Ürdün’de başkent Amman’a 40 km uzaklıkta bir uluslararası sinkrotron ışınımı laboratuvarı olan SESAME (Synchrotron light for Experimental Science and Applications in the Middle East), 2. Dünya Savaşı sürecinde Avrupa ülkeleri arasında yıpranan ilişkileri savaş ertesi onarma çabalarının bir parçası olan CERN modeline göre kurgulanmış bir laboratuvar. Amacı Ortadoğu’da uluslararası düzeyde ileri teknoloji kullanan araştırmaların yapıldığı bir ortam oluşturmak ve aynı zamanda Ortadoğu ülkelerindeki farklı kültür ve geleneklerden gelen araştırmacıların farklılıkları bir kenara bırakıp “bilim dilini” kullanarak birbirlerini tanımaları için fırsat yaratmak.
SESAME üyeleri Bahreyn, Güney Kıbrıs, Ürdün, Mısır, İran, Pakistan, Türkiye, İsrail ve Filistin’den oluşuyor. Üyelik devletlerarası anlaşmalarla yapılıyor ve SESAME konseyinde üye ülkelerden gelen delegeler bir masa etrafında toplanıp laboratuvarın işleyişini izleyip geleceğiyle ilgili kararlar alıyorlar. Konsey Başkanı İngiltere’den daha önce CERN direktörlüğü yapmış Sir Chris LLwellyn–Smith, laboratuvar Direktörü de Ürdünlü bilim insanı ve Ürdün Atom Enerji Komisyonu başkanı Khalid Toukan. SESAME grubunda üyelerin yanı sıra teknik konular ve eğitimde destek veren ve gerektiğinde üyelerin katılımıyla oluşan bütçeden karşılanamayan birtakım donanım için maddi katkıda bulunan gözlemci ülkeler bulunuyor. Bunlar Brezilya, Çin, Avrupa Topluluğu, Fransa, Almanya, Yunanistan, İtalya, Japonya, Kuveyt, Portekiz Rus Federasyonu, İspanya İsveç, İsviçre, İngiltere ve ABD.
SESAME’nin kuruluşu
SESAME’nin kurulma fikri Nobel ödüllü Pakistan’lı fizikçi Abdus Salam’ın 1980’lerde Ortadoğu’da bir sinkrotron ışınımı (SI) kaynağı kurulmasının bölgeye yüksek teknoloji gelmesi ve farklı alanlarda çalışan araştırmacıların bir çatı altında toplaması açısından yararlı olacağını dile getirmesine kadar dayanıyor. Bu düşüncelerin CERN’de çalışan bazı Ortadoğu’lu araştırmacılar tarafından da paylaşılması ve 1997’de de Berlin’de kapatılacak BESSYI sinkrotronunun Almanya tarafından Ortadoğu’ya hibe edilmesi düşüncesinin oluşması projeyi gerçekleşebilir hale getirmiş. SESAME projesi resmen 1999 Haziran ayında Ortadoğu ve diğer bölgelerden gelen delegelerin katılımıyla yapılan toplantıda UNESCO şemsiyesi altında başlatıldı. Diğer bir önemli dönüm noktası da 2002 yılında BESSYI’den gelen 0.8 MeV’luk depolama halkası yerine yeni 2.5 GeV’luk bir halka yapılmasına karar verilerek bunun tasarımına girişilmesi. Bu kararla SESAME’nin uluslararası düzeyde rekabet edebilecek bir 3. kuşak SI kaynağı haline gelmesi sağlandı.
