oluşan açığıa kapatmak için i in daha fazla gecikmeden gereken adımlar mları atmak zorundadır. r.

25 Grubumuzun Ülkemize kazandırd rdıkları (TAC projesi dışıd ışında) AÜ YEF grubu 1993 yılında y oluşturuldu. YEF alanında nda AÜA adresli makale sayılar ları 5 kat arttı.. HızlandH zlandırıcı alanında nda Türkiye T adresli ilk makaleler SM ailesi, Kompozit modeller, MSSM, yıllary llarında Ankara YEF seminerleri,, yılly llık k yazokulları Türkiye de ilk kez lisansüst stü ve lisans düzeyinde d Hızlandırıcı Fiziği i dersleri 1996 yılında y AÜ-DESY İşbirli birliği i Anlaşmas ması (DESY ile anlaşmas ması olan ilk ve, maalesef, tek Türk T kurumu Ankara Üniversitesidir) 1997 yılında y International Workshop on Linac-Ring Type ep and γp p Colliders,, April 1997, Ankara, Turkey yılında y Turkish Journal of Physics in in özel sayısı 1998 yılında y AÜA CERN ATLAS deneyine kabul edildi (CERN ile işbirliği i yapan 4. Türk T üniversitesi) 2000 yılında y Türk T bilim adamları ilk defa EPAC a a (European Particle Accelerator Conference, iki yılda y bir yapılıyor) yor) katıld ldı

26 1999 yılında y ATLAS Physics TDR a katkı (bir bölüm b m tümüyle t Türk grubu tarafından yazıld ldı) yıllary llarında TESLA TDR a katkı (THERA ve Photon Collider). Grubumuzun bir elemanı 1.5 yıl y l süre s ile DESY de davetli professör r olarak çalıştı ve THERA projesinin γp opsiyonu Türk T grubu tarafından yürütüldy ldü 2001 yılında y 1.Ulusal Parçac acık k HızlandH zlandırıcıları ve Uygulamaları Kongresi (UPHUK-1) 2004 yılında y UPHUK yılından y itibaren CERN CLIC collaborasyonu ile ortak çalışmalar: QCD Explorer ve CLIC fenomenolojisi yıllary llarında CLIC Physics TDR a katılım 2004 yılında y Mini-Workshop on Machine and Physics aspects of CLIC based future Collider Options,, CLIC Note yılında y Türk bilim adamları ilk defa PAC a (Particle Accelerator Conference, ABD de iki yılda y bir yapılıyor) yor) katıld ldı

27 TESLA*HERA projesi sayesinde DESY nin kapılar ları ülkemize açıldı: TTF-FEL FEL in 2005 yılında, y PETRA-3 3 SI kaynağı ğının n 2007 yılında ve TESLA-FEL FEL in 2012 yılında y çalıştırılmasıyla DESY hızlandırıcıların n Bilim ve Teknolojinin birçok alanında nda kullanılaca lacağı en ileri uluslararası merkez olacaktır r!! CLIC*LHC önerisi sayesinde CERN hızlandh zlandırıcı fizikçileri ileri ile ortak çalışmalara başlad ladık. Ortak projemiz QCD Explorer in 2010 lu yıllarda y kurulma ihtimali yükselmektedir y!! DPT desteği ile yürütty ttüğümüz Türk HızlandH zlandırıcı Kompleksi (TAC) projesi çerçevesinde evesinde incelediğimiz imiz linak-halka tipli parçac acık k fabrikaları sayesinde ülkemizde hızlandh zlandırıcılar lar alanında nda ilk doktora tezi savunuldu.

28 ATO başkan kanı Sinan AYGÜN ü ün n UPHUK-2 2 açılışa ış konuşmas masından: Türkiye çapında hiç bir ülke Avrupa Nükleer N Araştırma rma Merkezi üyesi olmadan DESY ile etkin işbirlii birliği i sağlamadan Ulusal HızlandH zlandırıcı Merkezi kurmadan Avrupa Birliği üyesi olmamış ıştır.!!! Maalesef, ülkemiz ne Avrupa Nükleer N Araştırma rma Merkezinde üyeliğe, e, ne DESY ile etkin işbirliye, i ne de Ulusal HızlandH zlandırıcı Merkezine sahiptir. Gümrük k Birliğinden inden önce Teknoloji İşbirli birliği i gerçekle ekleştirilmeli idi Bu noktada değerli erli bilim adamlarımıza ve yetkili hükümetimize h çok önemli görevler g düşüyord yor

29 Biz, ATO olarak, değerli bilim adamlarımızdan: 1. Bu stratejik teknolojinin ülkemizde de geliştirilmesi için bir Ulusal Eylem Planının hazırlanmasını 2. Avrupa Nükleer Araştırma Merkezin, DESY, Japon Yüksek Enerji Hızlandırıcı Kurumu ve benzeri uluslararası merkezlerle etkin işbirliği için gerekli adımların atılmasını 3. Gelişmiş ülkelerde etkin bir şekilde kullanılan bu teknolojinin Türk sanayi sektörü başta olmakla ülkemizde de kullanılmasını sağlayacak ortamın oluşturulmasını bekliyoruz.