Bilim İnsanları Evrenin Keşfedilmemiş Bölümünü Açıklamak İçin ‘Karanlık Güç’ Arayışında

Fizikçilerin iddiasına göre beşinci bir doğa gücü ‘yaklaşımları tümüyle değiştirecek’.



03-09-2018 19:44

Çeviri: Metehan Akman

Bilim insanları, keşfedilmesi halinde evrende bizim gözlemleyemediğimiz bir alemin kapılarını açacak olan “karanlık güç” arayışını başlatmak üzere.

Bu arayışla bulunmak istenen, etrafımızdaki sıradan madde ile evrenin büyük çoğunluğunu oluşturduğu düşünülen görünmez “karanlık kesim” arasında bir köprü oluşturan yeni bir temel kuvvetin kanıtlarıdır.

Başarı şansı düşük olsa da böyle bir kuvvetin bulunması halinde bu keşif, fizik tarihinin en heyecan verici buluşları arasında yer alacaktır. Fizikçilerin sahip olduğu en iyi kuram dahi gözlemlenebilen evrenin yalnızca yüzde 4’ünü açıklayabiliyor. Geri kalan kısım, galaksilerin etrafında saklanan ilginç karanlık madde ve evrenin giderek hızlanan büyümesini açıklamak için kullanılan bir varlık olan karanlık enerjiden ibaret.

'YAKLAŞIMI TAMAMEN DEĞİŞTİRECEK'

Roma Sapienza Üniversitesi araştırmacılarından Mauro Raggi, “Şu anda evrenin yüzde doksanından fazla bir bölümünü oluşturanın ne olduğunu bilmiyoruz. Eğer bu kuvveti bulursak, bu keşif sahip olduğumuz yaklaşımı tamamen değiştirecek. Keşif aynı zamanda yeni bir dünyayı önümüze serecek, karanlık kesimi oluşturan parçacıkları ve güçleri anlamamıza yardımcı olacak” dedi.

Fizikçiler günümüzde yalnızca 4 temel doğa kuvvetini bilmekte. Elektromanyetik kuvvet görmemizi ve cep telefonu çağrılarını mümkün kılarken, sandalyenin içinden kayıp düşmemizi de engeller. Güçlü kuvvet olmasaydı, atomların içindeki parçacıklar dağılırdı. Zayıf kuvvet radyasyonda etkiliyken en fazla hissedilen doğa kuvveti olan kütle çekim kuvveti ise ayaklarımızın yere basmasını sağlar.

Ancak fark edilmemiş başka kuvvetler de var olabilir. Bunlar, karanlık maddeyi oluşturan, şimdiye kadar keşfedilmemiş parçacıkların karakterlerini ortaya çıkarabilir ve aşina olduğumuz kuvvetler üzerinde anlaşılması güç kimi etkiler oluşturabilirler.

BU AY AKTİFLEŞTİRİLECEK

Bu ay Raggi ve arkadaşları, olası beşinci doğa kuvvetini keşfetmesi için tasarlanmış olan bir cihazı Roma yakınlarındaki Ulusal Nükleer Fizik Enstitüsü’nde aktifleştirecekler. Pozitronun karanlık maddeye geçişi deneyi olarak bilinen deneyde bu cihaz, bir milimetre kalınlığında bir elmas tabaka, pozitron adı verilen anti madde ya da karşıt madde parçacıklarına maruz kaldığında ne olduğunu kaydedecek.

Pozitronlar, elmas tabakaya çarpar çarpmaz elektronlarla birleşir ve küçük bir enerji patlamasıyla yok olurlar. Normalde, açığa çıkan enerji foton adı verilen iki ışık parçacığı biçimindedir. Ancak eğer doğada beşinci bir kuvvet varsa, farklı bir şeyler olacak. Çarpışmalar, görülebilen iki foton üretmek yerine, “karanlık foton” yanında bazen sadece bir tane açığa çıkaracak. Bu ilginç, varsayımsal parçacık, karanlık kesim için bir ışık parçacığının eşdeğeridir. Eşit miktarda karanlık elektromanyetik kuvvet taşır.

