Büyük Hadron Çarpıştırıcısının Verilerindeki Anormallikler Halen İnatla Yeni Fiziği İşaret Ediyor

CERN ‘in süper boyuttaki büyük partikül çarpıştırıcısı Hadron (Largo Hadron Collider: LHC) ile yapılan deneyler, beklenmedik bir şeye işaret etti. Beauty meson (b meson) olarak adlandırılan bir parçacık, beklenmedik yollarla parçalanıyordu.

Buna göre iki farklı olasılık doğuyordu: ya tahminler yanlıştı ya da rakamlar tükenmişti. Yeni bir yaklaşım bu gözlemlerin sadece bir tesadüf olması olasılığını azalttı. Bu durum bilim insanlarının heyecanlanmaya başlaması için yeterliydi.

Küçük bir grup fizikçi çarpıştırıcının verilerini b meson parçalanması üzerine aldı. Ve dönüşümden sonra hâlâ etkileşimlerin sürdürdüğü varsayımıyla ilgili bir varsayımı değiştirdiklerinde neler olabileceğini araştırdılar.

Sonuçlar beklenenden biraz daha şaşırtıcıydı. Alternatif yaklaşım, tuhaf bir şeyin olduğu gerçeğini ikiye katlıyordu.

Fizikte anormallikler genelde iyi şeyler olarak görülür, fantastik şeyler. Beklenmeyen rakamlar fiziği görmede tamamen yeni bir pencere açabilir.

Fizikçiler oldukça muhafazakar bir gruptur. Evrenin temel yasalarının tehlikede olduğu zamanda olmalısınız.

Bu nedenle, deneysel sonuçlar teori ile uyuşmadığı zaman, ilk olarak karmaşık bir testin istatistiksel kargaşasında rastgele bir dalgalanma olduğu varsayılır. Eğer sonraki deneyler de aynı sonucu verirse, o zaman “o şeylerden biri” olduğu varsayılır.

Ancak yeterli sayıda deneyden sonra, gerçekten ilginç bir şeyin olduğunu gösterecek şekilde hatalardaki değişimleri kıyaslamak için yeterli veri toplanabilir.

Eğer beklenmedik bir sonuç tahmin edilen bir çıktıdan 3 standart sapma kadar sapıyorsa (3 sigma), fizikçiler kaşlarını kaldırarak başlarıyla heyecanlı bir şekilde onaylayarak sonuçlara bakmakta özgürdür. Bu artık bir gözlem olmuştur.

Gerçekten ilgi çekici olması için anormalliğin, farklılığı 5 standart sapma seviyesine götürecek kadar yeterli veri olana kadar devam etmesi gerekmektedir. 5 sigma oluşması şampanyanın patlatılması için yeterlidir.

Yıllar boyunca LHC, meson adı verilen parçacıkları oluşturmak için kullanıldı. Bunun amacı, parçacıklar doğduktan sonraki dakikalarda neler olduklarını gözlemlemektir.

Mesonlar proton gibi bir çeşit hadrondurlar. Yalnızca tek farkları güçlü etkileşimler altında stabil bir oluşumda 3 kuark yerine sadece 2 adet kuark içermeleridir: bir kuark ve bir antikuark.

En kararlı mesonlar dahi yüzlerce saniyeden sonra dağılırlar. Standart model adı verilen, parçacıkların oluşması ve yok olmasını tanımlamamızda kullanılan çerçeve, farklı mesonlar ayrışdığında ne görmemiz gerektiğini tanımlar.

 

B meson, bir alt seviye anti-kuarka bağlı bir alt kuarktır. Parçacığın özellikleri Standart modele yerleştirildiğinde b meson ayrışması elektron ve pozitron çiftleri oluşturmalı ya da elekron benzeri muonlar ve karşıtları anti-muon’ ları oluşturmalıdır.

Bu elektron ya da muon çıktısı yüzde 50-50 olmalıdır. Ancak, görünen bu değildir. Sonuçlara göre elektron-pozitron oluşumları muon-anti-muonlardan çok daha fazladır.

Bu da kayda değer bir sonuçtur. Ancak, sonuçların toplamı Standart model’ in tahminiyle karşılaştırıldığında fark yalnızca 3,4 sigmadır. İlginç, ancak çok abartılacak boyutta değil.

Standart Model, incelikli bir çalışmadır. On yıllar boyunca alan teorilerinin temelleri üzerine kurulmuştur. Alan teorileri başarılı teorisyen James Clerk Maxwell tarafından ilk ortaya atıldığından beri oluşumunu sürdüren Standart model, birçok yeni parçacığın görünmeyen diyarlarında bir harita görevi görmüştür.

Ancak mükemmel değildir. Doğada Standart Model’ in erişim çerçevesinden oldukça uzakta görünen olaylar görmekteyiz: karanlık maddeden nötrino yığınlarına kadar.

Bu gibi durumlarda fizikçiler model üzerinde temel varsayımlar yaparlar ve gözlemlediklerini açıklamada başarılı olup olmadıklarını tespit ederler.

Zürih Üniversitesinden fizikçi  Danny van Dyk şöyle diyor: “Önceki hesaplamalarda meson ayrıştığında ürünleri arasında daha fazla bir etkileşim olmuyordu. En yeni hesaplamamızda ek bir etkiyi ekledik: çekim döngüsü adı verilen uzun mesafe etkilerini”.

Bu etkinin detayları amatörce değildir ve tam olarak da Standart Model çıktısı değildir. Kısacası, detaylar gerçek parçacıkların karmaşık etkileşimlerini içerir. Parçacıklar bir yere gidebilecek kadar çok dayanmazlar ancak prensipte  kuantum belirsizliğindeki dalgalanmalarda varolurlar.  Ve parçalanma sonucu oluşan ürünler arasında bir etkileşim oluşur.

İlginç olan ise, mesonun parçalanmasının bu varsayımsal çekim döngüsü ile açıklandığında, anormalliğin anlamının 6,1 sigma seviyesine çıkmasıdır.

Bu sıçramaya rağmen halen şampanya patlatma seviyesinde değildir. Bu yeni prosesin ışığında gözlemleri toparlamayı da içeren çok fazla iş yapılması gerekmektedir.

 

Zürih Üniversitesi’ nden Marcin Chrzaszcz şöyle açıklıyor: “Bize yeni bir keşif hakkında konuşabilme güvenilirliğini verecek bir anormalliğin varlığının kanıtlanması iki ya da üç yıl sürecek veri toplama ile gerçekleşebilecektir”.

Eğer kanıtlanırsa Standart Model’ de yeterli esneklik sağlayarak onun sınırlarını esnetecek ve bu durum potansiyel olarak fizikte yeni alanlara giden yollar açacaktır.

Bu küçük bir çatlak ve halen bir yere varmayabilir. Ancak kimse evrendeki en büyük gizemlerin çözülmesinin kolay olacağını söyleyemez.

Çalışma European Physical Journal C dergisinde yayımlanmıştır.

Kaynak: https://www.sciencealert.com/large-hadron-collider-beauty-meson-charm-loop-decay-new-physics

Çeviri: Derya Yeşim Hopa

68 Paylaşımlar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Solve : *
4 + 26 =


This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.