Antimaddenin nerede olduğu gizemi; neden sizin, bizim ve evrendeki diğer her şeyin var olduğu sorusunun tam kalbinde yer alır, çünkü Büyük Patlama tüm antimaddeyi aniden yok eden bir süreci başlatmış olmalı.

Fakat fizikçilerin öngördüğü, fakat henüz gözlemlenmemiş tuhaf bir radyoaktif bozunum türü sonunda aradığımız cevabı bize verebilir ve eğer böyle bir şey varsa, İtalya’da bulunan devasa bir parçacık detektörü bunu doğrulayabilir.

Fizikçilerin izini sürdükleri radyoaktif bozunma, nötrinosuz çift beta bozunumu olarak adlandırılıyor ve eğer bu bozunmayı gözlemleyebilirsek, maddenin antimaddeden daha fazla üretilebilmesi gibi bazı tuhaf durumlar için ihtiyacımız olan kanıtlara ulaşabiliriz.

Duke Üniversitesi’nden fizikçi ve makaleyi gözden geçirenlerden birisi olan Philip Barbeau; “Eğer nötrinosuz çift beta bozunumu gözlemlenirse, bazı problemlerin çözümüne yardımcı olabilir. Mesela, evrendeki madde-antimadde dengesizliğini açıklamaya yardımcı olabilir. Ayrıca neden nötrinoların kütlesinin bu kadar küçük olduğunu da açıklayabilir. Eğer bozunum hızı, nötrinoların kütle ölçeğiyle alakalıysa, nötrinoların kütlesi hakkında da fikir edinebiliriz” diye yorumda bulunuyor.

Madde-Antimadde dengesizliği problemi, Standart Model’in, Büyük Patlama’dan sonra eşit miktarda madde ve antimadde üretilmiş olmasını öngörmesinden kaynaklanıyor; fakat durum böyle olsaydı birbirlerini yok etmeleri gerekirdi.

Fakat görünüşe bakılırsa böyle bir durum gerçekleşmedi. Çünkü insanlar, ağaçlar, gökadalar ve uzayda süzülen Dünya’mız, yok olamamış maddeden meydana geliyor.

Peki tüm bu antimadde nereye kayboldu?

Cevap, “hayalet parçacıklar” da denilen nötrinoların altında yatıyor. Çünkü bu parçacıkların kütlesini ölçemiyoruz ve bu parçacıklar elektromanyetizma ile etkileşime de girmiyorlar, bu da muazzam miktarda nötrinonun evreni kat ettikleri ve bizim onları hissedemediğimiz anlamına geliyor.

Nötrinoların, kendi anti parçacıklarının rolünü de oynayabildikleri öngörülüyor (kendi anti parçacığıyla aynı davranışı sergileyen varsayılan parçacıklara Majorana parçacıkları adı veriliyor), bu da evrendeki bu dengesizliğin anahtarı olabilir.

Bunu inceleyebilmek için; İtalya’daki Grand Sasso dağının derinlerine kurulmuş Germanyum Detektörleri Dizisi (GERDA) yardımıyla, araştırmacılar, doğal dengesizlik gösterme potansiyeli olan radyoaktif parçacıkları araştırıyorlar.

Normal bir radyoaktif bozunmada bir nötron, bir pozitif yüklü proton, bir negatif yüklü elektron ve bir anti-nötrinoya bozunur ve bu bozunmaya beta bozunumu adı verilir.

Fakat germanyum atomlarında, bu süreç iki kere meydana gelir, yani aynı anda iki nötron bozunur ve bu süreçte, nötrinolar atomun dışına çıkamadan birbirlerini yok edebilirler. Böylece nötrinosuz çift beta bozunumu adı verilen bir senaryo elde ederiz. Bu senaryoya göre; iki nötron, iki protona bozunur ve iki tane elektron açığa çıkarır fakat hiç anti-nötrino meydana getirmez.

Böylece madde, antimaddeye karşı bir üstünlük elde etmiş olur.

Sophia Chen, Wired.com sitesi için verdiği röportajda şöyle diyor;

“Teorisyenler nötrinosuz çift beta bozunumu olarak bilinen bu sürecin, iki elektron ürettiğini, fakat hiç antimadde üretmediğini düşünüyor.

Evrende iki yeni madde parçacığı meydana geliyor ve detektörlerin bunları ölçebilmesi gerekiyor. Eğer bu işlem Büyük Patlama’dan sonra yeterli sayıda gerçekleşmişse, bu fazladan sıradan maddenin nereden geldiğini açıklayabilir.”

Ne yazık ki bu sürecin, genellikle kozmik ışınlar şeklinde Dünya’ya ulaşan, bozunuma eşlik eden arka plan gürültüsü nedeniyle uzayda tespit edilebilmesi inanılmaz derecede zor.

İşte bu noktada GERDA devreye giriyor.

Ekip, daha büyük bir su tankının içinde yer alan büyük bir sıvı argon tankının içine yerleştirilmiş 35,6 kilogramlık germanyumun bozunmasını gözlemliyorlar. Henüz nötrinosuz çift beta bozunmasını gözlemlememiş olsalar da, deneyin oldukça iyi ilerlediğini ifade ediyor araştırmacılar.

“Hiç arka plan gürültüsü yok, bu mükemmel bir özellik.”

Şimdilik germanyumun tankın içerisinde bozunmasını beklemek zorundayız ve bu gerçekleştiğinde, daha önce benzeri görülmemiş bir şeye tanık olabiliriz. Ve o zaman fiziğin kaderi hakkında fazlasıyla heyecanlanabiliriz.

GERDA ekibi yazdıkları makalede; “Nötrinosuz çift beta bozunumunun keşfi, parçacık fiziği ve kozmoloji hakkındaki anlayışımız açısından çok geniş ölçüde sonuçlar doğuracaktır” diye ekliyor.

 

---

Kaynak: This Unseen Form of Radioactive Decay Could Help Explain Where All the Antimatter Is  < http://www.sciencealert.com/this-unseen-form-of-radioactive-decay-could-help-explain-where-all-the-antimatter-is>

Referans: Background-free search for neutrinoless double-β decay of ⁷⁶Ge with GERDA  < http://www.nature.com/nature/journal/v544/n7648/full/nature21717.html > DOI: 10.1038/nature21717

---