Fizikçiler, 40 yılı aşkın süredir peşinde oldukları son derece nadir bir parçacık olayına dair şimdiye kadarki en güçlü kanıtlardan birini elde etti. Söz konusu olayın yaklaşık her 10 milyar parçacık bozunmasından yalnızca birinde gerçekleştiği düşünülüyor.
Sonuçlar, CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda yürütülen LHCb deneyinden elde edildi. Araştırmanın ön baskısı arXiv’de yayımlandı ancak çalışma henüz hakem değerlendirmesinden geçmedi.
Bilim insanlarının tespit etmeye çalıştığı olay, “Bd mezonu” adı verilen çok kısa ömürlü bir parçacığın iki farklı parçacığa, bir müon ve bir antimüona dönüşmesi.
10 Milyar Olaydan Yalnızca Birinde Görülüyor
Bd mezonu, “beauty kuark” ve “down antikuark” adı verilen iki temel parçacıktan oluşuyor.
Kuarklar, maddenin en temel yapı taşları arasında yer alıyor. Örneğin proton ve nötronların içinde de farklı türlerde kuarklar bulunuyor.
Beauty kuarkları ise günümüzde doğada kalıcı olarak bulunmuyor. Ancak Büyük Patlama’nın hemen ardından evren çok sıcak ve yoğunken bu parçacıkların yaygın olduğu düşünülüyor.
Araştırmacılar bu parçacıkları Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda yeniden oluşturabiliyor. Protonlar ışık hızına yakın hızlarda birbirleriyle çarpıştırıldığında çok sayıda kısa ömürlü parçacık ortaya çıkıyor. Bunların arasında beauty kuarkları da bulunuyor.
Bu kuarklardan oluşan Bd mezonları yalnızca yaklaşık 1,5 trilyonda bir saniye yaşayabiliyor.
Daha da nadir olan ise Bd mezonunun bir müon ve bir antimüona dönüşmesi. Hesaplamalara göre bu olay yaklaşık her 10 milyar bozunmadan yalnızca birinde gerçekleşiyor.
Nadir Sinyali Bulmak Yıllar Aldı
Böylesine seyrek gerçekleşen bir olayı tespit etmek, milyarlarca parçacık çarpışmasının arasından tek bir zayıf sinyali ayıklamayı gerektiriyor.
LHCb deneyinde yapılan son teknolojik geliştirmeler sayesinde çok daha fazla çarpışma kaydedilebiliyor. Araştırmacılar ayrıca gerçek sinyalleri diğer olaylardan ayırabilmek için makine öğrenmesi yöntemlerinden yararlanıyor.
Deneydeki hassas dedektörler, çarpışmalardan sonra ortaya çıkan parçacıkların hangi yönde hareket ettiğini ve nerede bozunduğunu takip ediyor.
Birmingham Üniversitesi’nden parçacık fizikçisi Niladri Sahoo, sonuçların mevcut fizik kurallarını sınamak ve henüz bilinmeyen olası yeni fizik süreçlerini araştırmak açısından önemli olduğunu belirtiyor.
Sonuç Güçlü, Ancak Henüz “Kesin Keşif” Sayılmıyor
Parçacık fiziğinde yeni bir olayın gerçekten gözlemlendiğini söylemek için sonuçların istatistiksel olarak son derece güçlü olması gerekiyor.
LHCb’nin 2024 ve 2025 yıllarında elde ettiği veriler, 2011 ile 2018 arasında toplanan eski verilerle birleştirildi. Böylece ölçüm 3,2 sigma olarak adlandırılan güven düzeyine ulaştı.
Bu değer, araştırmacıların gerçek bir sinyal yakalamış olma ihtimalinin yüksek olduğunu gösteriyor.
Ancak fizik dünyasında kesin bir “keşif” ilan etmek için genellikle 5 sigma seviyesine ulaşılması gerekiyor. Bu nedenle bilim insanları şimdilik olayın kesin olarak keşfedildiğini değil, varlığına dair güçlü kanıt bulunduğunu söylüyor.
2030’lu yıllarda Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda yapılması planlanan geliştirmelerle çok daha fazla veri toplanması bekleniyor. Böylece bu nadir olayın kesin olarak doğrulanması mümkün olabilir.
Peki Bu Keşif Neden Önemli?
Şu ana kadar elde edilen sonuçlar, parçacık fiziğinin temel teorisi olan Standart Model’in tahminleriyle uyumlu görünüyor.
Standart Model, evrendeki temel parçacıkları ve bunların nasıl etkileştiğini büyük ölçüde açıklayabiliyor. Ancak bazı önemli sorular hâlâ cevapsız.
Örneğin evrendeki karanlık maddenin ne olduğu bilinmiyor. Ayrıca Büyük Patlama’dan sonra neden antimaddeden daha fazla normal madde kaldığı da açıklanamıyor.
Teorik olarak madde ve antimadde eşit miktarda oluşsaydı birbirlerini yok etmeleri beklenirdi. Böyle bir durumda yıldızlar, gezegenler ve insanlar da var olmayacaktı.
Bu nedenle fizikçiler, son derece nadir parçacık bozunmalarını büyük bir hassasiyetle ölçerek mevcut teorinin açıklayamadığı küçük sapmaları bulmaya çalışıyor.
Yeni Fizik, Doğrudan Bir Parçacık Olarak Ortaya Çıkmayabilir
Bilim insanları yeni fizik yasalarının her zaman doğrudan yeni bir parçacığın keşfiyle ortaya çıkmayabileceğini düşünüyor.
Bazı durumlarda bilinen parçacıkların beklenenden biraz daha farklı davranması veya farklı oranlarda bozunması, henüz bilinmeyen parçacıkların ya da kuvvetlerin dolaylı izi olabilir.
Bu nedenle Bd mezonunun son derece nadir bozunmasının hassas biçimde ölçülmesi, fizikçilerin bugünkü teorilerin sınırlarını araştırmasına yardımcı olabilir.
Araştırmacılar, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın giderek artan hassasiyeti sayesinde maddenin bugüne kadar ulaşılması mümkün olmayan çok küçük ölçeklerdeki davranışının incelenebileceğini düşünüyor.
Cambridge Üniversitesi’nden parçacık fizikçisi ve araştırma ekibinin liderlerinden Harry Cliff, bu kadar nadir bir bozunmaya ilk kez açık kanıt görmenin heyecan verici olduğunu belirterek çalışmaların evrenin temel yapısına ilişkin yeni ipuçları sağlayabileceğini ifade etti.
Sonuçların kesinleşmesi için daha fazla veriye ihtiyaç duyulsa da 42 yıldır aranan bu nadir olayın izine ulaşılması, parçacık fiziğinde önemli bir aşama olarak değerlendiriliyor.
İlginizi Çekebilir: Mars’ta Hâlâ Aktif Volkanlar Bulunuyor Olabilir
Geçmiş uygarlıkların gündelik hayatlarına dair keşifleri siz nasıl değerlendiriyorsunuz? Düşüncelerinizi yorumlarda veya Kayıp Rıhtım Forum’da paylaşabilir, bilim dünyasından daha fazla haber için bizleri Google News ve WhatsApp üzerinden takip edebilirsiniz.
Kaynak: Science Alert
Forum üzerinden yorum yapıp sohbete katılmak için tıkla!