Müonların Gizemi: Bilim Dünyasında Devrim Yaratan Yeni Bulgular

0

BEĞENDİM

ABONE OL

News

0

Son araştırmalar, müon adı verilen atom altı parçacıkların, mevcut atom altı fizik teorisinin öngördüğü şekilde davranmadığını gösteren çarpıcı kanıtlar sunuyor. Bilim insanları, müonların üzerindeki etkilerin bilinmeyen bir kuvvetten kaynaklanabileceğini düşünmeye başladılar. Bu yeni bulgular, daha fazla veri ile doğrulanabilirse, fizik alanında önemli bir devrimin başlangıcını işaret edebilir.

Günlük yaşantımızda sürekli olarak deneyimlediğimiz kuvvetler, şu an dört temel kategoriye indirgenebilir: yerçekimi, elektromanyetizm, güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet. Bu dört temel kuvvet, evrendeki tüm nesnelerin ve parçacıkların birbirleriyle etkileşim şekillerini belirler. Yeni bulgular, ABD’de bulunan Fermilab adlı parçacık hızlandırıcı tesisinde elde edildi ve burada Fermilab ekibi, 2021 yılında beşinci bir doğa kuvveti olasılığını ilk kez öne sürmüştü. Fermilab’da kıdemli bir bilim insanı olan Dr. Brendan Casey, araştırma ekibinin o tarihten bu yana daha fazla veri topladığını ve ölçümlerinin belirsizliğini önemli ölçüde azalttığını belirtti.

“Yeni Bir Bölgeyi Araştırıyoruz”

Casey, “Gerçekten yeni bir bölgeyi araştırıyoruz. Ölçümleri, daha önce hiç görülmediği kadar iyi bir hassasiyetle yapıyoruz” şeklinde ifade etti. ‘g eksi iki (g-2)’ adı verilen deneyde, araştırmacılar müonları 15 metre çapındaki bir halkanın etrafında hızlandırarak neredeyse ışık hızında yaklaşık bin kez döndürüyorlar. Elde edilen veriler, müonların yeni bir doğa gücünün etkisi altında, Standart Model olarak bilinen mevcut teorinin açıklayamadığı şekilde davrandığını göstermektedir. Ancak, bu veriler güçlü olsa da, Fermilab ekibi henüz kesin bir kanıt elde edebilmiş değil.

“Başlangıç Fitilini Ateşleyecek”

Araştırmacılar, ihtiyaç duydukları verilere ulaşacaklarına ve teorik belirsizliğin iki yıl içinde hedeflerine ulaşmalarına yetecek kadar azalacağına inanıyorlar. Avrupa’daki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki (LHC) bir rakip ekip ise bu hedefe daha önce ulaşmayı umuyor. Imperial College London’dan Dr. Mitesh Patel, LHC’de Standart Model’deki eksiklikleri ortaya çıkarmaya çalışan binlerce fizikçiden biri olarak, BBC News’a verdiği demeçte, “Standart Model’in öngörüleriyle uyuşmayan davranışları ölçmek, parçacık fiziği açısından beklenen hedeftir. Model, 50 yılı aşkın bir süredir tüm deneysel testlere dayandığı için anlayışımızda bir devrim bakımından başlangıç fitilini ateşleyecek” şeklinde konuştu.

Fermilab, bir sonraki sonuçlarının teori ve deney arasında yeni parçacıkları veya kuvvetleri ortaya çıkarabilecek “nihai veriler” olacağını duyurdu.

Standart Model Nedir?

Peki, Standart Model nedir ve onun öngörülerine tam olarak uymayan deneysel bir sonuç elde etmenin bu kadar önemli olmasının sebebi nedir? Etrafımızdaki her şey atomlardan oluşuyor; atomlar da daha küçük parçacıklardan meydana geliyor. Bu parçacıklar etkileşime girerek doğanın dört kuvvetini oluşturuyor: elektrik ve manyetizma (elektromanyetizm), iki nükleer kuvvet ve yerçekimi (kütleçekim). Geçtiğimiz 50 yıl boyunca bu kuvvetlerin hareket şekli, standart model tarafından hatasız bir biçimde öngörülmüştür.

Müonlar, atomların çevresinde dönen ve elektrik akımlarından sorumlu olan elektronlara benzeyen parçacıklardır; ancak, bu parçacıklar 200 kat daha ağırdır. Deneyde, güçlü ve süper iletken mıknatıslar kullanıldı. Elde edilen sonuçlar, müonların standart modelin öngördüğünden daha hızlı yalpaladığını göstermektedir. Projenin önde gelen araştırmacılarından olan Liverpool Üniversitesi’nden Profesör Graziano Venanzoni, bunun bilinmeyen yeni bir kuvvetten kaynaklanabileceğini ifade ederek, “Şu anda farkında olmadığımız başka bir güç olabileceğini düşünüyoruz. Bu, ‘beşinci kuvvet’ olarak adlandırdığımız farklı bir şey. Bu farklı, henüz bilmediğimiz bir şey, ama önemli olmalı, çünkü Evren hakkında yeni bir şey söylüyor” dedi.

Eğer bu bulgular doğrulanırsa, bu, Einstein’ın izafiyet kuramından bu yana geçen yüz yılın en büyük bilimsel atılımlarından biri olacak. Çünkü beşinci bir kuvvet ve bununla ilişkili herhangi bir parçacık, mevcut Standart Model’in bir parçası değildir. Araştırmacılar, “Standart Model’in ötesinde fizik” olarak tanımladıkları bir alanın var olduğunu biliyorlar; zira mevcut teori, astronomların uzayda gözlemlediği birçok olayı açıklamakta yetersiz kalmaktadır. Bunlar arasında galaksilerin, evreni yaratan Büyük Patlama’dan sonra genişlemenin yavaşlaması yerine birbirlerinden ayrılmaya devam etmeleri de bulunmaktadır. Bilim insanları, bu hızlanmanın karanlık enerji adı verilen bilinmeyen bir güç tarafından yönlendirildiğini ifade ediyor. Ayrıca, galaksilerin içlerinde ne kadar madde olduğuna dair anlayışımıza göre, olması gerekenden daha hızlı döndükleri düşünülüyor. Araştırmacılar, bunun karanlık madde adı verilen ve Standart Model’in bir parçası olmayan görünmez parçacıklardan kaynaklandığına inanıyor.

Araştırmanın sonuçları Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.