Bilim dünyası, evrenin gerçek doğasını anlama yolunda çığır açabilecek gizemli “hayalet parçacıkların” izini sürüyor. CERN’deki (Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi) bilim insanları, bu parçacıkların varlığını kanıtlamanın bir yolunu bulduklarına inanıyor.
CERN, bu gizemli parçacıkları tespit etmek için özel bir deney tasarlamayı onayladı. Yeni geliştirilen araç, önceki cihazlara göre bin kat daha hassas olacak. Deney kapsamında, CERN’in ünlü Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın (LHC) aksine, parçacıklar birbirine değil sabit bir yüzeye çarpıştırılacak.
Hayalet parçacıklara yeni bir yaklaşım
Parçacık fiziğinin mevcut teorisi Standart Model olarak bilinir. Bu modele göre evrendeki her şey elektron ile Higgs bozonu gibi iyi bilinen parçacıklardan ve daha az bilinen kuark, tau nötrino ve gluon gibi yapılardan oluşan bir aileden meydana gelir. Bu parçacıklar, etrafımızdaki dünyayı oluşturan yıldızlar, galaksiler ve daha büyük parçacıkları oluştururlar.
Ancak burada bir sorun var: Gökbilimciler, gözlemlenebilir her şeyin evrenin sadece yüzde beşini oluşturduğunu öne süren bulgulara ulaştılar. Evrenin geri kalanı, “hayalet” ya da “gizli” parçacıklardan oluşabilir. Bu parçacıkların Standart Modeldeki 17 parçacığın gizemli kopyaları olduğu düşünülüyor.
Standart model nedir?
Standart Model, evrendeki her şeyin nasıl işlediğini anlatan bir teori. Bir nevi evrenin lego seti gibi düşünebilirsin. Bu sette 17 tane temel parçacık var. Bu parçacıklar, lego parçaları gibi bir araya gelerek evrendeki tüm maddeleri ve enerjiyi oluşturuyor.
Standart model’de 3 tane temel kuvvet var:
- Elektromanyetik kuvvet: Mıknatısların ve elektrikli cihazların çalışmasını sağlayan kuvvet.
- Zayıf nükleer kuvvet: Güneş’in parlamasını sağlayan ve radyoaktif bozunma gibi olaylardan sorumlu olan kuvvet.
- Güçlü nükleer kuvvet: Atom çekirdeğini bir arada tutan kuvvet.
Standart Model’in bazı eksiklikleri var:
- Yer çekimini açıklamıyor.
- Evrenin %95’ini oluşturan karanlık madde ve karanlık enerjiyi açıklamıyor.
Bilim insanları, Standart Model’i geliştirmek ve evrenin gizemlerini çözmek için yeni deneyler yapıyorlar.
Etkileşime geçmeyen parçacıklar
Eğer hayalet parçacıklar varsa tespit edilmeleri oldukça zor. Zira bildiğimiz dünyayla çok nadiren etkileşime giriyorlar. Hayaletler gibi maddelerin içinden geçebiliyor ve hiçbir cihaz tarafından yakalanamıyorlar.
Fakat mevcut teoriye göre hayalet parçacıklar çok nadiren de olsa Standart Model parçacıklarına dönüşebiliyor. Bu dönüşümler de dedektörler tarafından tespit edilebilir. Yeni araç, çarpışma sayısını büyük ölçüde artırarak bu nadir dönüşümlerinin tespit edilme şansını yükseltiyor.
Yeni strateji: Sabit hedefe çarpışma
Mevcut deneylerin çoğu parçacıkları birbirine çarpıştırırken, Gizli Parçacıklar Arayışı (SHiP) deneyi bu parçacıkları büyük bir materyal bloğuna çarpıştıracak. Bu yöntemle, çarpışmadaki tüm parçacıklar daha küçük parçalara ayrılmış olacak. Böylece elde edilen veri miktarı ve tespit ihtimali artacak.
Imperial College London’dan Prof. Andrey Golutvin, “Bu deney, gizli parçacıkların aranmasında yeni bir dönem başlatıyor” diyor ve ekliyor: “SHiP, parçacık fiziğinin birçok temel sorununu çözme potansiyeline sahip. Hiç görülmemiş parçacıkları keşfetme ihtimalimiz var.”
Hayalet parçacıkların avı, özel olarak uyarlanmış ekipman gerektirir. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı gibi geleneksel deneylerde yeni parçacıklar çarpışmadan bir metre kadar yakında tespit edilebilir. Ancak hayalet parçacıklar görünmez kalabilir ve kendilerini göstermeden önce onlarca hatta yüzlerce metre yol alabilirler. Bu nedenle SHiP’in dedektörleri çok daha uzak bir yere yerleştirilmiş durumda.
Imperial College London’dan Prof. Mitesh Patel, bu yeni yaklaşımı son derece ustaca bulduğunu belirtiyor:
Bu parçacıkların bizi bu kadar heyecanlandıran yanı, etkileşim yollarından, hatta daha doğrusu etkileşime girmemelerinden dolayı burnumuzun dibinde olsalar bile onları hiç görememiş olmamız. Bizler kaşifiz ve bu yeni alanda ilginç bir şeyler görebileceğimize inanıyoruz. O yüzden bir göz atmak zorundayız.
CERN’de görev alan fizikçi Dr. Claudia Ahdida, deneyin mevcut CERN tesisleri içinde inşa edileceğini açıklıyor:
Mevcut yapıların ve altyapının büyük kısmını yeniden kullanacağız. Böylece daha önce görülmemiş olan gizli dünyayı araştırmamıza yardımcı olacak bir tesise kavuşmuş olacağız.
SHiP, CERN’deki diğer deneylerle eş zamanlı olarak çalışacak. Bunların en büyüğü olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, 3.75 milyar sterlinlik maliyetle 2008’de tamamlandığından beri evrenin kayıp yüzde 95’lik kısmını arıyor. Ancak şu ana kadar Standart Model’in dışındaki parçacıklar bulunabilmiş değil. Bu nedenle Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndan üç kat daha büyük ve çok daha güçlü bir makine inşa etme planı var.
Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı’nın ilk maliyetinin 12 milyar sterlin olduğu tahmin ediliyor. 2040’ların ortalarında çalışmaya başlasa da yeni parçacık avındaki tam potansiyeline 2070 yılına kadar ulaşamayacak.
Yapay zeka, Hollywood’ta bir kez daha konuşulacak
Buna karşılık SHiP deneyi, yeni parçacıkları 2030’da aramaya başlayacak ve yaklaşık 100 milyon sterlinlik bütçesiyle Çarpıştırıcıdan yüz kat daha ucuz olacak. Araştırmacılar, fizik tarihinin en büyük atılımlarından birine yol açacak parçacıkları bulmak için mümkün olan tüm seçenekleri incelemek açısından her türlü yaklaşımın gerekli olduğunu belirtiyorlar.
Öne çıkan kaynak görseli: Antonio Vivace / Unsplash