Sinkrotron ışınımı ve kullanım alanları
SESAME 2.5 GeV’lik hızlandırıcı kaynaklı bir SI laboratuvarı. SI, ŞEKİL 1’de gösterildiği üzere, yüksek enerjili elektronların (veya pozitronların) dairesel yörünge çevresinde ışık hızına yakın hızda hareket ederken yörüngeye teğet olarak saldıkları ışınıma verilen isim. Bu ışınım geniş bir dalga boyu (enerji) aralığını içerdiğinden, farklı optik düzeneklerle kızılötesinden X-ışınlarına kadar çeşitli dalga boylarını kullanarak deneyler yapmak mümkün. Sinkrotronlarda dalga boyu/ışınım enerjisinin seçildiği optik düzenekler ve araştırmacıların örnekleri
ne ışınım gönderdikleri ve veri topladıkları deney istasyonlarına demet hattı ismi veriliyor. Sinkrotron kullanımının avantajı ışınımın yüksek yeğinliği sayesinde örneklerden kısa zamanda kaliteli veri toplanabilmesi, zamana bağlı değişikliklerin izlenebilmesi, deneylerde kolaylıkla geniş enerji aralıklarının taranabilmesi ve başka yöntemlerle görüntülenemeyecek hassas malzemelerle (örneğin biyo-malzemeler) çalışmalar yapılabilmesi.
Sinkrotron laboratuvarları çeşitli alanlardan araştırmacıların yoğun olarak çalışabilecekleri, birbirlerini tanıyabilecekleri ve birbirleriyle etkileşim içinde yerine göre ortak projeler üretebilecekleri mekânlar. Avrupa, Amerika ve Asya’da 70 civarında sinkrotron ışınımı üreten laboratuvar olmasına rağmen Ortadoğu’da hiç olmaması dikkati çekiyor. Sinkrotron laboratuvarlarını inşa etmek ve işletmek oldukça yüksek maliyetli olduğundan bazıları örneğin Fransa’da Grenoble’daki Avrupa Sinkrotron Merkezi (ESRF)’nde olduğu gibi birkaç ülkenin bir araya gelerek bütçeyi paylaşmasıyla kuruluyor ve 24 saat ışınım üretiyor.
SESAME’de yürütülecek araştırmaların kapsadığı alanlar ŞEKİL 2’de ve kullanıcıların istekleri doğrultusunda planlanan demet hatları da Tablo 1’de özetlenmiştir. Tıp ve moleküler biyoloji uygulama alanlarından örneklerde moleküllerin 3 boyutlu yapılarında normal ve hastalığa yol açan durumlardaki farklılıkları görebilmek veya ilaç geliştirilirken hedef ve ilaç arasındaki yapı uyumluluk şartlarının belirlenmesi gibi çalışmalar öne çıkıyor. Arkeologlar objelere zarar vermeden kimyasal bileşimini ve yapısal özelliklerini açığa çıkarmak, ne zaman ve nerede yapıldığına dair bilgi edinmek için SI kullanıyorlar. Malzeme bilimciler için yeni oluşturulan malzemelerin özelliklerinin atomik yapılarıyla nasıl bağdaştığını görüp dış etkenler uygulandığında olan değişiklikleri zamana bağlı olarak izlemek önemli. Çevre bilimciler toprak, hava ve su örnek analizlerini yüksek duyarlıkta hızlı ve sistematik olarak yapabiliyorlar. Sinkrotronlarda ayrıca moleküler düzeyden daha büyük ölçeğe geçip doku ve malzeme yapılarını doğrudan görüntülemek için yöntemler de hızla geliştiriliyor.
