Bir teleskop düşünün. Gökyüzüne çevrilmiş dev bir merceği, yıldızlara doğrultulmuş bir objektifi olmasın. Evreni gözlemek için yukarıya değil, kilometrelerce buzun derinliklerine baksın. Güney Kutbu'ndaki IceCube Nötrino Gözlemevi, maddeyle çok nadir etkileşime girdikleri için “hayalet parçacıklar” olarak anılan nötrinoların izini böyle sürüyor.
Uzayın uzak noktalarından gelen bu parçacıkların buzda oluşturduğu ışık izleri, bilim insanlarına onları üreten kozmik olayları inceleme imkanı sunuyor. Bu izlerin taşıdığı bilgiyi anlamlandırmaya çalışan araştırmacılardan biri de fizik merakı Türkiye'de lise sıralarında başlayan Emre Burak Yıldızcı.
ABD'deki Wisconsin-Madison Üniversitesinde doktora çalışmalarını sürdüren Yıldızcı, yaklaşık beş buçuk yıldır IceCube araştırmasında görev alıyor. Buzun altında kaydedilen sinyallerin arasından aranan parçacıkların izlerini ayırıyor, elde edilen ölçümlerden ne kadar güvenilir sonuçlar çıkarılabileceğini araştırıyor.
Gözlemevinin öncülerinden Francis Halzen, IceCube'a belirleyici katkıları ve astrofiziksel kökenli yüksek enerjili nötrinoların keşfi dolayısıyla 2026 Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü. Yıldızcı için bu başarının ayrı bir anlamı var: Türkiye'de öğrenciyken kitaplarından fizik öğrendiği bilim insanıyla bugün aynı araştırma grubunda çalışıyor.
Bir şimşek çaktığında onun önce görüntüsünü görüyoruz, daha sonra sesini duyuyoruz. Ama sesin şimşekten bize ulaşması gerekiyor ve bu da biraz zaman alıyor. Aslında biz şimşeğin sesini duyduğumuzda geçmişteki bir sesi duyuyoruz.
Yıldızcı, evreni gözlemlerken geçmişe ilişkin bilgi edinmemizi bu tanıdık olay üzerinden anlatıyor. Gökgürültüsünün bize ulaşması zaman aldığı için duyduğumuz ses, kısa süre önce yaşanmış bir olaya ait.
Uzayda ise mesafeler birkaç kilometreyle değil milyonlarca, hatta milyarlarca ışık yılıyla ifade ediliyor. Işığın ve ışık hızına çok yakın hareket eden nötrinoların bu mesafeleri aşması zaman alıyor. Dolayısıyla Dünya'ya ulaştıklarında, kaynaklarının o anki durumuna değil, yola çıktıkları döneme ilişkin bilgi taşıyorlar.
Yıldızcı, “Biz aslında uzayı gözlemleyerek bir yandan geçmişle ilgili de bilgi edinmiş oluyoruz.” diyor.
Bir arkeoloğun geçmişten kalan izleri incelemesi gibi, IceCube'daki araştırmacılar da uzak kozmik olaylardan Dünya'ya ulaşan parçacıkları inceliyor. Ancak onların aradığı izler bir kazı alanında değil, Güney Kutbu'nun buz tabakasında ortaya çıkıyor.
Nötrinoları değerli kılan özelliklerden biri, maddeyle çok nadir etkileşmeleri. Tespit edilmelerini zorlaştıran bu özellik, uzun yolculukları boyunca karşılaştıkları ortamlardan büyük ölçüde etkilenmeden ilerlemelerini de sağlıyor. Böylece kaynaklarında gerçekleşen olaylara ilişkin bilgiyi Dünya'ya taşıyabiliyorlar.
Ancak bu sıra dışı araştırmanın bugünkü başarısı başlangıçta garanti değildi. Bazı fizikçiler IceCube'a şüpheyle yaklaşıyordu. Evrenin yeterli sayıda nötrino gönderip göndermeyeceği de kesin bilinmiyordu. Yıldızcı, yaklaşık beş buçuk yıl önce araştırmaya katılırken bu belirsizliği göze aldığını anlatıyor.
Çok çılgın proje gibi görüldüğü için biraz risk olarak girmiş oldum. Ama daha çok bu ekip şeklinde çalışma, insanların birbirlerine destek olması ve kendi alanında ilk olan deneyi beraber büyütebilme imkanı çok ilgimi çekti ve çok katkı sunabileceğimi düşündüm.
Milyonlarca sinyalin arasında aranan iz
IceCube, buzun yaklaşık 1,5 ila 2,5 kilometre derinliğine yerleştirilen 5 bin 160 ışık algılayıcısıyla çalışıyor. Bu algılayıcılar, nötrinoların etkileşimleri sonucunda oluşan yüklü parçacıkların yaydığı ışığı kaydediyor.
