Karanlık Maddenin Kökenleri

Baktığımız her yerde değişimleri görmek mümkündür. Su donar, erir veya kaynar; kimyasal bağlar kırılır veya atomların farklı dizilişleriyle yeni maddeler meydana getirmek üzere kurulurlar. Evrenin ken..
Görsel Telif: Sandbox Studio, Chicago - Corinne Mucha

Baktığımız her yerde değişimleri görmek mümkündür. Su donar, erir veya kaynar; kimyasal bağlar kırılır veya atomların farklı dizilişleriyle yeni maddeler meydana getirmek üzere kurulurlar.

Evrenin kendisi erken dönemlerinde büyük değişimlere uğradı. Soğuma başlayıp, varlıklarını devam ettirmelerine olanak sağlayana kadar, evrende yeni parçacıklar sürekli bir şekilde üretilip, yok edildi.

Bu parçacıklar arasında aşina olduklarımız da vardı; örneğin Higgs bozonu veya yukarı kuark gibi. Bunlar arasında, kütle çekimsel etkilerinden dolayı varlıklarını bildiğimiz görünmez parçacıklar olan karanlık madde de vardı.

Kozmik terimlerle ifade etmek gerekirse karanlık madde parçacıkları “termal kalıntılar” olabilir. Sıcak erken evrende üretilip, evrenin ileri dönemlerini daha fazla yumuşatmak amacıyla değişimler sırasında geride bırakılmış olabilirler. Bu değişimlerden birisi “donma evresi” olarak bilinir ve evrenin doğasını değiştirmiştir.

Sıcak Kozmik Soğutucu

Görsel Telif: Sandbox Studio, Chicago – Corinne Mucha

Genel olarak günümüzdeki evren oldukça sıkıcı bir yer. Eğer evrende rastgele bir nokta seçerseniz, bunun gökadalar arası bir bölge olma ihtimali, bir yıldızın kalbi veya başka bir yıldız sistemi olma ihtimalinden çok daha yüksektir. Bu bölge büyük olasılıkla soğuk, karanlık ve sessizdir. Bu durum, Büyük Patlama’dan hemen sonraki dönem için aynı değildi.

Evren o kadar sıcaktı ki; fotonlar diğer fotonlar ile çarpışarak, fotonlar diğer elektronlarla çarpışarak ve elektronlar diğer pozitronlarla çarpışarak ağır parçacıkların üretilmesini sağlıyordu.  Tüm evren bir parçacık çarpışma partisi mekanıydı, fakat partiler sonsuza dek sürmez. Bu parti ise saniyenin trilyonda biri kadar bir süre devam etti ve ardından kozmik donma evresi geldi.

Donma evresi süresince, evren genişledi ve parçacıkların daha seyrek ve daha az yıkıcı bir biçimde çarpışmalarına yetecek miktarda soğudu.  Pek çok fizikçi karanlık maddenin, evren saniyenin yarısı kadar yaşlanmadan önce bol miktarda üretilmiş termal bir kalıntı olduğuna ve günümüzde kendi hallerinde oyalandıklarına inanıyor, çünkü karanlık madde diğer parçacık türleriyle çok az etkileşime giriyor.

WIMP mucizesi

Görsel Telif: Sandbox Studio, Chicago – Corinne Mucha

Karanlık maddenin termal kalıntı olarak düşünülme nedenlerinden biri, “WIMP mucizesi” olarak bilinen ilginç bir tesadüftür.

WIMP, “Weakly Interacting Massive Particles- Zayıf Etkileşime Giren Ağır Parçacık” teriminin kısaltmasıdır  ve WIMP’ler geniş çapta, karanlık madde için uygun adaylar olarak kabul edilmektedir. Teoriye göre; WIMP’ler muhtemelen protonlardan daha ağırdır ve zayıf nükleer kuvvet ile etkileşime girerler veya en azından zayıf nükleer kuvvetle alakalı şekilde etkileşime girerler.

Bu son kısım önemlidir, çünkü belirli bir parçacığın “donması”, ona hangi kuvvetlerin etki ettiğine ve parçacığın kütlesine bağlıdır. Zayıf kuvvetle üretilmiş termal kalıntılar, Evrenin tarihinde çok erken zamanlarda ortaya çıktılar, çünkü parçacıkların, sadece kısa mesafelerde etkili olan zayıf nükleer kuvvet için birbirlerine çok yakın bir şekilde sıkıştırılmaları gerekiyordu, bu da böyle düşünülmesi için bir faktör. Hem kozmik mikrodalga arkaplan ışıması, hem de gökadaların davranışı çoğu karanlık maddenin yavaş hareket eder bir şekilde (fizik dilinde “soğuk”) olması gerektiğini gösteriyor. Bu da karanlık madde parçacıkları arasındaki etkileşimlerin güçsüz olması gerektiği anlamına geliyor.

Bu WIMP mucizesi: Sayılar, doğru miktarda WIMP maddesini oluşturmak için çok uygun.

En büyük eksiklik ise, deneyler sonucu henüz WIMP bulunamamış olması. WIMP diye bir şeyin olmadığını söylemek için henüz erken, fakat bu kendileri hakkındaki daha basit teorik öngörülerin bir kısmını saf dışı bırakıyor.

Tüm bunların sonunda, WIMP mucizesinin tamamen bir tesadüf olduğu da ortaya çıkabilir. Zayıf nükleer kuvvet yerine, karanlık maddeler, tespit etmeye yetecek derecede sıradan maddeyi etkilemeyen yeni bir kuvvet gerektiriyor olabilir. Illinois Üniversitesi’nden Jessie Shelton, bu senaryoya göre; “Termal donma gerçekleşmiş olabilir, fakat bu termal donma, Standart Model’in öngördüğünden ziyade, karanlık maddenin başka bir tür karanlık alana dönüşmesi olarak gerçekleşmiş olabilir” diye anlatıyor.

Bu senaryoya göre, karanlık madde hala bir termal kalıntı olabilir ama WIMP olamaz.

Pek çok fizikçi için, karanlık madde araştırmaları hala olasılıklarla dolu.


Kaynak: The origins of dark matter < http://www.symmetrymagazine.org/article/the-origins-of-dark-matter >


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv