Parçacık Fiziğini Değiştirebilecek Yeni Keşif

0
111
Fotoğraf: ABD Ulusal Brookhaven Laboratuvarı

Müon adı verilen atom altı bir parçacık, olması gerekenden daha manyetik. Peki bu ne anlama geliyor?

Fizikçilerden oluşan uluslararası bir araştırma takımı, iki gün önce yayımlanan makalede atom altı bir parçacıkla ilgili tuhaf bir şeyler olduğunu bildiriyor. Eğer bu keşif doğru çıkarsa, modern fizik büyük bir değişim geçirebilir.

Buradaki problemli çocuk, müon adı verilen ve elektronun daha ağır, daha gizemli kuzeni olan bir parçacık. Bozunup parçalanmadan önce saniyenin milyonda biri kadar dayanıyor. Müonlar çok kısa ömürlü olsa da, CERN’in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı gibi tesislerde başka parçacıkları çarpıştıran fizikçiler bunlardan milyonlarca tane üretebiliyor.

ABD Enerji Bakanlığı’na bağlı Ulusal Fermi Hızlandırıcı Laboratuvarı’nda çalışan parçacık fizikçiler, müonların tahmin edilenden daha manyetik olduğuna yönelik bulgulara ulaşmışlar. Bu durum her ne kadar gizemli bir detay gibi görünse de, aslında müonların temel parçacık fiziği kanunlarını ihlal ettiği anlamına geliyor. Bu kanunlar, Standart Model adı verilen fizik ilkelerine dayanıyor.

Standart Model, yaklaşık yarım asırdır parçacık fiziğinin merkezi konumunda. Evrenin en temel parçacıkları olduğu düşünülen cisimlerin (müon, elektron, foton, kısmen efsanevi Higgs bozonu ve diğer 13 parçacık) anlaşılıp birbirine bağlanması amacıyla kuantum fiziğinin temelini oluşturuyor.

Standart Model şimdiye kadar yapılan ciddi sınamaları çoğu zaman geçmişse de, zırhında birkaç ufak delik açılmış ve fizikçilerin akıllarında onlarca yıldır cevaplanmamış bazı sorular kalmış. Bazı parçacıkların kütlesi, modelin söyledikleriyle uyuşmuyor. Kütleçekimin nasıl işlediğini göstermeyen model, karanlık madde ya da karanlık enerjiyi de hesaba katmıyor ve evrenin yapısında büyük gizemler bırakıyor. Evrende neden madde olduğunu da açıklamıyor.

Bu yüzden bazı parçacık fizikçiler, artık bu müon uyuşmazlığının Standart Model’e ilk ölümcül darbeyi vurabileceğine inanıyor (veya en azından umuyor).

Kentucky Üniversitesi’nde çalışan ve araştırma takımının parçası olan fizikçi Renee Fatemi şöyle aktarıyor: “Yeni bulgular, müonun elimizdeki en iyi kuramda bulunmayan bir şeye karşı hassas olduğunu gösteren kuvvetli birer kanıt niteliğinde” diyor.

Bu keşfin yapılacağı bir süredir tahmin ediliyormuş. ABD’deki Ulusal Brookhaven Laboratuvarı’nda çalışan fizikçiler, 1990’lı yıllarda parçacığın ikiucaylı momentini incelemek üzere manyetik bir bobinin etrafında müon fırlatmaya başlamışlar. İkiucaylı moment, parçacığın tabiatındaki küçük manyetik alanın bir ölçütü niteliğinde. Deney sonucunda araştırmacılar, manyetik ikiucaylı momentin Standart Model’de tahmin edilen değerle uyuşmadığını bulmuşlar.

Sonuçlar heyecan verici olsa da, deneyin sermayesi bittiğinde bilim insanları devam edememiş. Manyetik halkanın, (kelimenin tam anlamıyla) Fermilab’ın birkaç bin kilometre batısına taşındığı 2010’lu yıllara kadar beklemeleri gerekmiş. Dünya çapından gelen yüzlerce bilim insanı burada beraber çalışarak, meslektaşlarının Brookhaven’da buldukları şeyi doğrulamış: Müon’un ikiucaylı momenti, Standart Model’e ters düşüyormuş.

Fakat bu gelişmeden çıkarım yapmak için henüz erken. Öncelikle, bilim insanlarının sonuçları tekrarlaması gerekiyor: Fermilab araştırmacılarının bulduğu şeyin rastgele gürültü olma ihtimali yaklaşık 40.000’de bir. Son derece ihtimal dışı olsa bile, parçacık fiziğindeki standart olan 3,5 milyonda 1’in çok altında kalıyor. Daha fazla sonuç da yolda olabilir: Fermilab’daki araştırmacılar, topladıkları verinin yüzde altısından küçük bir kısmını etraflı şekilde çözümlediklerini söylüyor.

Bilim insanlarının hepsi, müonların parçacık fiziğinde devrim yaratacağını düşünmüyor. Ancak Fermilab araştırmacılarından bazılarının da içerisinde bulunduğu pek çok bilim insanı, gözlenen bu uyuşmazlığın müonlar ile etkileşime giren ve bilinmeyen bir takım kuvvetlerin sonucu olabileceğinden şüpheleniyor. Eğer durum böyleyse, o halde Standart Model’in çok ötesindeki bazı fizik kanunlarından bahsedilebilir.

Standart Model tarih olmasa bile; bu müon bulgusu, evrenin neden ve nasıl böyle çalıştığını cevaplamaya yardımcı olabilecek yeni keşifler için fırlatma rampası görevi görebilir.

 

 

 

 

Yazar: Rahul Rao/Popular Science. Çeviren: Ozan Zaloğlu.

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here