Dolar 12,4280
Euro 14,0266
Altın 717,01
BİST 1.776
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 21 °C
Kuvvetli Sağanak

Doğanın Yeni Gücü? CERN’in Büyük Hadron Çarpıştırıcısından Yeni Fizik İçin Heyecan Verici Kanıtlar

26.10.2021
42
Doğanın Yeni Gücü?  CERN’in Büyük Hadron Çarpıştırıcısından Yeni Fizik İçin Heyecan Verici Kanıtlar

Parçacık Hızlandırıcı Fizik Kavramı

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), parçacık fizikçilerinin yeni fizik – potansiyel olarak yeni bir doğa gücü – için cesaret verici kanıtlar bildirmesiyle Mart ayında dünya çapında heyecan yarattı. Şimdi, yeni sonucumuz, henüz hakem tarafından gözden geçirilmemiş, CERN‘nin devasa parçacık çarpıştırıcısı bu fikre daha fazla destek ekliyor gibi görünüyor.

Şu andaki en iyi parçacıklar ve kuvvetler teorimiz, çevremizdeki dünyayı oluşturan fiziksel şeyler hakkında bildiğimiz her şeyi hatasız olarak tanımlayan standart model olarak bilinir. kesinlik. Standart model, şüphesiz şimdiye kadar yazılmış en başarılı bilimsel teoridir ve aynı zamanda onun eksik olması gerektiğini de biliyoruz.

Ünlü olarak, dört temel kuvvetten sadece üçünü tanımlar – elektromanyetik kuvvet ve güçlü ve zayıf kuvvetler, yerçekimini dışarıda bırakır. Astronominin bize evrene hükmettiğini söylediği karanlık madde için hiçbir açıklaması yoktur ve maddenin büyük patlama sırasında nasıl hayatta kaldığını açıklayamaz. Bu nedenle çoğu fizikçi, keşfedilecek daha fazla kozmik bileşen olması gerektiğinden emindir ve güzellik kuarkları olarak bilinen çeşitli temel parçacıkları incelemek, orada başka neler olabileceğine dair ipuçları almanın özellikle umut verici bir yoludur.

Bazen alt kuarklar olarak da adlandırılan güzellik kuarkları, daha büyük parçacıkları oluşturan temel parçacıklardır. Yukarı, aşağı, garip, çekicilik, güzellik/alt ve gerçek/üst olarak adlandırılan altı kuark çeşidi vardır. Örneğin yukarı ve aşağı kuarklar atom çekirdeğindeki protonları ve nötronları oluşturur.

LHCb Deney Mağarası

CERN’deki LHCb deneyi. Kredi bilgileri: CERN

Güzellik kuarkları kararsızdır ve diğer parçacıklara bozunmadan önce ortalama olarak saniyenin yaklaşık 1,5 trilyonda biri kadar yaşarlar. Güzellik kuarklarının bozunma şekli, diğer temel parçacıkların veya kuvvetlerin varlığından güçlü bir şekilde etkilenebilir. Bir güzellik kuark bozunduğunda, zayıf kuvvetin etkisiyle elektronlar gibi bir dizi daha hafif parçacıklara dönüşür. Yeni bir doğa kuvvetinin kendisini bize tanıtmasının yollarından biri, güzellik kuarklarının bozunma sıklığını farklı türde parçacıklara dönüştürmektir.

Mart raporu, LHC tarafından üretilen ultra yüksek enerjili çarpışmaların sonucunu kaydeden dört dev parçacık dedektöründen biri olan LHCb deneyinden elde edilen verilere dayanıyordu. (LHCb’deki “b”, “güzellik” anlamına gelir.) Güzellik kuarklarının elektronlara bozunduğunu ve daha ağır kuzenlerinin farklı oranlarda müon olarak adlandırıldığını buldu. Bu gerçekten şaşırtıcıydı çünkü standart modele göre müon temelde elektronun bir karbon kopyası – yaklaşık 200 kat daha ağır olması dışında her yönden aynı. Bu, tüm kuvvetlerin elektronları ve müonları eşit kuvvette çekmesi gerektiği anlamına gelir – bir güzel kuark zayıf kuvvet yoluyla elektronlara veya müonlara bozunduğunda, bunu eşit sıklıkta yapmalıdır.

Bunun yerine, meslektaşlarım, müon bozunmasının elektron bozunması kadar sıklıkta sadece yaklaşık %85 ​​gerçekleştiğini buldu. Sonucun doğru olduğunu varsayarsak, böyle bir etkiyi açıklamanın tek yolu, elektronları ve müonları farklı şekilde çeken yeni bir doğa kuvvetinin güzellik kuarklarının bozunmasına müdahale etmesi olabilir.