Ancak kaydedilen her ışık izi, uzayın uzak noktalarından gelen bir nötrinoya ait değil. Araştırmacıların peşindeki astrofiziksel sinyaller, çok daha sık karşılaşılan başka parçacık olaylarının oluşturduğu kayıtların arasında bulunuyor. Yıldızcı'nın görevi, bu büyük veri yığınının içinden aranan sinyalleri ayırmak.
Milyonda biri belki, belki daha da düşük bir kısmı nötrinolar. Ve bizim bu veriyi çok gelişmiş tekniklerle süzmemiz gerekiyor. Benim çalışma alanım da bu filtrelemenin doğru yapılması ve bu çok büyük veriden anlamlı sonuçların çıkarılıp bunların bizim deneyin sonucu olarak yansıtılması.
Güney Kutbu'nda toplanan veriler, Wisconsin-Madison Üniversitesi başta olmak üzere farklı merkezlerdeki bilgisayar sistemlerinde analiz ediliyor. Araştırmacılar yalnızca parçacıkların izlerini belirlemeye değil, ölçümlerini etkileyebilecek belirsizlikleri anlamaya da çalışıyor.
Yıldızcı, doktora araştırmasında dört farklı IceCube veri grubunu tek bir istatistiksel modelde birleştiren çalışmanın geliştirilmesine öncülük ediyor. Böylece farklı özellikteki kayıtların birlikte değerlendirilmesi ve ölçümlerin belirsizliklerinin daha ayrıntılı incelenmesi amaçlanıyor. Bütün bu hesaplamaların ardında aynı soru var: Buzun derinliklerinde kaydedilen bir ışık izi, evrenin uzak bir noktasında yaşanan olay hakkında ne söylüyor?
Lise sıralarında başlayan merak
Yıldızcı'nın bu soruların peşine düşmesini sağlayan merakı, lise yıllarında şekillendi. Fizikte onu en çok etkileyen, karmaşık bir problemin temel sorulardan hareketle çözülebilmesiydi.
Ulusal fizik olimpiyatlarında 2010 ve 2011'de bronz madalya kazanan Yıldızcı, ardından Boğaziçi Üniversitesinde elektrik-elektronik mühendisliği eğitimine başladı. Fiziğe ilgisini de sürdürerek bu alanda çift ana dal yaptı, daha sonra aynı üniversitede fizik yüksek lisansını tamamladı.
Yıldızcı, Wisconsin-Madison Üniversitesinde araştırma gruplarına katılmak için akademisyenlerle yaptığı görüşmelerden birinde, IceCube'un ölçüm yöntemine ilişkin bir soru yöneltti. Parçacık etkileşimlerinde ortaya çıkan ışığı algılayan deneyde, farklı dalga boylarının ölçümlere etkisinin nasıl değerlendirildiğini merak ediyordu.
Görüştüğü akademisyene yönelttiği soruyu şöyle aktarıyor: “Işığın farklı dalga boylarının etki etmeyeceğini nereden ölçtünüz? Bunun garantisini nasıl sağlayabiliyorsunuz?”
Yıldızcı, bu sorunun görüştüğü akademisyeni düşündürdüğünü sonradan öğrendiğini anlatıyor. Onun için bilimsel çalışma, bir yöntemi uygulamakla sınırlı değildi, yöntemin dayandığı varsayımları sorgulamak ve güvenilirliğini anlamak da gerekiyordu.
Önce kitaplarından öğrendi, sonra aynı ekibe katıldı
Yıldızcı'nın Halzen'la tanışıklığı, ABD'ye gitmesinden önceye dayanıyor. Türkiye'deki öğrencilik yıllarında onun yazdığı fizik kitaplarından yararlanıyordu.
“Ben hocayla tanışmadan önce yazdığı kitaplardan dolayı hocayla tanışmıştım aslında.” diyen Yıldızcı, bugün Halzen'la haftalık toplantılarda bir araya geliyor, araştırmalarını değerlendiriyor ve karşılaştığı sorunlar üzerine görüş alışverişinde bulunuyor.
Hocasının bilimsel yaklaşımında en çok dikkatini çeken, bir soruyu yalnızca kendi sınırları içinde ele almaması. Yıldızcı'ya göre Halzen, problemin fiziğin temel ilkeleriyle ve başka araştırma alanlarıyla bağlantılarını da gözetiyor.
''Ben bir şey sorduğumda sadece sorduğum soruyla değil, sorduğum sorunun dokunabileceği başka alanları da düşünerek çok geniş çapta ve büyük resmi görerek cevap verdiğini düşünüyorum.
