- kaydeden Ballab Ghosh
- Bilim muhabiri
görüntü kaynağı, Victor D Schwanberg/Bilim Fotoğraf Kütüphanesi
Çizimler: Hayalet parçacıkları şu anda tespit edilemiyor
Bazı fizikçiler uzun zamandır çevremizdeki dünyadaki gizemli 'hayalet' parçacıkların evrenin gerçek doğasına dair anlayışımızı büyük ölçüde geliştirebileceğinden şüpheleniyorlardı.
Artık bilim insanları bunların var olup olmadığını kanıtlamanın bir yolunu bulduklarını düşünüyor.
Avrupa'nın parçacık araştırma merkezi CERN, bunların kanıtlarını bulmak için tasarlanmış bir deneyi onayladı.
Yeni cihaz, bu tür parçacıklara karşı önceki cihazlara göre bin kat daha duyarlı olacak.
Cern'in ana cihazı Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'na (LHC) benzer şekilde parçacıkları sert yüzeylere çarparak birbirlerine karşı tespit ediyor.
Bu hayalet parçacıklar nelerdir ve bunları tespit etmek için neden yeni bir yaklaşıma ihtiyaç duyulmaktadır?
Parçacık fiziğinin mevcut teorisine Standart Model denir.
Evrendeki her şey, elektron ve Higgs bozonu gibi iyi bilinenlerin yanı sıra daha az bilinen ama harika bir şekilde adlandırılan çekicilik kuarkı, tau nötrino ve gluon gibi 17 parçacıktan oluşan bir aileden oluşur.
Çevremizdeki dünyayı oluşturan büyük ama yine de inanılmaz derecede küçük parçacıkların yanı sıra uzayda gördüğümüz yıldızlar ve galaksilerin hepsi doğa güçlerinin bir parçasıdır.
Ancak bir sorun var: Gökbilimciler gökyüzünde, örneğin galaksilerin hareket şekli gibi şeyleri gözlemlediler ve bu gözlemleyebildiğimiz tek şeyin evrenin yalnızca yüzde beşi kadar olduğunu kuvvetle öne sürüyor.
Bazıları, hatta evrenin geri kalanı 'hayalet' veya 'gizli' parçacıklardan oluşuyor. Bunların Standart Model'in 17 parçacığının hayalet kopyaları olduğu varsayılıyor.
Varsa bile tespit edilmeleri çok zordur çünkü bildiğimiz dünyayla nadiren etkileşime girerler. Hayaletler gibi her şeyin içinden geçerler ve herhangi bir dünyevi cihaz tarafından tespit edilemezler.
Ancak teori, hayalet parçacıkların standart model parçacıklara dönüştüğü ve bunların dedektörler tarafından yakalanabileceği yönünde.
Mevcut deneylerin çoğunun yaptığı gibi parçacıkları birbirine çarpmak yerine, Gizli Parçacıkların Arayışı (SHiP) onları daha büyük bir nesneye bölüyor. Bu, tüm parçacıkların bazı parçacıklar yerine daha küçük parçalara bölündüğü anlamına gelir. Aşağıdaki şema bu 'sabit hedef' yaklaşımının neden bu kadar etkili olduğunu göstermektedir.
Projenin eş direktörü Imperial College London'dan Profesör Andrey Koludwin, deneyin “gizli parçacıkların araştırılmasında yeni bir döneme işaret ettiğini” söyledi.
“SHiP, parçacık fiziğinin birçok önemli problemini çözmek için eşsiz bir fırsata sahip ve biz de daha önce hiç görülmemiş parçacıkları keşfetme fırsatına sahibiz” dedi.
Hayalet parçacıklarını avlamak özel olarak uyarlanmış ekipman gerektirir.
Örneğin Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın kullanıldığı sıradan deneyler, bir metrelik çarpışma mesafesindeki yeni parçacıkları tespit edebilir. Ancak hayalet parçacıklar, parçalanıp kendilerini ortaya çıkarmadan önce görünmez bir şekilde onlarca, hatta yüzlerce metre yol kat ederler. Bu nedenle SHiP'in dedektörleri birbirlerinden çok uzakta yerleştirilmiştir.
'Biz kaşifiz'
Imperial College'dan Profesör Mitesh Patel, yeni yaklaşımı “harika” olarak nitelendirdi.
“Deneyi benim için gerçekten büyüleyici kılan şey, bu parçacıkların burnumuzun dibinde olması, ancak etkileşime girme veya etkileşime girmeme biçimleri nedeniyle onları hiçbir zaman görememiş olmamız.
“Biz kaşifiz ve bu yeni bölgede ilginç bir şeyler bulabileceğimize inanıyoruz. O halde hadi bir göz atalım.”
Cern'de fizikçi olan Dr. Claudia Ahtida'ya göre gemi, Cern'deki mevcut tesisler içerisinde inşa edilecek.
“Mevcut mağarayı, altyapıyı ve alanları kullanıp mümkün olduğunca yeniden kullanmaya çalışacağız ve elimizdekiler, daha önce görülmemiş bu gizli sektörü aramamıza yardımcı olacak” dedi.
SHiP, Cern'in diğer tüm deneyleriyle birlikte yürütülecek; bunlardan en büyüğü, 2008'de tamamlanmasından bu yana kaybolan evrenin %95'ini 3,75 milyar £ maliyetle arayan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı. Şu ana kadar standartların altında herhangi bir model parçacığı bulunamadı; bu nedenle üç kat daha büyük ve daha güçlü bir makine inşa etme planları var.
Gelecekteki döngüsel çatışmanın ilk maliyetinin 12 milyar £ olduğu tahmin ediliyor. Planlanan lansman tarihi 2040'ların ortası olacak, ancak 2070'lere kadar tam yeni parçacık avlama kapasitesine sahip olmayacak.
Buna karşılık, SHiP deneyinin 2030 yılında yeni parçacıklar aramaya başlaması planlanıyor ve yaklaşık 100 milyon £ ile yüz kat daha ucuz olacak. Ancak araştırmacılar, fizikte tüm zamanların en büyük atılımlarına yol açabileceğini söyledikleri parçacıkları bulmak için olası tüm seçenekleri araştırmak için tüm yaklaşımlara ihtiyaç duyulduğunu söylüyor.
Ballab Ghosh ve Kate Stephens, bilim adamlarının neden daha da büyük bir parçacık hızlandırıcı istediğini öğrenmek için dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısının içine giriyor.
