Ne Higgs , ne de kütle çekim dalgaları yeni yapılacak bu keşif tahmin edilemiyor. Öyle görünüyor ki , CERN Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) sürpriz bir büyük parçacık bularak, gerçeklik teorisine tümüyle umulmadık bir bakış açısı yaratmak üzere. Gian Giadiceha’ın tüm bilimsel hayatı boyunca beklediği şey de buydu.“Biz daha önceden oluşturulmuş bir teorinin onaylanmasından bahsetmiyoruz, bu bilinmeyen ve tümüyle keşfedilmemiş bir dünyaya açılan bir kapı,” diyor CERN’den teorik parçacık fizikçisi Giudice.
Aslında bu herhangi bir şeye dönüşebilir. Gelinen son noktada CERN’ün Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda yaratılan çarpışmaların enkazlarında bazı ipuçları bulundu. Çarpışmalardan geriye kalan bu enkazlar, önümüzdeki haftalar ve aylarda çok büyük bir şeyin işareti gibi gözüküyor. Higgs Parçacığını unutun, kütleçekim dalgalarını da unutun, 2016’daki bu keşif doğanın temel mekanizmalarının nasıl işlediğine dair tümüyle yeni bir bakış açısı yaratarak, tarihi değiştirilebilir.
Tüm bu beklentilerin kaynağı, LHC’nin iki büyük detektörü ATLAS ve CMS’den gelen veriler ışığında bağımsız olarak gözleniyor. Dedektörler Higgs bozonunun bile varlığını gölgede bırakacak bir parçacığa işaret ediyorlar. (Higgs bozonu kütle kazandıran parçacık olarak bilinir)
Higgs yolun sonunu belirleyen bir menzil taşıdır. Parçacık fiziğinde teorik olarak öngörülen ve de keşfedilen en son parçacıktır. Sofistike denklemlerin ve bugüne kadar yapılmış her deneysel sonucun hassas tespitiyle doğadaki üç temel kuvvetin işleyişini açıklar: elektromanyetizma, zayıf ve güçlü çekirdek kuvvetleri. Fakat bu model dördüncü sessiz kuvveti yani , kütle çekimini tamamlayamaz. İşte bu nedenle Higgs parçacığı ve onun özellikleri üzerine kurulmuş diğer 16 parçacık , karanlık maddenin neden tüm evrene egemen olduğunu açıklayamaz.
Artık standart modelin dışına çıkabilmek için tümüyle yeni bir şey keşfetmeliyiz. Bu yüzden de 2015’de tam kapasiteyle çalışan, LHC’de keşfedilen ipuçları önemlidir. Geçtiğimiz yıl LHC devreye alındığında bugüne kadar çalıştırılmadığı kadar yüksek enerjiyle , maksimuma en yakın şekilde çalıştırıldı.
King’s College London‘dan Teorisyen John Ellis 2011’deki nötrinoların ışıktan daha hızlı hareket ettiğine dair , talihsiz açıklamadan beri böyle bir şey görmediğini belirtiyor. Yanlış bağlanan fiber optik kablolar deneyin zamanlayıcılarını saptırmıştı. Bu tipte bir hata her ne kadar acımasızca da olsa LHC gibi bir makinede çalışan araştırmacılar da için mesleki bir zarar teşkil edebilir.
Saniyede milyarlarca kez gerçekleşen, proton çarpışmalarından kaynaklanan kalıntılar araştırılırken bu yapıdaki beklenmedik parçacığı saptamak kompleks ve külfiyetli bir iş olmaktadır. Bunun ne kadar uzun ve zorlu bir süreç olduğunu anlamak için istediğiniz şablona bakabilirsiniz. Buna rağmen kesinlik, aynı şeyi defalarca gözlemleyerek sağlanabilir.
Üç kez yazı tura atsanız ve yazı gelse, sonucu şansa bağlayabilirsiniz. 5 kez yazı geldiğinde sonucun paradan kaynaklandığında şüphe duyabilirsiniz. Parçacık fizikçileri , bir keşfin şans olduğunu 3,5 milyonda 1 olarak altın standart olarak belirtirler, eşiğini 21’i, 22’ ye bağlayan yazılarda gerçekleşir.
Halen son LHC çarpışmaları incelenmedi. Bu çarpışmalar, iki yüksek enerjili ışık fotonu tarafından üretilen çarpışmalardır. Bu gibi çarpışmalar genelde daha az çok enerjik foton üretir, sırf bunu yapmak için daha fazla enerji gerektiğinden. Aslında ATLAS ve CMS giderek azalan “arka plan” olayları görüyor, enerji arttığında iki fotondan kaynaklanan iyi bilinen proseslerden kaynaklanıyor.
Fakat 750 GeV (gigaelektronvolt) enerji iki foton arasında paylaşıldığında, dedektörler sinyalde hafif yukarı doğru yükselme görüyor.İşte bu ipucu bir şeylere işaret ediyor. Parçacıklar kütlelere ayrılıyor, sonra bozunmaya başladıklarında kütle, enerji ve kütle bozunma ürünlerine dönüşüyor. Artan fotonlara bakıldığında toplam 750 GeV’da henüz bilinmeyen bir yarılanma ürünü parçacığın kütlesinden kaynaklanan enerji gözüküyor.
