Dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısı LHC’den gelen deney sonuçları, birbiriyle çarpışarak yok olan parçacıkların Standart Model’de öngörülen şekilde parçalanmadığını gösterdi.
New York’ta düzenlenen LHC Fizik konferansına katılan LHCb işbirliği ekibi, fizik biliminin temellerini sarsacak yeni sonuçlar açıkladı. Dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısı olan LHC’nin dört büyük deney sisteminden biri olan LHCb’ye ait sonuçlar, atomaltı dünyayı açıklayan Standart Modele aykırı yeni ve farklı parçacıklar olabileceğini gösteriyor.
İsviçre CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın (LHC) bir parçası olan LHCb dünya çapında 50’den fazla üniversite ve enstitü tarafından kullanılıyor. LHCb’de yapılan deneyler, bazı atomaltı parçacıkların Standart Model’de belirtilenden farklı özelliklere sahip olduğunu gösterdi.
Standart modeli değiştirme zamanı
Standart Model, lepton parçacık ailesinden elektronlar, muonlar ve tauların aynı şekilde davranması gerektiğini söylüyor. Örneğin bu parçacıklar hızlandırıcıda başka parçacıklarla çarpışarak yok olduğunda aynı “bozunma ürünlerini”, yani aynı bozunma parçacıklarını üretmeli. Analiz sonuçlarını inceleyen Kraliyet Üniversitesi Araştırma Görevlisi Tom Blake, “Bozunma söz konusu olduğunda, Standart Model muonlar ve elektronlar arasında ayrım yapmıyor” diyor. “Denklemlerimize göre bunlar aynı parçacıklar. Bu yüzden de yaklaşık olarak eşit sayıda üretildiklerini görmemiz gerek.”
LHCb fizikçileri New York’ta yaptıkları açıklamada, bazı parçacıkların Standart Model’in öngörülerine aykırı davrandığını duyurdu. Deneylerde parçalanan parçacıklar beklenen sayıda bozunma ürünü üretmiyordu. Bilim insanlarına göre bunun iki sebebi olabilir: Ya doğada bilinmeyen yeni bir fizik kuvveti var (5. kuvvet) ya da Standart Model’de tanımlanmayan yeni parçacıklar var. Bunlar bozunma parçacıklarının türü ve sayısının değişmesine neden oluyor.
Daha fazla deney şart
Fizikçiler Standart Model’e aykırı olarak, b kuarkları içeren parçacıkların farklı şekilde bozunduğunu gördüler. Genellikle bu parçacıklar deneyde üretilir üretilmez hafif hadronlar oluşturarak bozunuyor. Ancak yapılan deneylerde bozunan parçacıkların iki lepton ve bir hadron ürettiği görüldü.
Standart Model’e göre bozunma sırasında eşit sayıda elektron ve muon üretilmeli. Oysa araştırmacılar yapılan deneylerin yüzde 25’inde elektronların daha çok sayıda üretildiğini saptadılar. LHC’nin gelecekteki verileri de bunu desteklerse, bu durum Standart Model’den farklı bir fizik teorisi geliştirmeyi gerektirebilir.
Heidelberg Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmalarını yürüten ve etkinlikte yeni sonuçları açıklayan Michel De Cian, “Söz konusu uyuşmazlığı görmeye devam edersek bu durum yeni bir parçacığın kanıtı olacaktır, örneğin Z bozonunun daha ağır bir kuzeni” diyor.
Sonuçlar ne kadar kesin?
Öte yandan Japonya’daki Belle ve SLAC bünyesinde yer alan BaBar ekipleri, benzer deneylerde elektron ve muonların aynı sayıda üretildiğini gördüler. Bu da Standart Model’e uygundu. Ancak deney sonuçları istatistiksel kesinlik açısından çok belirsiz olduğu için LHC’nin sonuçları dikkate alındı. Parçacık hızlandırıcılardaki sonuçların neden ilk seferinde belirsiz olduğuna gelince:
Atomaltı parçacıklar çok küçük ve hızlı olduğu için bunların parçacık hızlandırıcılardaki parçalanma anı görülemiyor. Yalnızca çevreye saçılan kalıntıların izleri görülebiliyor. Bu da deney sonuçlarının bulanık olmasına yol açıyor. Fizikçiler bir deneyden emin olmak için sonuçları defalarca test ediyor. Deney sonuçları ancak Sigma 4 ve daha üst kesinlik düzeylerine ulaştığında bilimsel çevrelerde kabul görüyor (standart sapma derecesi Sigma olarak adlandırılıyor).
Ancak, LHCb sonuçları daha kesin olmakla birlikte ek deneylere ihtiyaç duyuyor ve bilim insanları bu yıl çok daha kesin sonuçlar elde etmeyi umuyor. Sonuçlar kesinleşirse nükleer parçacıkları ve kuantum dünyasını açıklayan Standart Model’i değiştirmek gerekecek. De Cian bunun yeni bir fiziğin kapılarını aralayacağını düşünüyor.