"Francis hoca doğru soruları sormamı sağlıyor"
Yıldızcı, Halzen'ın bilgi birikimini yalnızca kendi araştırma grubuyla paylaşmadığını, farklı üniversiteleri ziyaret ederek başka deneylere de katkı sunduğunu anlatıyor. İlk bakışta rakip görülebilecek araştırma ekiplerini, fiziğin aynı alanını birlikte geliştiren bilim insanları olarak değerlendiren Halzen'ın, zamanının önemli bir bölümünü bu ziyaretlere ayırdığını belirtiyor.
Hocasının deneyiminin kendi çalışmalarına nasıl yansıdığını ise kullandıkları istatistiksel yöntemler üzerinden açıklıyor. Yıldızcı'ya göre Halzen, bugün yaygın kullanılan tekniklerle sınırlı kalmayıp yöntemlerin geçmişini ve dayandıkları temel ilkeleri de dikkate alarak yol gösteriyor.
Ben Francis hocaya bir şey danıştığımda herkesin bildiği, zaten uygulanan tekniklerden veya metotlardan ziyade daha büyük resimde bu alanın nasıl başladığını da göz önünde bulundurarak, daha temel noktaları göz önünde bulundurarak, büyük resimde benim doğru taraflara yönelmemi, doğru soruları sormamı, doğru cevapları aramamı sağladığını düşünüyorum.
“Biz buna zaten inanıyorduk”
IceCube'un ulaştığı sonuçların arkasında, farklı ülkelerden bilim insanlarının yıllara yayılan ortak çalışması var. Yıldızcı, araştırmanın ölçümlerine duyulan güvenin de bu süreçte güçlendiğini belirtiyor. Başlangıçta daha fazla şüpheyle karşılanan sonuçların, bilimsel çalışmalar ilerledikçe daha geniş kabul gördüğünü anlatıyor.
Biz bunca yıldır bu konu üzerine çalışıyorduk. İlk başta daha az kabul görüyordu belki ölçümler. Daha fazla şüphe vardı. Yıllar boyunca o şüpheler azaldı. Biz buna zaten inanıyorduk ama bütün fizik camiasını inandırmamız biraz zaman aldı. Zaman ve bilimsel çalışma aldı.
"Çok iyi bir insan, tereddüt etmeden soru sorabiliyorum"
Yıldızcı, hocasının çalışma arkadaşlarına yaklaşımını da şu sözlerle anlatıyor: "Francis hoca çok iyi bir fizikçi. Dünyanın en iyi fizikçilerinden biri. Ama gerçekten çok iyi bir insan ve çok alçakgönüllü bir insan. Bir şey sormaya gittiğimde hiç tereddüt etmediğim birisi."
Doğru imkanlar ve doğru fırsatlar
Nobel haberi Yıldızcı için de akademik yolculuğunun özel anlarından biri oldu. Ancak bulunduğu noktayı anlatırken yalnızca kendi çalışmalarına değil, Türkiye'de aldığı eğitime de işaret ediyor. Yıldızcı, Boğaziçi Üniversitesindeki hocalarının kendisine temel ilkelerden hareketle düşünmeyi öğrettiğini, bunun bilimsel yaklaşımında önemli bir payı olduğunu söylüyor. ABD'de araştırma yaparken ve öğrencilere ders verirken edindiği deneyimlerin, Türkiye'deki öğrencilerin potansiyeline duyduğu güveni güçlendirdiğini belirtiyor.
Türkiye'deki arkadaşlarımın, aynı bölümde okuduğum arkadaşlarımın hepsinin çok çok yetenekli ve doğru imkanlar ve doğru fırsatlar sunulduğu takdirde çok büyük başarılar elde edebileceğini düşündüm her zaman.
“Ben şu an nasıl daha fazla öğrenebilirim?”
Yıldızcı, lise yıllarında fizik olimpiyatlarına hazırlanırken Nobel'i bilimsel başarının ulaşılabilecek en üst noktalarından biri görüyordu. Ancak kendi yolunu belirlerken önceliğinin bir ödüle ya da unvana ulaşmak olmadığını söylüyor.
Mühendislik eğitiminin yanında fizik okumaya karar verdiğinde de yüksek lisansa başladığında da öğrenmek istediği daha fazla şey vardı.
Bugün gençlere de bilimsel meraklarını korumalarını, hata yapmaktan çekinmeden soru sormalarını tavsiye ediyor.
Yanlış yapmaktan korkmayıp önemli olan şeyin doğru sonuçlara ulaşmak, yüksek puanlar almak değil de doğru soruları sorabilmek ve içlerinde o merakın sönmemesini sağlamak olabilir.
