Süpersimetrik Parçacıkların Bulunamayışı Neye İşaret Ediyor?

Onlarca yıldan beri çok sayıda parçacık fizikçisi, kendini çok sevilen süpersimetri kuramına adadı. Ama görünüşe bakılırsa, bu kuramın öngördüğü yeni parçacıklar kümesi (bilinen parçacıkların daha ağı..
Görsel Telif:

Onlarca yıldan beri çok sayıda parçacık fizikçisi, kendini çok sevilen süpersimetri kuramına adadı. Ama görünüşe bakılırsa, bu kuramın öngördüğü yeni parçacıklar kümesi (bilinen parçacıkların daha ağır kuzenleri) sadece fizikçilerin hayal dünyasında yaşıyor. Ya da eğer bu parçacıklar (süper eşler) var ise, fizikçilerin olmalarını beklediğinden oldukça farklılar. Yani parçacık fiziğinin güzel fakat kanıtlanmamış kuramlarından biri olan süpersimetri, deneysel verilerin ışığı altında giderek soluyor.

Dünyanın en güçlü parçacık hızlandırıcısı olan ve şu anda daha önce olduğundan bile daha yüksek enerjilerde işleyen Büyük Hadron Çarpıştırıcısı‘ndan (LHC) elde edilen yeni veriler, süper eşlere ilişkin hiçbir iz barındırmıyor. Durum böyle olunca, süpersimetri kuramının en ateşli savunucularının kendilerine güveni sarsılmaya başladı. 22 Ağustos tarihinde, LHC’nin kısa zaman içinde kuramı doğrulayacağına bahse giren bir grup fizikçi, 16 yıllık bahisten vazgeçti. Kopenhag’ta yapılan bir fizik toplantısında kuramsal fizikçi Nima Arkani-Hamed, yeni parçacıkların ele geçmesinin ya yavaş olacağına ya da zaten hiç var olmayabileceklerine bahse giren fizikçilere bir şişe kanyak sundu.

Sevgili kuramları doğru çıksın ya da yanlış çıksın, kuramsal fizikçilerin çoğu LHC’den gelen yeni veriler sayesinde düşüncelerinin gerçeklikle olan bağlantısının ne olduğunun netleşecek olmasından dolayı çok heyecanlı. Panelde konuşma yapan Cornell Üniversitesi’nden fizikçi Yonit Hochberg şöyle ifade ediyor: “Elbette sonuçta doğa bize neyin doğru olduğunu söyleyecek.” Yeni veriler süpersimetriyi bütünüyle devre dışı bırakmıyor. Fakat eğer söz konusu yeni parçacıklar mevcutsa, bilimcilerin beklediğinden daha da ağır olmaları gerek. “Şu anda doğanın bize söylediği şey şu: Eğer süpersimetri doğru kuramsa, o zaman tam olarak bizim olacağını sandığımız gibi olmaması gerekiyor.” diyor Hochberg.

Eksik Bir Modelin Zaferi

Haziran 2015’ten beri LHC protonları şimdiye dek olmamış bir güçte çarpıştırıyor: 13 trilyon elektron volt. Fizikçiler bu enerjilerde yeni parçacıkların ortaya çıkıp çıkmayacağını görmek için uzun süredir sabırsızlanıyordu. Sonuçlar kuvvetli bir şekilde standart modele uygun çıktı.

Standart model için bu bir zafer; modeldeki açıkları ortaya sermeyi uman fizikçiler için ise bir hayal kırıklığı. “Küçük çapta bir panik yaşandı. Deneysel veriler olmadan çok uzun bir süre geçirmiştik ve bu sırada kuramcıların çoğu son derece ikna edici fikirler öne sürdü. Şimdi ise o fikirlerin tümünün yanlış olduğu anlaşıldı.” diye anlatıyor Rutgers Üniversitesi’nden Matthew Buckley.

Fizikçiler, standart modelin bir noktada tökezleyeceğini biliyor. Çünkü standart model, evrende neden antimaddeden daha fazla madde olduğunu açıklamıyor ve ayrıca evrendeki madde-enerji içeriğinin %95’ini oluşturan karanlık madde ile karanlık enerjiye ilişkin bir şey söyleyemiyor.

LHC’nin taçlandırıcı başarısı olan Higgs bozonunun 2012 yılındaki keşfi bile standart model içindeki sıkıntılara işaret ediyor. Higgs bozonunun 125 milyar elektron voltluk kütlesi, modelin öngördüğünden çok çok daha küçük. Fizikçiler bu kütlenin “doğal” olmamasından endişeleniyor; Higgs kütlesine katkı yapan etkenler birbirlerini iptal ederek kütleyi küçük tutacak şekilde uygun olabilir.

Süpersimetri Neden Çok Beğeniliyordu?

Standart modelin sıkıntılarını gidermeyi deneyen çok sayıda kuramın en ünlüsü süpersimetri. “Süpersimetri o kadar güzel ve o kadar kusursuz ki, bu yüzden 30 yıldır en baskın yaklaşım (paradigma) oldu.” diyor kuramsal fizikçi Nathaniel Craig. Fakat LHC’den gelen süper eş belirtisine rastlanmayan çarpışma verileri arttıkça, süpersimetrinin çekiciliği azalıyor.