Bu iki fotonun bozunması gerçekten çok temiz işlemlerdir- fotonları diğer parçacıklardan ayırt etmek kolaydır, ve arka planda gerçekleşen olayların beklenen oranı çok iyi bilinmektedir. 125 GeV ‘da gerçekleşen benzeri bir çarpışmada Higgs ‘in varlığına dair ilk ipucu elde edilmiştir. Yapılan bu son çarpışma bugüne kadar bulunmuş en büyük parçacığı temsil ediyor ve Higgs’e göre 6 kat ve kurşun atomuna göre 4 kat daha büyük olmaktadır.
Asıl tuhaf olanı ise bu sinyalin Higgs keşfinin kabul edilmesinden 6 ay öncesinde olana benzerdir. Bunun gerçekte hangi figüre denk geldiğini kabul etmek nerdeyse imkansız olsa da, Aralık’ta ATLAS ve CMS dedektörlerinden gelen son sonuçlar birleştirildiğinde, bu gibi çarpışmaların istatistik dalgalanmalarının birkaç yüzde bir olduğudur. Bu belki de bir seferde 9-10 kez yazı tura gelmesine benziyor ve belki de paranın hileli olduğundan şüphelenebiliriz, ama yine kendimizi ikna edici değil.
Her şeye rağmen ışık yandı artık gerisi gelir. ATLAS ve CMS çarpışmalarının halka duyurulmasından sonra arXiv sunucusunda 100’den fazla muhtemel açıklama yayınlandı.
Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley’den Yasunori Nomura bunlardan biriydi. “ Bu gibi anomalilere normalde atlamam çünkü, genelde bunların çoğu beş para etmez fakat bu oldukça açıktı. Gelinen bu seviyede çaresiz kaldık, çözmemiz gereken pek çok problem var fakat veri yok.”
5. Kuvvet Mi?
Şimdiden bu varsayımsal parçacık hakkında bazı şeyler söyledik. Başlangıç ve spin için sahip olduğu bir elektriksel yükü yok. Spinin matematiği açısından, parçacık iki fotona yarılanıyor , sahip bu spine tek başına sahip olamaz. Bu nedenle bu tamsayılı bir spine sahip olmak zorundadır. Bundan dolayı parçacık 2 spinine sahip olabilir ki, bu gerçekten bazı teorisyenleri heyecanlandıran bir fikir. Bu bir çeşit graviton olabilir ki, bu hipotezsel spin 2 parçacığı kütleçekimi yayıyor olabilir. İşte bu uzun süredir beklenen standart modelin ötesindeki teori olacak ve kütleçekimiyle doğanın diğer bilinen kuvvetlerini birleştirebilir.
Ya da parçacık belki de Higgs gibi 0 spinine sahip aslında bu da Higgs’in daha ağır bir kuzenine ilişkin bir teori gibi anlatılıyor. Eğer bu 0 spinine sahipse Nomura’nın analizine göre bu elementer bir parçacık değil, eğer öyleyse kuantum teorisinin diğer bir değişimi olarak, kısa ömürlü elementer parçacıkların çevresindeki vakumda , bugün bile şişerek daha büyük kütleler oluşturabildiğidir.
Bunun yerine Nomura şöyle düşünüyor, proton ve nötron benzeri atomik çekirdeğe sahip kompozit bir parçacık olmak zorundadır. Bunlar kuarklardan yapılmış ve güçlü çekirdek kuvveti tarafından sarılmıştır. Diğer taraftan bu gizemli parçacık , tümüyle yeni beşinci kuvvet ailesinin ilk parçacığı olabilir ve sadece yüksek enerji seviyelerinde çıkıyordur.
Daha önce 50ler ve 60larda keşfedilen baraj parçacıkları, kuarklar ve dolayısıyla güçlü kuvvet fikrine yol açmıştı. Nomura bu fikri birkaç teste tabi tuttuğunu ve hepsini geçtiğini belirtiyor. Tarih tekerrürden ibarettir.
Diğer teorisyenler de kendi teorileri hakkında aynı şekilde temkinli davranıyorlar. Ellis, bu parçacığın halen elementer ya da kompozit olup olmadığının belli olmadığını belirtiyor. “Halen bu parçacığı göz arda edemeyiz. Ayrıca parçacığı spini da halen belli değil,” diyor Ellis.
Tuhaf şekilde parçacığın Ellis de dahil çoğu teorisyen süpersimetrik olduğunu göz ardı edebilir. Bugüne kadar LHC’de süpersimetriye dair herhangi bir kanıt bulunamadı. Hatta bu son parçacık bile en basit süpersimetri modellerine ilişkin bir şey taşımıyor.
Diğer bir tuhaflıkta bu parçacık çok büyük olduğundan iki fotona doğrudan bölünmemeliydi. Bu parçacıklar en azından kütlenin yarısı kadar olmalı ama böyle bir işaret de yok. “Eğer bu şey gerçekse, tek başına değildir. Yeni parçacıkların varlığına işaret edecektir,” diyor Ellis.
Ayrıca LHCb’de tanımlanamayan bazı parçacıklara dair anomalilerin yaşandığı belirtiliyor.
CERN’den fizikçiler önümüzdeki hafta İtalyan Alpleri’nde bir konferansta toplanacaklar. Eğer araştırmacılar CMS mıknatısındaki verileri ele alırlarsa belki bu konuya açıklık getirilebilir. Eğer açıklık getirilmezse Nisan’da elde edilecek ilk çarpışma sonrası veriler ve dolayısıyla yazı beklemek zorunda kalacağız.
Kaynak : New Scientist
