Geçtiğimiz yıl Macaristan’daki bir grup bilim insanı, daha önce bilinmeyen bir atom altı parçacığa dair bir makale yayımlamıştı.
Eğer buldukları sonuçlar onaylanırsa X17 adını verdikleri parçacık, karanlık maddenin açıklamasında bize yardımcı olabilir. Standart fizik modelinde tanımlanan dört kuvvete (çekim, elektromanyetizma, zayıf nükleer güç ve güçlü nükleer güç) beşinci ek bir güç ekleyebiliriz. Sonuçlar hâlâ onaylanmış değil.
Atomları çarpıştırmak
Yeni bir parçacık bulmak isteyen bilim insanları genelde dev parçacık hızlandırıcılarda atomları birbirine çarpıştırıyor ve sonuçta ortaya ne çıktığına bakıyor. Bu parçacık hızlandırıcılardan en büyüğü Avrupa’daki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı. Burada 2012 yılında bilim insanlarının uzun yıllar boyu peşinde koştuğu Higgs bozonu keşfedilmişti. ATOMKI’de (Macaristan’daki Nükleer Araştırma Enstitüsü) çalışan Attila J. Krasznahorkay ve ekibi, farklı bir yaklaşım geliştirmiş. Araştırma takımı, farklı atomların çekirdeklerini protonlarla bombardımana tutmuş. 2016 yılında, berilyum-8 çekirdeği yüksek enerji halinden düşük enerji haline geçerken ortaya çıkan elektron ve pozitron (elektronların anti madde versiyonu) çiftlerini incelemişler. Elektron ve pozitronlar arasında büyük bir açı olduğu ortaya çıkmış. Bu anormalliği açıklamanın tek yolu, çekirdekten henüz bilinmeyen bir parçacığın çıkması ve daha sonra bir elektron ve pozitrona “ayrılması” olabilirmiş.
Bu parçacık ise bir bozon olmalıymış. Kütlesi yaklaşık 17 milyon elektron volt olabilir. Bu rakam 34 elektronun ağırlığına eşit ve böyle bir parçacık için çok hafif (örneğin Higgs bozonu bundan 10.000 kat daha ağır). Krasznahorkay ve ekibi, kütlesinden yola çıkarak bu parçacığa X17 adını vermişler. Şimdi helyum-4 çekirdeğinde gözlemledikleri garip bir davranışı X17’nin varlığı ile açıklayabiliyorlar.
Defalarca kontrol
Fakat bu yeni buluş, fizik dünyası tarafından şüphe ile karşılanmıştı. Oysa Higgs bozonunun keşfi sırasında böyle bir şüphe dile getirilmemişti. Peki fizikçiler için bu tür bir hafif siklet bozonun var olabileceğini kabul etmek neden bu kadar zor?
Öncelikle, bu tür deneyleri gerçekleştirmek zor. Ortaya çıkan verilerin analizi de bir o kadar zor. Sinyaller bir görünüp bir kaybolabiliyor. Örneğin 2004’te Debrecen’de bir grup bilim insanı, daha da hafif bir bozonun varlığına işaret eden bir sinyal yakalamışlardı, ancak deneyi tekrarladıklarında sinyal yok olmuştu. İkinci olarak, X17’nin varlığı diğer deneylerle uyumlu olmalı. 2016’da berilyum, geçtiğimiz yıl da helyum ile gerçekleştiren deneylerde X17’nin varlığı tespit edilebiliyor ancak bağımsız üçüncü bir bilim insanı grubunun da kontrol etmesi gerekiyor. Ekip bu deneyleri daha gelişmiş cihazlar kullanarak tekrarlamış ve berilyum-8 ve helyum-4 ile elde edilen sonuçları elde etmişler. Bu sonuçlar da Canberra’daki Avustralya Ulusal Üniversitesinde gerçekleştirilen HIAS 2019 sempozyumunda açıklanmıştı.
Karanlık madde ile alakası ne?
Bilim insanları evrendeki maddenin büyük bölümünün, bizim tarafımızdan görülmediğine inanıyor. Karanlık madde adı verilen bu yapı, normal maddelerle çok az etkileşime giriyor. Varlığını uzak galaksilerdeki kütleçekim etkilerinden anlayabiliyoruz, ancak henüz bir laboratuvarda tespit edebilmiş değiliz.
X17 gibi bir parçacık, karanlık madde parçacıkları arasındaki gücü normal maddede fotonların taşıdığı gibi taşıyor olabilir. Ancak yine de bağımsız bir ekip sonuçları onaylamadan fizik dünyasının X17’nin varlığını kabul etmeyeceği açıkça görülüyor. Eğer bu onay günün birinde gelirse, sıra karanlık madde parçacıklarını keşfetmeye gelebilir.
