Evrenin Kaderini Belirleyecek Çalışma: “Tanrı Parçaçığı”

Evrenin Kaderini Belirleyecek Çalışma: “Tanrı Parçacığı”

Hepimiz biliyoruz ve (medyada yanlışlıkla “Tanrı Parçacığı” olarak etiketlenen) ilk olarak 2012’de Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda (LHC) tespit edilen atom altı bir parçacık olan Higgs bozonunu seviyoruz. Tüm uzay-zamana nüfuz eden bir alanın; elektronlar ve kuarklar gibi birçok parçacıkla etkileşime girerek bu parçacıklara kütle sağlar.

Ancak bulduğumuz Higgs, şaşırtıcı derecede hafiftir. En iyi tahmine göre, çok daha ağır olması gerekirdi. Bu ilginç bir soru ortaya çıkıyor: Tabii ki bir Higgs bozonunu tespit ettik ama bu tek Higgs bozonu muydu? Kendi eylemlerini yaparak dışarıda daha çok yüzen Higgs var mı?

Daha ağır bir Higgs hakkında kanıtımız olmamasına rağmen, dünyanın en büyük atom parçalayıcısı olan LHC’deki verilere dayanarak bir araştırma ekibi, konuştuğumuz gibi bu soruyu inceliyor. Halka şeklindeki çarpıştırıcının içinde protonlar bir araya geldiğinde ağır Higgs ve çeşitli Higgs türlerinden oluşan Higgs parçacıklarının bile gizlenebileceği konuşuluyor (Higgs’in Ötesinde: Evrende Gizlenebilen 5 Zor Parçacık).

 

Bozon hakkında

Higgs bozonu olmadan hemen hemen tüm Standart Model çöker. Ancak Higgs bozonu hakkında konuşmak için önce Standart Modelin evreni nasıl gördüğünü anlamamız gerekir:

Standart Modeli kullanarak atom altı dünyayı en iyi şekilde kavramamız için parçacıklar olarak düşündüklerimiz aslında çok önemli değildir. Bunun yerine, alanlar var. Bu alanlar tüm alan ve zamana nüfuz eder. Her bir parçacık türü için bir alan vardır. Yani elektronlar ve fotonlar için bir alan vardır. Parçacıklar olarak düşündüğünüz şey, kendi alanlarında gerçekten yerel küçük titreşimlerdir. Parçacıklar etkileşime girdiğinde (birbirlerinden sıçrayarak), bu aslında alanlardaki karmaşık bir şekilde dans eden titreşimlerdir. [Evrendeki En Tuhaf 12 Nesne]

Higgs bozonunun özel bir tarlası var. Diğer alanlar gibi, tüm alan ve zamana nüfuz eder ve aynı zamanda başkalarının alanlarıyla da konuşur ve oyun oynar.

Ancak Higgs’in alanında, başka hiçbir alanda ulaşılamayacak iki önemli iş vardır: İlk işi, zayıf nükleer kuvvetin taşıyıcıları olan W ve Z bozonlarıyla (kendi alanları aracılığıyla) konuşmak. Bu diğer bozonlarla konuşarak Higgs onlara kütle verebilir ve elektromanyetik kuvvet taşıyıcıları olan fotonlardan ayrı kaldıklarından emin olabilir. Higgs bozonunun müdahalesini engellemeksizin, tüm bu taşıyıcılar bir araya getirilecek ve bu iki güç bir araya gelecektir.

Higgs bozonunun bir diğer işi ise elektronlar gibi diğer parçacıklarla konuşmaktır. Bu konuşmalar aracılığıyla onlara kitle de verir. Her şey yolunda gidiyor. Çünkü bu parçacıkların kütlelerini açıklamak için henüz başka bir yolumuz yok.

