X17 Parçacığı: Doğanın Olası Beşinci Temel Kuvveti

Evrenimizdeki her şey dört temel kuvvet tarafından bir arada tutuluyor veya birbirlerinden ayrılıyor: kütleçekimsel kuvvet, elektromanyetik kuvvet, zayıf nükleer kuvvet ve güçlü nükleer kuvvet...
Görsel Telif: Serdarbayraktar / iStock

Evrenimizdeki her şey dört temel kuvvet tarafından bir arada tutuluyor veya birbirlerinden ayrılıyor: kütleçekimsel kuvvet, elektromanyetik kuvvet, zayıf nükleer kuvvet ve güçlü nükleer kuvvet. Fizikçiler artık, helyum atomundan yola çıkarak beşinci bir fiziksel kuvvetin etkilerini gözlemlemiş olabileceklerini düşünüyorlar.

Bu fizikçilerin, bu etkiyi ilk gözlemlemeleri de değil üstelik. Birkaç yıl önce, aynı etkiyi berilyum izotopunun bozunmasında da gözlemlediler. Şimdi aynı ekip, bu gizemli kuvveti iş üstünde gördükleri ikinci örneği ve X17 adını verdikleri, taşıyıcı parçacık olduğunu düşündükleri parçacığı gözlemlemiş durumdalar. Eğer bu keşif doğrulanırsa, X17 hakkında öğreneceğimiz daha fazla şey, bize evreni yöneten kuvvetler hakkında daha fazla anlayış sağlamakla kalmayıp, ayrıca bilim insanlarının karanlık madde sorununu da kökünden çözmelerini sağlayabilecek.

Macaristan’daki Nükleer Araştırma Enstitüsü’nden Attila Krasznahorkay ve çalışma arkadaşları, 2016 yılındaki çalışmalarında, uyarılmış berilyum-8’in bozunurken ışık yayma biçimini analiz ettikten sonra tuhaf bir takım şeylerin döndüğünden şüphelenmişti. Eğer ışık yeterince enerjiye sahip olursa, birbirlerinden öngörülebilir bir açıda ayrılan bir elektron ve bir pozitrona dönüşür. Enerjinin korunumu kanununa dayanarak, iki parçacık üreten ışığın enerjisi arttıkça, aralarındaki açının azalması gerekirdi. En azından istatistiksel açıdan konuşursak bu şekilde olmalıydı.

Tuhaf bir şekilde, Krasznahorkay ve ekibinin gördüğü tam olarak bu değildi. Saydıkları açıların arasında, 140 derecelik açıyla ayrılan elektron ve pozitronlarda beklenmedik bir artış vardı.

Araştırma yeterince sağlam görünüyordu ve çok geçmeden dünyanın her yanındaki başka araştırmacıların ilgisini çekmişti; anomaliden tamamıyla yeni bir parçacığın sorumlu olabileceğini öne sürüyorlardı. Herhangi eski bir parçacık da değildi; özelliklerine bakılırsa, tamamen yeni tür bir temel bozon olması gerekiyordu.

Bu küçük bir iddia değil. Halihazırda dört temel kuvveti biliyoruz ve bunların üçünün çekme ve itmeyle alakalı mesajlarını bozonlar aracılığıyla taşıdığını da biliyoruz. Kütleçekim kuvveti ise “graviton” adı verilen varsayımsal bir parçacık tarafından taşınıyor ama ne yazık ki bilim insanları henüz kendisini keşfetmiş değil.

Bu yeni bozon, ayırt edilmesini sağlayan kütlesinden (17 MeV yani elektronun kütlesinin yaklaşık 33 katı) ve kısacık yaşam süresinden (yaklaşık 10-14 saniye) dolayı , bilinen dört kuvveti taşıyan parçacıklardan biri olamazdı.

Yani tüm işaretler, yepyeni beşinci bir kuvveti taşıyan bir bozona işaret ediyor. Fakat fizik erken kutlamalara pek hevesli değildir. Yeni bir parçacık bulmak fizikte daima büyük bir haberdir ve pek çok detaylı araştırmayı gerektirir. Tekrar tekrar yapılacak deneylerden bahsetmeye gerek bile yok.

Şansımıza Krasznahorkay’ın ekibi de geçen birkaç yıl içerisinde boş durmadı. Odak noktalarını berilyum-8’in bozunmasından, helyum atomunun uyarılmış durumuna çevirdiler. Önceki keşfe benzer bir şekilde, araştırmacılar, mevcut kabul edilen modellerle eşleşmeyen açılarda birbirlerinden ayrılan elektron ve pozitron çiftleri buldular. Bu sefer açı, 115 dereceye yakındı.

Geriye dönük çalışarak, ekip helyum çekirdeğinin ayrıca kütlesi 17 MeV’in hemen altında kısa ömürlü bir parçacık üretmiş olabileceğini hesapladılar. Bunu basitleştirmek için, bu parçacığa X17 parçacığı adını verdiler. Yine de maddenin herhangi bir modeline ekleyebileceğimiz resmi bir parçacık olmasına hala uzun bir zaman var. 2016’daki çalışma saygın bir dergi olan Physical Review Letters’a kabul edilmiş olsa da, bu yeni çalışma henüz hakem incelemesi altına girmedi. Bulguları, arXiv platformu üzerinden kendiniz de okuyabilirsiniz.

Fakat bu tuhaf bozon deneysel bir ekodan kaynaklanan bir illüzyon değilse, nötronlarla etkileşiyor olduğu gerçeği, geleneksel dörtlünün hiçbiri gibi çalışmayan bir kuvvete işaret ediyor. Karanlık maddenin hayaletimsi çekiminin, fizikteki en büyük gizemlerden biri olduğu gerçeğiyle birlikte, tamamıyla yeni bir temel parçacık, bulmak için kıvrandığımız, göremediğimiz maddeyle görebildiğimiz maddeyi birbirine bağlayan bir yol sunan bir çözüme işaret edebilir.

Gerçekten de, bir takım karanlık madde deneyleri 17 MeV’lik bu tuhaf parçacığı göz önünde bulundurarak gerçekleştirilmiş durumda, fakat şimdiye dek henüz bir şey bulunmuş değil. Yine de keşfedecek bir kaç şey daha var, dolayısıyla herhangi bir şeyi elemek için henüz çok erken. Bilinen kuvvetlerin ve parçacıklarının Standart Model’inin, ailenin yeni üyesine yer açacak şekilde yeniden düzenlenmesi kolayca yapılabilecek bir iş değil, devasa bir değişim olurdu. Yine de, X17 gibi bir parçacık aradığımız şey olabilir.

Kaynak ve İleri Okuma

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