İsviçre'nin Cenevre kentinde bulunan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın (LHC) önceki çalıştırılmasında toplanan verilerin ayrıntılı analizi, penguen süreçleri olarak adlandırılan ender parçacık bozunumlarında ilk olarak iki yıl önce fark edilen anomalinin varlığını onayladı. Penguen süreçlerindeki anomali, istatistiksel olarak yeterince doyurucu olmadığından bir keşif olarak henüz açıklanamasa da, birkaç gün önce yeniden çalıştırılan çarpıştırıcıda sinyal güçlenirse, bu anomalinin Standart Model'in ötesindeki bilinmeyen temel parçacıkların işareti olduğu netlik kazanacak.

Yüksek ve sürekli istatistiksel sapma

Verilerdeki beklenmedik sonuçların, yani eldeki kurama uymayan ve yeni keşiflerin işareti olabilecek ipuçlarının çoğu, veri miktarı arttıkça istatistiksel dağılım içinde kaybolup gider. Tıpkı on kez yazı-tura attığınızda yedi kez tura gelirse parada bir anormallik olduğunu düşünseniz de, yüzlerce denemenin sonucunda yazı ve tura oranlarının eşitlenmeye giderek yaklaşması gibi.

B-mezon deneyleri yapan LHCb araştırmacıları, kuşkuya yer bırakmayacak denli çok sayıda penguen bozunumu denemesi yaptıklarını ve söz konusu anomalinin kesinlikle azalmadığını belirtiyorlar. Şu anda biriktirilmiş olan verilerde anomalinin istatistiksel önemi "3,7-sigma" düzeyinde olup, bu yüz yazı-tura denemesinde en az yetmiş kez tura gelmesine denk bir durum. Fizikçilerin bunu gerçek bir etkinin keşfi olarak açıklayabilmesi için en az %75 turaya yani "5-sigma" düzeyinde istatistiksel sapmaya gereksinimleri var.

Oxford Üniversitesi'nden fizikçi Guy Wilkinson, LHCb deney ekibi sözcüsü olarak şunları söylüyor: "Anomalinin sürekli olduğunu saptadık. Bu son derece ilginç. Yine de 'yakaladık' diyebilmek için bir miktar daha veri gerekli ki bunu da çarpıştırıcı yeniden çalıştırıldığında toplanacak veriden elde edeceğiz."

Standart Model tamamlanmayı bekliyor

Standart Model son 40 yıldır parçacık fiziğinde başvurulan fakat eksikleri olan bir denklemler sistemi. Evrenin büyük bölümü olduğu düşünülen "karanlık madde"yi oluşturan parçacıklar Standart Model'de yok. Penguen anomalisinin varlığına işaret ettiği parçacıkların, Standart Model'deki işte bu boşlukları doldurma olasılığı gerçekten heyecan verici.

Fizikçiler, doğa yasalarının eksiksiz bir tablosunu çıkarmak amacıyla tarihteki en güçlü makineyi yapılandırdılar. Çarpıştırıcıdan alınan verilerin ilk analizleri Standart Model öngörülerine uygun çıktı; penguen anomalisi dışında. Bu nedenle pek çok fizikçi, yeni keşiflere götürecek ipucunun penguen anomalisinde gizli olduğunu düşünüyor.
Boston Üniversitesi'nden Nobel ödüllü kuramsal fizikçi Sheldon Glashow durumu şöyle yorumluyor: "Hayali bir ambulansı kovalıyoruz. Çok önemli bir şeyler olabilir, ama hiçbir şey olmayabilir de." Penguen bozunumları, bilinmeyen parçacıkların etkilerine çok açık. Şöyle ki, bir penguen bozunumu sırasında bir tür kuark başka bir tür kuarka dönüşürken sanal parçacıklar açığa çıkarır. Bu sanal parçacıklar (foton, Z bozonu ya da Standart Model'de yer almayan bilmediğimiz parçacıklar) gözden kaybolmadan önce bir lepton-antilepton çifti yayımlayabilirler. Eğer henüz keşfedilmemiş bir parçacık penguen bozunumunda rol alırsa, yayımladığı leptonların beklenmedik enerji ve doğrultu kombinasyonlarının ölçülmesi ile fark edilebilir. Bu nedenle 3,7-sigma düzeyindeki beklenmedik uyumsuzluk, Standart Model'de olmayan parçacıklar için güçlü bir olasılık anlamına geliyor.

---

Kaynak:
- QuantaMagazine. "‘Penguin’ Anomaly Hints at Missing Particles" <https://www.quantamagazine.org/20150320-penguin-anomaly-hints-at-missing-particles/>
- CERN "Welcome to the LHCb experiment" <http://lhcb-public.web.cern.ch/lhcb-public/#P5p>
- https://indico.in2p3.fr/event/10819/session/10/contribution/84/material/slides/0.pdf

---