Macaristan’ daki bilim insanlarından oluşan bir ekip, kısa süre önce daha önce bilinmeyen bir atom altı parçacığın varlığına işaret eden bir bildiri yayınladı. Ekip, ilk önce 2016′ da parçacığın izlerini bulduğunu açıkladı. Şimdi ise; farklı bir deneyde daha fazla iz rapor ettiklerini bildirdi.
Sonuçlar onaylanırsa, X17 adı verilen parçacık karanlık maddenin açıklanmasına yardımcı olabilir. Bilim adamları; gizemli maddenin, evrenin kütlesinin % 80′ inden fazlasını oluşturduğuna inanıyorlar. Standart fizik modelinde (yerçekimi, elektromanyetizma, zayıf nükleer kuvvet ve güçlü nükleer kuvvet) gizemli madde dördünün ötesinde bir “beşinci kuvvet” olabilir.
İlgili: Karanlık Fotonlar, Evreni Bir Arada Tutan Gizli “Beşinci Kuvvet” midir?
İlgili: Yerçekimi Nedir, Başka neler yapar? Evrendeki Yerçekimi
X17 faktörü: Fizikte yeni bir parçacık, karanlık madde gizemini çözebilir
Atomları parçalama
Yeni parçacık avcılarının çoğu; atom altı parçacıkları yüksek hızda parçalayan ve patlama esnasında çıkanları inceleyen, muazzam hızlandırıcılar kullanıyorlar. Bu hızlandırıcıların en büyüğü, Avrupa’ daki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ dır. Parçacık bilimcileri; yıllar sonra Higgs bozonunu, 2012 yılında keşfettiler.
Attila J. Krasznahorkay ve ATOMKI’ deki meslektaşları (Macaristan, Debrecen’ deki Nükleer Araştırma Enstitüsü); farklı atomların çekirdeğinde proton denilen (atomaltı parçacıkları) ateşleyen daha hassas deneyler yapan, farklı bir yaklaşım benimsediler.
2016 yılında; berilyum-8 çekirdekleri yüksek enerji durumundan düşük enerji durumuna geçtiğinde üretilen elektron ve pozitron çiftlerine (elektronların antimadde versiyonu) baktılar. Elektronlar ve pozitronlar arasında büyük bir açı olduğunda, bir sapma buldular.
Bu sapma; eğer çekirdek; daha sonra bir elektron ve bir pozitrona “bölünen” bilinmeyen bir partikül yayarsa açıklanmaktadır. Bu parçacığın, yaklaşık kuvveti, 17 milyon elektron volt olacaktır. Bu yaklaşık 34 elektron kadar ağır ve bunun gibi bir parçacık için oldukça hafiftir. (Örneğin; Higgs bozonu 10.000 kat daha ağırdır.)
Kütlesi nedeniyle, Krasznahorkay ve ekibi varsayımsal parçacık (X17)’ yi aradılar. Şimdi; helyum-4 çekirdeğinde X17′ nin varlığını açıklayabilecek garip davranışlar gözlemlediler.
Bu son anomali istatistiksel olarak anlamlıdır – yedi sigma güven seviyesi-. Bu da sonucun tesadüfen meydana geldiği, çok küçük bir olasılık anlamına gelir. Bu, yeni bir keşif için her zamanki beş sigma standardının çok ötesindeki bir durumdur. Sonuçlar; yeni bir fizik olduğunu gösterir gibi duruyor.
Kontrol ve çift kontrol
2016′ daki yeni duyurular, fizik topluluğu tarafından kuşkuyla karşılandı. İki takım; aynı anda 2012′ de Higgs bozonunun keşfedildiğini açıkladığında şüpheler başladı.
Öyleyse, fizikçilerin böyle yeni hafif bozonun var olabilecağına inanması bu kadar zor mu?
İlk olarak, bu tür deneyler zordur, bu yüzden verilerin analizi de güçleşir. Sinyaller görünebilir ve kaybolabilir. Örneğin 2004′ te Debrecen’ deki grup; daha hafif bir bozonun muhtemel varlığı olarak yorumladıkları kanıt oluştu ancak deneyi tekrarladıklarında sinyal kayboldu.
X17′ nin varlığı, diğer deneylerden elde edilen sonuçlarla uyumlu olunduğundan emin olunması gerekir. Bu durumda, hem berilyum ile 2016 sonucu hem de helyum ile yeni sonuçlar; X17’ nin varlığı ile açıklanabilir ancak bağımsız bir gruptan bağımsız bir kontrole hala gereklilik duyar.
Krasznahorkay ve grubu ilk olarak 2012′ de İtalya’ daki bir atölyede, yeni parçacık nüktesi için zayıf kanıtlar (üç sigma düzeyinde) bildirdiler.
O zamandan bu yana takım; yükseltilmiş ekipman kullanarak deneyi tekrarladı ve helyum-4′ teki yeni sonuçlar gibi güven verici olan sürekli berilyum-8 sonuçlarını elde ettiler . Bu yeni sonuçlar; Canberra’ daki Avustralya Ulusal Üniversitesi’ ndeki HIAS 2019 sempozyumunda sunuldu.
Bunun karanlık madde ile ne ilgisi var ?
Bilim adamları evrendeki maddenin çoğunun bizim için görünmez olduğuna inanıyor. Sözde karanlık madde, sadece normal madde ile çok zayıf bir şekilde etkileşime girer. Uzak yıldızlar ve galaksilerin birbiri üzerindeki çekim etkisinden oluştuğunu düşünebiliriz ancak laboratuvarda hiç tespit edilemedi.
İlgili: Karanlık Madde Nedir?
Peki, X17 nereye geliyor?
2003 yılında X17 gibi bir parçacığın, Pierre Fayet ile birlikte ve tek başına yazdığı çalışmalarda var olabileceğini gösterdi. Karanlık madde parçacıkları; fotonlar veya ışık parçacıkları gibi sıradan maddede varolan güçleri taşır. Önerdiğim senaryolardan birinde, hafif karanlık madde parçacıkları bazen Krasznahorkay ‘ın ekibinin gördüklerine benzer şekilde elektron ve pozitron çiftleri üretebilir.
Bu senaryo ile düşük enerjili deneyler, birçok araştırmaya yol açmıştır. Ancak, X17 henüz göz ardı edilemedi . Bu durumda Debrecen grubu; karanlık madde parçacıklarının dünyamızla nasıl iletişim kurduğunu gerçekten keşfedebilir.
Daha fazla kanıt gerekli
Debrecen’ in sonuçları çok ilginç olsa da; fizik camiası, tam onay verene kadar yeni bir parçacık bulunduğuna ikna olunmayacak. Bu nedenle X17′ nin kanıtı ve bunun elektron ve pozitron çiftleriyle etkileşimi için; bir çok yeni deneyler yapılacak. Onay gelirse, bir sonraki keşif; karanlık madde parçacıkları, kendileri olabilir.
Bunlar da ilginizi çekebilir:
Fizikçiler, Karanlık Madde Eksenlerini Taklit Eden Kuasi Parçacık Buldular!
Fizikçiler Yarı-Işık Yarı-Parçacık Hibrit Madde Yapmanın Yeni Bir Yolunu Buldu
Uçan Parçacıklar Gezegenlerin Oluşum Sırrını Ortaya Çıkarabilir
Editör / Yazar: Neslihan ÇAKMAK
