Mainz – Johannes Gutenberg Üniversitesi PRISMA+ Mükemmeliyet Kümesi’nde çalışan kuramsal fizikçiler, parçacık fiziğindeki Standart Model’in ötesine uzanan ve Standart Model’in geçmek zorunda olduğu soruları (ör. temel parçacıkların kütle hiyerarşileri ya da karanlık maddenin varlığına ilişkin) cevaplayabilecek bir kuram üzerinde çalışıyorlar. Bu kuramın ana unsuru, uzay zamanda fazladan bir boyut olması. Bilim insanları şimdiye kadar, kuramlarının sunduğu tahminlerin deneysel şekilde test edilememesi sorunuyla karşı karşıya kalmışlardı. Şimdiyse European Physical Journal C bülteninin güncel sayısında yayımladıkları bir makaleyle bu sorunun üstesinden geldiklerini aktarıyorlar.
1920’ler kadar erken bir dönemde kütleçekim ve elektromanyetizma kuvvetlerini birleştirmeye çalışan Theodor Kaluza ile Oskar Klein, aşina olduğumuz üç uzay boyutu ve zamanın ötesinde ilave bir boyutun varlığına yönelik tahmin yürütmüşler (bu üç uzamsal boyut ile zaman, fizikte birleştirilip dört boyutlu uzayzamana dönüştürülüyor). Eğer mevcutsa, böylesi yeni bir boyutun inanılmaz derecede ufak ve gözle görülmez olması gerekiyormuş. Bu fikir, 1990’ların sonlarında kayda değer bir rönesans geçirmiş ve beşinci bir boyutun var olmasının, parçacık fiziğindeki cevaplanmamış temel soruların bazılarını çözebileceği fark edilmiş. Özellikle de Stanford Üniversitesi’nde çalışan ve sonrasında Cornell Üniversitesi’nde profesör olan Yuval Grossman, yüksek miktarda atıf yapılan bir makalesinde parçacık fiziğinin Standart Model’ini beş boyutlu bir uzay zamana yerleştirmenin, temel parçacıkların kütlelerinde o zamana kadar görülen gizemli kalıpları açıklayabileceğini göstermiş.
Bir 20 yıl sonra ise Matthias Neubert’in grubu (kendisi 2006’dan beri Mainz – Johannes Gutenberg Üniversitesi’ndeki fakültede çalışıyor ve PRISMA+ Mükemmeliyet Kümesi’nin sözcüsü), beklenmedik başka bir keşif gerçekleştirmiş: 5 boyutlu alan denklemlerinin, meşhur Higgs bozonuyla benzer niteliklere fakat çok daha ağır bir kütleye sahip olan yeni bir parçacığın mevcudiyetini haber verdiğini keşfetmişler; aslında o kadar ağırmış ki, dünyadaki en yüksek enerjili parçacık çarpıştırıcısında (Büyük Hadron Çarpıştırıcısı – LHC) bile oluşturulamazmış. Araştırmaya katılan doktora öğrencisi Javier Castellano Ruiz, parçacağı “Adeta bir kâbustu” diyerek anımsıyor. “Kuramımızın yeni bir parçacığı haber verdiğini düşünüp heyecanlanmıştık fakat bu tahmini, öngörülebilir herhangi bir deneyde doğrulamanın imkansız olduğu görülmüştü.”
Beşinci boyuttan geçmek
European Physical Journal C bülteninde yayımlanan yeni bir çalışmada araştırmacılar, bu ikileme karşı olağanüstü bir çözüm bulduklarını belirtiyor. Araştırmacılar, ileri sürdükleri parçacığın aslında bilinen temel parçacıklar (görünebilir evrenimiz) ile gizemli karanlık madde (karanlık bölüm) arasında aracılık etmesi gereken yeni bir kuvvet olduğunu keşfetmiş. Astrofiziksel deneylerde gözlendiği şekliyle, evrendeki karanlık madde bolluğu bile bu kuramla açıklanabiliyor. Bu durum, karanlık maddeyi oluşturan etmenlerin arayışında (kelimenin tam anlamıyla, beşinci boyuttan geçerek) ve evrenimizin tarihindeki çok erken bir aşamada, karanlık madde oluştuğu zamanlarda fiziğe ilişkin ipuçları elde etmeye yönelik yeni yollar sunuyor. Araştırma takımının lideri Matthias Neubert, şöyle aktarıyor:
“Kuramsal tahminlerimize yönelik muhtemel doğrulamalar arayarak geçen onlarca yıldan sonra, keşfettiğimiz mekanizmanın karanlık maddeyi gelecekteki deneylerde erişilebilir kılacağından artık eminiz; çünkü sıradan madde ile karanlık madde arasındaki (öne sürdüğümüz parçacığın aracılık ettiği) bu yeni etkileşimin nitelikleri, kuramımız dahilinde isabetli şekilde hesaplanabiliyor. Nihayetinde ve umduğumuz şekliyle bu yeni parçacık, ilk olarak karanlık bölüm ile gerçekleştirdiği etkileşimler yoluyla keşfedilebilir.” Söz konusu örnek, deneysel ve kuramsal temel bilim arasında gerçekleşen kazançlı etkileşimi güzel bir şekilde örnekliyor.
Mainz – Johannes Gutenberg Üniversitesi. Ç: O.