Işık parçacıklarının aksine, deneyde ortaya çıkan herhangi bir karanlık foton, cihazın algılayıcısı için görünmez olacaktır. Ancak bilim insanları, pozitronların enerjileri ve yönleri ile çıktıları karşılaştırarak görünmez bir maddenin oluşup oluşmadığını saptayabilirler ve onun kütlesini hesaplayabilirler. Normal fotonlar kütlesiz olsalar da karanlık fotonlar öyle değildir, bu deneyde de bir elektrondan 50 kata kadar daha ağır olanlar aranacak.

Karanlık foton, eğer varsa, dünyayı algılayışımız üzerinde tahmin edilemez bir etkiye sahip olacaktır. Ancak onun kütlesini ve ayrışabileceği parçacıkları bilmek, algımız dışında kalan evrenin gövdesini oluşturan şeye ilk kez bakmamızı sağlayacaktır.

YIL SONUNA KADAR DEVAM EDECEK

Deney en az yılın sonuna kadar devam edecek, ancak kesin olmasa da 2021’de cihazı Cornell Üniversitesi’ne taşıma planı var. Cihaz, orada İtalya’dakinden daha güçlü bir parçacık hızlandırıcıya bağlanabilecek ve bu karanlık foton arayışını geliştirecek.

Dünya genelinde başka laboratuvarlar da karanlık fotonları aramakta. Glasgow Üniversitesi’nde bir araştırma görevlisi olan Bryan McKinnon, Virginia’da bulunan Thomas Jefferson ulusal hızlandırıcı tesisinde süren parçacık arayışında görev yapıyor. McKinnon, “Karanlık fotonlar, eğer gerçekten varlarsa, fiilen bir portaldırlar; ne olduğunu görmemiz için bize karanlık kesime bakma imkanı verirler. Tüm kapılar açılmasa da, küçük bir bakış için fırsat yakalarız” dedi.

ÇOK DAHA ZENGİN BİR ALAN OLABİLİR

Fizikçiler, karanlık kesimin ne kadar karmaşık olabileceği konusunda pek az fikre sahipler. Keşfedecek yeni bir kuvvet bulunmuyor da olabilir. Karanlık maddenin kendisi yalnızca kütle çekimi tarafından şekillendirilmiş ve sadece tek bir tür parçacıktan oluşmuş olabilir. Ancak gene de bu alem, yeni tür görünmez parçacıkların ve kuvvetlerin keşfedilmeyi beklediği çok daha zengin bir alan olabilir.

McKinnon’a göre, modern teorilerin karanlık fotonlar gibi ilginç parçacıklara alan açıyor oluşu, fizikçilerin bu parçacıkları aramaya mecbur hissetmelerine sebep oluyor. “Karanlık kesim ile ilgili bazı kanıtların ortaya çıkması kesinlikle büyük bir şey olurdu” diyen McKinnon sözlerine şöyle devam etti: “Karanlık kesim isimlendirmesinin sebebi de şu anda anlamadığımız bir içeriğin olması. Eğer bir kapı açılırsa ortaya çıkan ne olacak? Şu anda bu yalnızca bir tahmin olabilir.”

Cenova yakınlarındaki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda 2012 yılında Higgs bozonunun keşfedilmesinden beri fizikçileri heyecanlandıran pek bir şey olmadı. Ancak büyük tesislerden gelen yeni bulguların yokluğu, küçük laboratuvarlarda büyük bulgular ortaya çıkartabilecek uzun vadeli deneylerin yürütülmesi konusunda bir teşvik sağlamış oldu. Peki pozitron deneyinin beşinci bir kuvvet keşfetme ihtimali nedir? Raggi’nin değerlendirmesi şöyle: “Nereden bakarsak bakalım karanlıkta yol arıyoruz. Ancak yoldaysanız, en azından bir şansınız vardır.”

Kaynak: guardian.com