Fizik biliminde rastlanabilecek en eğlenceli isimlerden biri şüphesiz “OMG Parçacığı”dır (Oh My God Particle). Bu noktada, çoğumuzun aklına ilk gelecek şey; 2012'de keşfedilen, medya tarafından “Tanrı Parçacığı” olarak adlandırılan Higgs Bozonu olacaktır. Ancak bu iki parçacık çok farklıdır.

Peki, OMG parçacığı nedir ve neden bu isimle anılır?

Kozmik Işınlar

Kozmik ışınlar; basitçe, evrenin uzak köşelerinden Dünya'ya çarpan atom parçalarından başka bir şey değildir. Kökenlerinin süpernovalar veya yıldız patlamaları olduğu tahmin edilen bu ışınların ışık hızına çok yakın seyahat ettikleri keşfedilmiştir.

OMG parçacığı da, keşfedildiğinden beri bilim insanlarını şaşırtan bir tür kozmik ışındır.

OMG Parçacığı Nasıl Keşfedildi?

15 Ekim 1991 tarihinde, ışık hızının %99,999,999,999,999,999,999,9951'i ile hareket eden tek bir atom çekirdeği, Dünya'nın atmosferine çarptı ve Utah’ta gökyüzünü boydan boya geçti. Çekirdek, hızla atom altı parçacıklar ve ışık yağmuruna dönüştü. Bu ışık, evrendeki yüksek enerjili kozmik ışınları tespit etmek için Utah Üniversitesi tarafından inşa edilen, büyük boy teneke kutulardan oluşan Fly's Eye Gözlemevi tarafından yakalandı.

Fly's Eye'ın verilerini analiz eden bilim insanları, bu ışıktan sorumlu kozmik ışının 300 Exa-elektronluk bir kinetik enerjiye sahip olması gerektiğini hesapladı. Bu sayı, atom altı nesnelerle değil, makroskobik yani iri ölçekli nesnelerle ilişkilendirdiğimiz bir enerji miktarı olan 48 Joule anlamına gelir. Daha da basitçe ifade etmek gerekirse, tek bir atom çekirdeği, saatte neredeyse 100 km hızla kafanıza fırlatılan, oldukça büyük boyutlu bir taş kadar kinetik enerji taşıyordu! Dahası, kozmik ışınların böyle bir enerjiye sahip olmasının imkânsız olduğu düşünülüyordu. Böylece parçacık “OMG" parçacığı olarak adlandırıldı. 

OMG Parçacığının Doğası

Gelin bu keşfi biraz daha derinlemesine inceleyelim, parçacığın gerçek doğasını bulmaya ve bu parçacığı bu kadar “tanrısal” yapan şeyin ne olduğu sorusuna cevap vermeye çalışalım. 

Kozmik ışın parçacıklarının çoğu tek protonlar, hidrojen atomlarının çekirdekleri ve oldukça fazla sayıda helyum çekirdeğinden oluşur. Ancak kozmik ışınların yaklaşık %1'i demir kadar ağır çekirdeklerdir. Gama ışınları ve anti-madde parçacıkları, düşük seviyelerde veya OMG parçacığı gibi inanılmaz yüksek enerjilerde bulunabilir. Enerji ne kadar yüksekse, parçacık o kadar nadirdir. En düşük enerji seviyelerinde, Dünya yüzeyinin metrekaresi başına her saniye bir parçacık fırlatılırken, OMG parçacığınınkine yakın enerjilerde, inanılmaz derecede nadir hâle gelirler. Şaşkınlık veren bu parçacığın ilkinin keşfinden bu yana sadece bir avuç dolusu tespit edilebildi ve her birkaç yüzyılda bir kilometrekare başında oldukça nadir olduğu tahmin ediliyor.

Nerden Geliyor?

Bir parçacığı kozmik ışınların enerjilerine çıkarabilmek için bir parçacık hızlandırıcı gerekir. Dünyada, dev halkalar ve güçlü manyetik alanlar kullanarak yapay hızlandırıcıları inşa etmeyi başardık. Fakat evren, doğal parçacık hızlandırıcılarla doludur. Düşük enerjili kozmik ışın parçacıklarının çoğunun galaksimizdeki süpernova patlamalarından geldiğine dair teoriler bulunur. Bir yıldız patladığında, genişleyen şok dalgası güçlü bir manyetik alan taşır. Bu alan, parçacıkları yakalayabilir ve şoktan kaçabilmesi için yeterince enerji kazanana kadar hızlandırabilir.

Bununla birlikte, kozmik ışının enerjisi ne kadar yüksek olursa, galaksimizin dışından gelme olasılığı o kadar yüksektir. Gizemli parçacıklara dair bir diğer teori ise kuasarlarda bulunan manyetik ivme veya gama ışını patlamaları sayesinde gelmiş olmalarıdır. 

Ne yazık ki bu kozmik ışınları tam olarak neyin ürettiği ve bu kaynakların Dünya'ya ne kadar yakın olduğu sorusu hâlâ gizemini korumaktadır. Kozmik ışınları tam olarak anlayabilmemizdeki zorluğun bir kısmı, atmosferimizin ve manyetik alanımızın Dünya'nın yüzeyini çok iyi korumasından kaynaklanmaktadır. 

Sonuç

Bu parçacıkların kökenlerini çözdükçe, kozmik ışın astronomisi, şaşırtıcı evrenimizi araştırmak için giderek daha güçlü bir araç haline geliyor. Ama şimdi bile, bu parçacıklar son derece faydalıdır. OMG parçacığı gibi en yüksek enerjili kozmik ışınlar, en büyük parçacık hızlandırıcımız olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndan çok daha enerjik çarpışmalar üretir. Kozmik ışınları incelemek, uzay-zamanın hem en büyük, hem de en küçük ölçeklerinin gizemlerini çözebilir.