 

Hafif ve ağır

Bunların hepsi 1960’lı yıllarda bir dizi karmaşık fakat güvenli bir şekilde mükemmel matematik ile çözüldü. Ancak bu teori için sadece küçük bir aksaklık var: Higgs bozonunun kesin kütlesini tahmin etmenin gerçek bir yolu yok. Başka bir deyişle bir parçacık çarpıştırıcısındaki parçacığı (çok daha büyük alanın küçük lokal titreşimidir) aramaya başladığınızda tam olarak neyi, nerede bulacağınızı bilemezsiniz. [En Güzel 11 Matematiksel Denklem]

2012’de, LHC’deki bilim insanları, protonların birbirine yakın bir şekilde ışık hızında parçalandığında Higgs’in alanını temsil eden parçacıkların birkaçını bulduktan sonra Higgs bozonunun keşfedildiğini açıkladı. Bu parçacıkların kütlesi 125 gigaelektron volt (GeV) ya da yaklaşık 125 proton eşdeğeridir. Bu yüzden ağırdır ama inanılmaz derecede büyük değildir.

İlk bakışta, hepsi iyi gibi geliyor. Fizikçiler, Higgs bozonunun kütlesi için kesin bir öngörüde bulunmadı. Bu yüzden istediği gibi olabilirdi. Kütleyi, LHC’nin enerji aralığında bulmaya başladık. Artık zamanı geldi şampanyayı aç ve kutlamaya başlayalım.

Bunun dışında, Higgs bozonunun kütlesi ile ilgili başka bir parçacık olan üst kuark ile etkileşime girme şekline bağlı olarak tereddütlü türden bir tür yarım tahminler var. Bu hesaplamalar, 125 GeV’den daha yüksek bir sayı öngörüyor. Bu tahminler yanlış olabilir. Ancak daha sonra matematiğe geri dönüp olayların nereye gittiğini bulmak zorundayız ya da geniş öngörüler ile LHC içinde bulunanların gerçekliği arasındaki uyuşmazlık, Higgs bozon hikayesinde daha fazlası olduğu anlamına gelebilir.

 

Büyük Higgs

Mevcut nesil parçacık çarpıştırıcılarımızla göremeyeceğimiz kadar ağır olan bir sürü Higgs bozonu vardır (Kütle-enerji olayı Einstein’ın ünlü E=mc2 denklemine geri döner, bu da enerjinin kütle ve kütlenin enerji olduğunu gösterir. Parçacık kütlesi ne kadar yüksekse o kadar fazla enerjiye sahip olur ve o ağırlığı elde etmek için de bir o kadar fazla enerji harcar.).

Aslında, fizik bilgimizi Standart Modelin ötesine iten bazı spekülatif teoriler, bu ağır Higgs bozonlarının varlığını öngörüyor. Bu ilave Higgs karakterlerinin doğası, elbette, bir ya da iki ekstra ağır Higgs alanından, birbirine bağlı birden fazla farklı türde Higgs bozonundan oluşan kompozit yapılara kadar değişen bir teoriye bağlıdır.

Teorisyenler bu teorileri test etmenin olası bir yolunu bulmakta zorlanıyor. Çünkü çoğu mevcut deneylere erişilemiyor. Yüksek Enerji Fiziği Dergisi’ne gönderilen ve ön baskı günlüğü arXiv’de çevrimiçi yayınlanan bir makalede, bir fizikçi ekibi parçacıkların çürümesine dayanarak daha fazla Higgs bozonunun varlığını aramak için bir öneri sundu. Elektronlar; nötrinolar ve fotonlar gibi daha hafif, daha kolay tanınabilir parçacıklar. Bununla birlikte bu bozulmalar son derece nadirdir. Bu nedenle prensip olarak onları LHC’de bulabilirsek yeterli veri toplamak için uzun yıllar süren araştırmalar devam edecektir.

Ağır Higgs’e gelince, sabırlı olmak zorunda kalacağız.

Çeviri: Simge KARA

Kaynak: http://www.bizsiziz.com/physicists-search-for-monstrous-higgs-particle-it-could-seal-the-fate-of-the-universe/

https://www.livescience.com/65639-giant-higgs-fate-of-universe.html

26 Paylaşımlar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Solve : *
19 + 11 =


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