Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) araştırmacıları, parçacık fiziğinin standart modelini (evrendeki parçacıkların etkileşimlerini ve davranışlarını açıklamak için elimizde olan en iyi denklemler setini) hiçe sayan bir yoldan hareket eden atomaltı parçacıklara dait kanıt buldu.
Standart model şu ana kadar bize epeyce iyi hizmet etti, ancak bazı önemli boşlukları bulunuyor; en belirgini de modelin yerçekimi için çalışmaması. Bu nedenle fizikçiler, ipuçları elde edilmesine yardımcı olan LHC gibi makineleri kullanarak, standart modelin ötesinde açığa çıkan fiziği bulmaya çalıştılar. Nihayet büyük bir ipucu elde etmiş olabilirler.
Uluslararası bir fizikçi takımı, standart model tarafından öngörülemeyen garip şekillerde davranan leptonların (atomaltı parçacıkların özel bir türü) izini buldu. Bunu, B-mezonları denen parçacıkların, tau lepton ve müon denilen leptonun iki tipini içeren hafif parçacıklara bozunmasına bakarken açığa çıkardılar.
Standart modelin “lepton evrenselliği” denilen anahtar bir kavramına göre, bütün leptonlar, temel kuvvetlerin hepsinden eşit olarak etkileniyor. Bu da, kütlede herhangi bir farklılık için bir kez doğrulanmıştır, tüm leptonların aynı oranda bozunması gerektiği anlamına geliyor. Fakat ekip verilerde, öngörülen oranlardan küçük, ama dikkate değer bir farklılık tespit etti. Bu, henüz keşfedilmemiş birkaç çeşit kuvvet veya parcacığın işe karışmış olabileceğini akla getiriyor.
“Standart model dünyanın bütün leptonlarla aynı yoldan etkileştiğini söylüyor. Ancak yeni parçacıklar veya yeni kuvvetler keşfedersek, bunun hâlâ geçerli/doğru kalacağına dair bir garanti yok” diyor Maryland Üniversitesi’nden ve ekip liderlerinden biri olan Hassan Jawahery. “Lepton evrenselliği standart model tarafından güvenceye alınmıştır. Bu evrenselliğin çiğnenmesi/kırılması halinde standart-olmayan fiziğe dair bir kanıt bulduğumuzu söyleyebiliriz.”
2012’de Stanford Doğrusal Hızlandırıcı Merkezi’ndeki BaBar Deneyi’nde gerçekleşen lepton bozunmasında da benzer bir buluş yapılmamış olsaydı, bunu bir anomali olarak gözardı etmeye meyilli olabilirdik. Bu deney aynı zamanda B mezonların bozunmasına da bakıyordu, fakat bu LHC’nin gücü ile protonların çarpıştırılması sayesinde değil, elektronların çarpıştırılmasıyla elde edilmişti.
“Bu deneyler tamamen farklı ortamlarda gerçekleştirildi, fakat aynı fiziksel modeli yansıtıyorlar. Bu tekrarlama gözlemler üzerinde bağımsız önemli bir kontrol sağlıyor” diyor Maryland Üniversitesi’nden fizikçi Brian Hamilton. “İki deneyin eklediği ağırlık, anahtarın burada olduğunu söylüyor. Bunun, sadece araçsal bir etki olmadığını, gerçek fiziği işaret ettiğini akla getiriyor.”
Ekibin şimdi gözlemlerini daha ileri deneylerle doğrulamaya ihtiyaçları var. Bu araştırma için kullanılan veriler LHC’nin 2011-2012 yılları arasındaki ilk çalıştırılması boyunca toplanmıştı. Aynı çalıştırılmada standart modelin eksik parçalarından Higgs bozonu da bulunmuştu. Fakat parçacık hızlandırıcısı şimdi ikinci kez çalıştırıldı ve enerji seviyesi rekoru kırdı; ekibin bozunmayı iş başında yakalamak için daha iyi bir şansları var.
“Bir dizi başka ölçümler planlıyoruz. LHCb deneyi ikinci çalışması boyunca daha fazla veri alıyor” diyor Jawahery. “Buradan gelecek herhangi bir bilgi, evrenin bu noktaya nasıl evrildiği konusunu daha iyi öğrenmemiz hakkında bize yardım edecek. Örneğin karanlık madde ve karanlık enerjinin varlığını biliyoruz; ancak onların ne olduğunu veya onları nasıl açıklayacağımızı henüz bilmiyoruz. Bizim sonuçlarımız bulmacanın bir parçası olabilir. Eğer standart modelin altında eksik parçacıklar ve etkileşimler olduğunu gösterebilirsek, resmin tamamlanmasına yardım edebiliriz.”
Çeviren: Okan Tağ
İTÜ Makine Mühendisliği
Kaynak: http://www.sciencealert.com/the-lhc-finds-evidence-of-particle-activity-beyond-the-standard-model
