BANÜ’den Fermilab’a: NOvA Deneyinde Nötronların İzinde

Bandırma Onyedi Eylül Üniversitesi, uluslararası NOvA iş birliğinde yürüttüğü çalışmalarla nötrino araştırmalarına katkı sunuyor. Üniversitemizin NOvA grubunun yürütücüsü Dr. Öğr. Üyesi Ayşe Bat, ABD’deki Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’nda (Fermilab) gerçekleştirdiği dokuz aylık araştırma ziyareti boyunca deneyin veri alımı ve analiz çalışmalarında görev aldı.

Resim 1. ABD’nin Illinois eyaletindeki Fermilab yerleşkesi ve Wilson Hall binasının gün batımındaki görünümü.

ABD’nin Illinois eyaletinde bulunan Fermilab, maddenin temel yapı taşlarını araştıran, parçacık fiziği, hızlandırıcı teknolojileri ve kuantum bilimi gibi alanlarda dünyanın önde gelen araştırma merkezlerinden biridir. Laboratuvarda yürütülen deneyler arasında, maddeyle çok zayıf etkileşen nötrinoların özelliklerini ve davranışlarını anlamaya yönelik çalışmalar önemli bir yer tutar.

Bu alandaki deneylerden biri olan NOvA, nötrinoların yolculukları sırasında tür değiştirmesi olarak açıklanabilecek “nötrino salınımı” olgusunu araştırır. Deneyde, Fermilab’daki yakın dedektör ile yaklaşık 810 kilometre uzaklıkta, Minnesota’da bulunan uzak dedektör birlikte kullanılır. Yakın dedektörde nötrino demetinin başlangıç özellikleri ve nötrino etkileşimleri incelenirken, uzak dedektörde bu uzun yolculuğun ardından gerçekleşen değişimler ölçülür. İki dedektörden elde edilen veriler, nötrinoların temel özelliklerini anlamak için karşılaştırılır.

Resim 2. NOvA deneyinin Fermilab’daki yakın dedektörü ve Minnesota’daki uzak dedektörü.

Üniversitemizin NOvA kapsamındaki çalışmaları ise yakın dedektör verileriyle elektron antinötrinosu etkileşimlerinin incelenmesini, parçacık izlerinin yeniden oluşturulmasına yönelik yöntemleri ve veri toplama sisteminin işletilmesine katkıları içeriyor. Bu çalışmalar, dedektörde kaydedilen sinyallerin fiziksel olarak anlamlı bilgilere dönüştürülmesinin farklı aşamalarını kapsıyor.

Araştırma ziyaretinin öne çıkan çalışmalarından biri, NOvA yakın dedektöründe nötronların oluşturduğu sinyalleri incelemek amacıyla gerçekleştirilen özel veri alımı oldu. Dr. Bat, döteryum–trityum nötron üreteci (DTG) ile yapılan veri alım çalışmalarında yer aldı. Kontrollü bir nötron kaynağıyla toplanan veriler, dedektörün nötronlara verdiği yanıtın daha iyi anlaşılmasını amaçlıyor. Elektrik yükü taşımayan nötronlar doğrudan iyonlaşma izi bırakmadığından, dedektör içindeki etkileşimlerinde oluşan ikincil parçacıkların sinyallerini tanımak araştırmanın önemli bir parçasını oluşturuyor.

Resim 3. NOvA yakın dedektöründe özel nötron veri alımı çalışmalarına katılan araştırma ekibi.

Fermilab’da gerçekleştirilen araştırma ziyareti, üniversitemizin NOvA iş birliğindeki aktif katılımını güçlendirirken, veri alımından analiz yazılımının geliştirilmesine uzanan çalışmalar için de bir temel oluşturdu.