Müonlar Üzerinde Yeni Kuvvet Kanıtları
Son araştırmalar, müon adı verilen atom altı parçacıkların, mevcut atom altı fizik teorisinin öngördüğü şekilde davranmadığını gösteren çarpıcı kanıtlar elde etti. Bilim insanları, müonların üzerinde bilinmeyen bir kuvvetin etkili olabileceğine dair güçlü bir inanç taşıyor. Bu bulguların doğrulanması için daha fazla veri toplayan araştırmacılar, eğer doğrulanırlarsa, bu durumun fizikte devrim niteliğinde sonuçlar doğurabileceğini öne sürüyorlar.
Günlük yaşamda deneyimlediğimiz tüm kuvvetler, dört temel kategoriye indirgenebilir: yerçekimi, elektromanyetizm, güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet. Bu dört temel kuvvet, evrendeki tüm nesnelerin ve parçacıkların birbirleriyle etkileşimini belirleyen temel unsurlardır. Yeni bulgular, ABD’deki Fermilab adlı parçacık hızlandırıcı tesisinde elde edilmiştir ve bu, Fermilab ekibinin daha önce 2021 yılında beşinci bir doğa kuvveti olasılığını öne sürdüğü sonuçların üzerine inşa edilmiştir.
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 belirtiyor. “Gerçekten yeni bir bölgeyi araştırıyoruz. Ölçümleri daha önce hiç görülmediği kadar iyi bir hassasiyetle yapıyoruz.” şeklinde ifade ediyor.
Deneyin Ayrıntıları
Deney, ‘g eksi iki (g-2)’ olarak bilinen bir isimle anılmaktadır. Araştırmacılar, müonları 15 metre çapındaki bir halkanın etrafında hızlandırarak neredeyse ışık hızında yaklaşık bin kez döndürüyorlar. Bu süreçte elde edilen veriler, müonların yeni bir doğa gücünün etkisi altında, Standart Model olarak adlandırılan mevcut teori ile açıklanamayacak şekilde davranıyor olabileceğine dair ipuçları sunuyor. Ancak, güçlü verilere rağmen Fermilab ekibi henüz kesin bir kanıta ulaşabilmiş değil. Araştırmacılar, teorik fizikteki gelişmeler nedeniyle standart modelin müonlardaki yalpalama miktarına dair belirsizliklerin arttığını ve bu durumun deneysel fizikçiler için hedef kriterlerin değişmesine yol açtığını ifade ediyorlar.
Gelecek Beklentileri
Fermilab araştırmacıları, ihtiyaç duydukları verilere ulaşacaklarına ve teorik belirsizliğin önümüzdeki iki yıl içinde hedeflerine ulaşmalarına yetecek kadar azalacağına inanıyor. Avrupa’daki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki (LHC) rakip bir ekip ise bu hedefe daha önce ulaşmayı umuyor. Imperial College London’dan Dr. Mitesh Patel, LHC’de Standart Model’deki kusurları bulmaya çalışan binlerce fizikçiden biri. BBC News’a yaptığı açıklamada, “Standart Model’in öngörüleriyle uyuşmayan davranışları ölçmek, parçacık fiziği açısından beklenen hedeftir. Model, 50 yılı aşkın süredir tüm deneysel testlere dayandığı için anlayışımızda bir devrim bakımından başlangıç fitilini ateşleyecek.” şeklinde konuştu.
Standart Model ve Önemi
Standart Model, evrendeki her şeyin atomlardan oluştuğunu belirtir; atomlar da daha küçük parçacıklardan meydana gelir. Bu parçacıklar, doğanın dört kuvvetini oluşturacak şekilde etkileşime girer: elektrik ve manyetizma (elektromanyetizm), iki nükleer kuvvet ve yerçekimi (kütleçekim). Bu dört kuvvetin hareket şekli, 50 yıl boyunca standart model tarafından hatasız bir şekilde öngörülmüştür.
Müonlar, atomların yörüngesinde dönen ve elektrik akımlarından sorumlu olan elektronlara benzer, ancak yaklaşık 200 kat daha büyüktürler. Deneyde güçlü ve süper iletken mıknatıslar kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar, müonların standart modelin öngördüğünden daha hızlı yalpaladıklarını göstermektedir. Projenin önde gelen araştırmacılarından Liverpool Üniversitesi’nden Profesör Graziano Venanzoni, bunun bilinmeyen yeni bir kuvvetten kaynaklanabileceğini ifade ediyor. “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.”
Eğer bu bulgular doğrulanırsa, bu durum Einstein’ın izafiyet kuramından bu yana geçen yüz yılın en büyük bilimsel atılımlarından biri olarak kabul edilecektir. 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; çünkü mevcut teori, astronomların uzayda gözlemlediği birçok olayı açıklayamamaktadır. Bu olaylar arasında galaksilerin, evreni yaratan Büyük Patlama’dan sonra genişlemenin yavaşlaması yerine birbirlerinden ayrılmaya devam etmesi de bulunmaktadır. Bilim insanları, bu hızlanmanın karanlık enerji adı verilen bilinmeyen bir güç tarafından yönlendirildiğini öne sürüyorlar. Ayrıca, galaksilerin içlerinde ne kadar madde olduğuna dair anlayışımıza göre olması gerekenden daha hızlı döndükleri düşünülüyor. Araştırmacılar, bunun karanlık madde adı verilen ve yine Standart Model’in bir parçası olmayan görünmez parçacıklardan kaynaklandığını belirtmektedirler.
Araştırmanın sonuçları, Physical Review Letters dergisinde yayımlanmıştır.