Üç aşamalı yapı
SESAME sinkrotronunun 3 aşamalı bir yapısı var. İlk iki aşama mikrotron ve ön hızlandırıcıdan oluşuyor. Mikrotronda 20 MeV enerjide oluşturulan elektronlar ön hızlandırıcıya transfer edilerek 800 MeV enerjiye yükseltiliyor. Mikrotron ve ön hızlandırıcı BESSYI’den gelen, yeni vakum pompaları ve güç kaynakları ile donatılarak güncelleştirilmiş parçalar. Ön hızlandırıcıda 800 MeV enerjiye yükseltilen elektronlar depolama halkasına aktarılarak 2.5 GeV enerjiye getiriliyor. SESAME’deki depolama halkası, ki bu ışınım kalitesi için en kritik parça, yepyeni. Depolama halkasının tasarımı SESAME mühendisleri tarafından yapılarak üretimi Avrupa Komisyonu desteğiyle CERN öncülüğünde gerçekleştirildi. SESAME mühendisleri CERN araştırmacılarının desteğiyle çalışarak aralarında Türkiye, İspanya, Güney Kıbrıs, Pakistan, İngiltere, Fransa, Almanya, İtalya, İsviçre ve İsrail’in bulunduğu gerçek bir uluslararası şirketler kadrosuyla üretilmiş parçaları bir araya getirdiler ve yeni depolama halkasını inşa ettiler (RESİM 1). SESAME’nin yukarıda sözünü ettiğimiz ilk iki bileşkesi şu anda çalışıyor. Depolama halkasının da kurulumu ve vakum, soğutma sistemi gibi ön hazırlıkları tamamlanmış durumda. Elektronların depolama halkasına transferi, depolanmaları ve ışınım optimizasyonu süreci de başlamak üzere.
Kullanıcı grubu çalışmaları sürüyor
SESAME ilk aşamada Tablo 1’de verilen demet hatlarından X-ışınları absorpsiyon (soğulma) ve kızılötesi mikrospektroskopisi olmak üzere ikisiyle çalışmaya başlayacak. Önümüzdeki iki yıl içinde malzeme bilimi ve protein makromoleküler kristalografi çalışmalarına yönelik en az iki demet hattının daha devreye girmesi bekleniyor. Depolama halkasının tasarımı 20 den fazla demet hattı kurulmasına izin veriyor. SESAME’nin verimli ve yüksek düzeyde çalışmaların yapıldığı bir laboratuvar olabilmesi için kullanıcı grubunu oluşturmak, eğitmek ve SESAME devreye girdiği anda deneylerin başlayabilmesini sağlayabilmek için son 10 yıldır kullanıcı grubu çalışmaları sürdürülüyor. Genç araştırmacılar SESAME kanalıyla elde edilen desteklerle dünyanın çeşitli yerlerindeki laboratuvarlarda eğitiliyor ve projeler geliştiriyorlar. Kullanıcı grubu toplantılarına her yıl katılanların sayısı artıyor ve sunulan araştırmaların kalitesi etkileyici oluyor (RESİM 2).
SESAME’nin bütçesi
SESAME Projesi’nin bütçesi üyelerin nüfus, ülkedeki kişi başına gayrisafi milli hasıla vs gibi belli esaslara göre hesaplanan katkılarından oluşuyor. Projenin hemen hemen her aşamasında mali sorunlar yaşandı ve bunlar devam ediyor. Sorunlar bazen ülkelerde beklenmedik doğal afetlerin getirdiği mali sıkıntılardan, bazen ülkelerde hükümet değişikliğinden, bazen de İran’la olduğu gibi uluslararası ilişkilerdeki gerginliklerden kaynaklanıyor. Bunları aşmak için şimdiye kadar hep yaratıcı çözümler getirmek mümkün oldu, örneğin en son olarak aralarında Türkiye’nin de olduğu 5 ülke bir kereye mahsus olmak üzere gönüllü katkıda bulunmayı kabul ettiler. Ama bu durumda bile İran uygulanan yaptırımlardan dolayı bu yükümlülüğünü yerine getiremiyor.
Laboratuvar çalışmaya başladığında işletim giderlerinde en büyük sorun elektik tüketiminden kaynaklanacak. Bu yüzden hem Ürdün’ün genel enerji ihtiyacına yönelik hem de laboratuvarın ihtiyacını karşılamak üzere bir güneş enerjili elektrik santrali için maddi kaynak sağlanmış durumda ve kurulması için çalışmalar ilerliyor.
Prof. Dr. Zehra Sayers / Sabancı Üniversitesi
*Bu yazı Ocak 2017'de HBT Dergi'de yayınlanmıştır.