Süpersimetri fizikteki üç büyük problemi çözüyor: Higgs bozonunun neden bu kadar hafif olduğunu açıklıyor, karanlık madde olarak tanımlanabilecek bir parçacık sağlıyor ve standart modeldeki üç temel kuvvetin (elektromanyetik, güçlü çekirdeksel ve zayıf çekirdeksel kuvvetlerin) yüksek enerjilerde birleştiğini belirtiyor.

Eğer süpersimetrinin basit bir versiyonu doğru ise LHC’nin muhtemelen şimdiye kadar süper eşleri algılamış olması gerekiyordu. LHC giderek artan enerjilerde bu parçacıklara rastlamamaya devam ettikçe, süpersimetrinin çekici özelliklerinin varlığını korumak için gittikçe karmaşıklaşan kuramsal eğip-bükmeler yapmak gerekiyor. Bu da süpersimetrinin güzelliğinin temeli olan zarifliği yok ediyor.

Yine de çoğu fizikçi “sakin ol ve devam et” yaklaşımını benimsiyor. Kurama (ya da başka yeni parçacık fiziği görüngülerine) ilişkin kanıt bulma umutlarını yitirmiyorlar. Şikago Üniversitesi’nden kuramsal fizikçi Carlos Wagner henüz endişelenmek için erken olduğunu düşünüyor. LHC şimdiye dek, toplaması beklenen tüm verinin sadece %1’lik bölümünü topladı; yani arayış yeni başlıyor. Wagner, yeni görüngülerin bu denli çabuk saptanabileceğini beklemenin zaten fazla iyimserlik olduğunu ekliyor.

Deneysel fizikçiler de yeni keşiflerin yapılma olasılığının olduğunu söylüyor. Ancak onları gün yüzüne çıkarmak yıllar alabilir. LHC’nin CMS deneyinde çalışan Tiziano Camporesi, iki ya da üç yıl içinde bazı yeni görüngüleri, yeni madde durumlarını bulabilirlerse çok mutlu olacağını ve o durumda doğanın çok nazik davranmış kabul edilebileceğini ifade ediyor. Diğer bazı fizikçiler ise söz konusu keşiflerin şimdiye dek yapılmış olmasını beklediklerini itiraf ediyor. LHCb deneyinin sözcüsü Guy Wilkinson şöyle diyor: “Şimdiye dek bir şey görememiş olmamız, bence oldukça şaşırtıcı. Bu bir başarısızlık değil; belki de bu durumun bize anlatmak istediği bir şeyler vardır.” Yeni parçacıkların yokluğu, kuramsal fizikçileri Higgs’in kütlesini açıklamak için yeni yollar düşünmeye zorluyor. Veriler ile uyumlu olmaları için bu açıklamaların LHC’nin göremediği herhangi bir parçacığı üretmemesi gerekiyor.

Süpersimetri Değilse Ne?

Bazı fizikçiler, özellikle de genç nesil fizikçiler, yeni fikirleri benimsemeye şimdiden hazır. Johns Hopkins Üniversitesi’nden David Kaplan, süpersimetri ile kişisel bir bağlılığının olmadığını belirtiyor. Kaplan ve çalışma arkadaşları, geçtiğimiz günlerde gevşeme (İng. relaxion) hipotezini öne sürdü. Bu varsayım, evren evrilirken Higgs kütlesinin değişmesine (yani gevşemesine) olanak tanıyor. Bu kuram bünyesinde, Higgs kütlesi küçük bir değerde kalıyor ve diğer şekilde öngörülen yüksek kütleye asla ulaşmıyor.

Craig’in beğendiği bir diğer düşünce ise “yüksüz doğallık” (İng. neutral naturalness) adıyla bilinen bir kuramlar ailesi. Süpersimetri gibi bu düşünce de doğa simetrileri önererek, Higgs kütlesi sorununu çözüyor. Ama yeni parçacıkların var olması gerektiğini söylemiyor. “Bu kuramlar süpersimetri kadar güzel ve basit olmasa da veriler tarafından destekleniyor.” diyor Craig.

Tartışmalı bir başka düşünce ise çoklu-evren (İng. multiverse) hipotezi. Sonsuz sayıda başka evren olabilir ve bu evrenlerin her birinde Higgs kütlesi farklı olabilir. Belki de insanların bu kadar hafif bir Higgs gözlemlemesinin nedeni, karbon gibi ağır elementlerin yıldızlarda üretilmesi için küçük kütle gerekmesidir. İnsanlar küçük Higgs’li bir evrende yaşıyorlar, çünkü belki de yaşama olanak tanıyacak evren türü ancak böyle olabilir.

Fizikçilerinin korktukları başlarına da gelebilir. LHC Higgs bozonunu ortaya çıkarmaktan başka hiçbir işe yaramayabilir. Bu durumda kuramsal fizikçilerin ellerinde birkaç ipucu kalır. Yine de Hochberg şöyle diyor: “Eğer durum bu ise bile, doğa hakkında çok derin bir şeyler öğrenmiş olacağız.”


Kaynak: Science News, “Supersymmetry’s absence at LHC puzzles physicists”
< https://www.sciencenews.org/article/supersymmetry%E2%80%99s-absence-lhc-puzzles-physicists >


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