Sonuç, parçacık fizikçileri arasında büyük heyecana neden oldu. On yıllardır standart modelin ötesinde bir şeyin işaretlerini arıyoruz ve LHC’de on yıllık çalışmaya rağmen şu ana kadar kesin bir şey bulunamadı. Bu nedenle, doğanın yeni bir gücünü keşfetmek çok büyük bir iş olurdu ve sonunda modern bilimin karşı karşıya olduğu en derin gizemlerden bazılarını yanıtlamaya kapı aralayabilirdi.

Yeni sonuçlar

Sonuç cesaret verici olsa da, kesin değildi. Tüm ölçümler belirli bir derecede belirsizlik veya “hata” ile gelir. Bu durumda, sonucun rastgele bir istatistiksel yalpalama ya da parçacık fiziği tabiriyle dediğimiz gibi “üç sigma” olması ihtimali 1000’de bir civarındaydı.

1000’de bir, kulağa çok fazla gelmeyebilir, ancak parçacık fiziğinde çok sayıda ölçüm yapıyoruz ve bu nedenle, küçük bir avuç dolusu kişinin rastgele şans eseri aykırı değerler ortaya çıkarmasını bekleyebilirsiniz. Etkinin gerçek olduğundan gerçekten emin olmak için beş sigmaya ulaşmamız gerekir – bu, etkinin acımasız bir istatistiksel tesadüfe indirgenmesi ihtimalinin milyonda birden daha azına tekabül eder.

Oraya ulaşmak için hatanın boyutunu küçültmemiz gerekiyor ve bunu yapmak için daha fazla veriye ihtiyacımız var. Bunu başarmanın bir yolu, deneyi daha uzun süre çalıştırmak ve daha fazla bozunma kaydetmektir. LHCb deneyi, gelecekte çarpışmaları çok daha yüksek bir oranda kaydedebilmek için şu anda geliştirilmektedir, bu da çok daha hassas ölçümler yapmamızı sağlayacaktır. Ancak, tespit edilmesi daha zor olan benzer bozunma türlerini arayarak, halihazırda kaydettiğimiz verilerden faydalı bilgiler de elde edebiliriz.

Ben ve meslektaşlarım bunu yaptık. Doğrusunu söylemek gerekirse, güzellik kuark bozunmalarını hiçbir zaman doğrudan incelemeyiz, çünkü tüm kuarklar her zaman daha büyük parçacıklar oluşturmak için diğer kuarklarla birbirine bağlıdır. Mart çalışması, “yukarı” kuarklarla eşleştirilmiş güzellik kuarklarına baktı. Sonucumuz iki bozunum üzerinde çalıştı: biri güzellik kuarklarının “aşağı” kuarklarla eşleştirildiği, diğeri ise onların aynı zamanda yukarı kuarklarla eşleştirildiği yer. Yine de eşleşmenin farklı olması önemli değil – derinlerde devam eden bozulma aynıdır ve bu nedenle gerçekten yeni bir güç varsa aynı etkiyi görmeyi bekleriz.

Ve bu tam olarak gördüğümüz şey. Bu sefer, müon bozunmaları elektron bozunmalarının yalnızca yaklaşık %70’i kadar sıklıkta oluyordu, ancak daha büyük bir hatayla, yani sonucun standart modelden yaklaşık “iki sigma” olduğu anlamına geliyor (istatistiksel bir anomali olma olasılığı yüzde iki civarındaydı). ). Bu, sonucun tek başına yeni bir güç için kesin kanıt iddia etmek için yeterince kesin olmasa da, önceki sonuçla çok yakın bir çizgide olduğu ve büyük bir savaşın eşiğinde olabileceğimiz fikrine daha fazla destek kattığı anlamına gelir. atılım.

Elbette tedbirli olmalıyız. Beşinci bir doğa gücünün etkisini gerçekten gördüğümüzü bir dereceye kadar kesin olarak iddia edebilmemiz için hala gitmemiz gereken bir yol var. Meslektaşlarım şu anda, yükseltilmiş LHCb deneyinin ilk çalıştırması için yoğun bir şekilde hazırlanırken, mevcut verilerden mümkün olduğunca fazla bilgi sıkıştırmak için çok çalışıyorlar. Bu arada, LHC’deki diğer deneylerin yanı sıra Japonya’daki Belle 2 deneyinde de aynı ölçümler yaklaşıyor. Önümüzdeki birkaç ay veya yıl içinde evrenimizin en temel bileşenlerine yeni bir pencere açılabileceğini düşünmek heyecan verici.

Cambridge Üniversitesi’nden Parçacık fizikçisi Harry Cliff tarafından yazıldı.

Bu makale ilk olarak The Conversation’da yayınlandı.Konuşma

.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.