CERN, Evrenin Kayıp Antimaddesi Gizeminde Yeni Bir İpucu Keşfetti

CERN, Evrenin Kayıp Antimaddesi Gizeminde Yeni Bir İpucu Keşfetti

CERN, Evrenin Kayıp Antimaddesi Gizeminde Yeni Bir İpucu Keşfetti

Antimadde, fizikteki en büyük bulmacalardan biridir. Çevremizdeki maddeyi oluşturan tüm parçacıklar, bu tür elektronlar ve protonlar, neredeyse aynı olan; ancak ters elektrik yükü gibi aynalı özelliklere sahip antimadde versiyonlarına sahiptir. Bir antimadde ve bir madde parçacığı karşılaştıklarında, ani bir enerji parlamasıyla yok olurlar.

Eğer antimadde ve madde gerçekten özdeşse ancak birbirlerinin aynalı kopyalarıysa, Büyük Patlama’da eşit miktarlarda üretilmeleri gerekirdi. Sorun şu ki, her şeyi yok edecekti. Ama bugün, Evrende neredeyse hiç antimadde kalmadı, sadece bazı radyoaktif bozulmalarda ve kozmik ışınların küçük bir kısmında ortaya çıkıyor.

Peki ona ne oldu? Madde ile antimadde arasındaki farkı incelemek için Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi  CERN’deki LHCb deneyini kullanarak, bu farkın ortaya çıkabileceği yeni bir yol keşfettik.

Antimaddenin varlığı, fizikçi Paul Dirac’ın 1928’de elektronların hareketini tanımlayan denklemi tarafından tahmin edilmişti. İlk başta, bunun sadece matematiksel bir tuhaflık mı yoksa gerçek bir parçacığın açıklaması mı olduğu net değildi.

Ancak 1932’de Carl Anderson, uzaydan Dünya’ya yağan kozmik ışınları incelerken elektronun bir antimadde partneri olan pozitronu keşfetti. Önümüzdeki birkaç on yıl içinde fizikçiler, tüm madde parçacıklarının antimadde ortakları olduğunu keşfettiler.

Bilim insanları, Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra, çok sıcak ve yoğun durumda, maddeyi antimaddeye tercih eden süreçler olması gerektiğine inanıyor. Bu, küçük bir madde fazlası yarattı ve Evren soğudukça, tüm antimadde eşit miktarda madde tarafından yok edildi, geriye küçük bir madde fazlası kaldı.

Ve bugün Evrende gördüğümüz her şeyi oluşturan da bu fazlalıktır.

Fazlalığa tam olarak hangi süreçlerin neden olduğu belirsizdir ve fizikçiler on yıllardır arayış içindeler.

Bilinen asimetri

Temel parçacıklardan birisi ve maddenin yapı taşı olan Leptonlarla birlikte maddenin temel yapı taşları olan kuarkların davranışları, madde ile antimadde arasındaki farka ışık tutabilir. Kuarklar; yukarı, aşağı, tılsım, garip, alt ve üst diye adlandırılan altı tane anti-kuark olarak bilinen birçok farklı türde veya “çeşnilerde” bulunur.

Yukarı ve aşağı kuarklar, sıradan maddenin çekirdeklerindeki proton ve nötronları oluşturan şeydir ve diğer kuarklar, yüksek enerjili süreçlerle üretilebilir; örneğin, CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı gibi hızlandırıcılarda parçacıkları çarpıştırarak üretilebilir.

Bir kuark ve bir anti-kuarktan oluşan parçacıklara mezonlar denir ve büyüleyici bir davranış sergileyen dört nötr mezon (B0S, B0, D0 ve K0) vardır. 1960’larda ilk kez gözlemlenen bir fenomen olan kendiliğinden parçacık karşıtı partnerine dönüşebilir ve sonra tekrar geri dönebilirler.

Kararsız olduklarından, salınımları sırasında bir noktada diğer daha kararlı parçacıklara “bozunacaklar”; parçalanacaklar denir. Bu bozunma, mezonlar için anti-mezonlara kıyasla biraz farklı şekilde gerçekleşir ve bu, salınımla birleştiğinde bozunma hızının zamanla değiştiği anlamına gelir.

Salınımların ve bozulmaların kuralları, Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) mekanizması adı verilen teorik bir çerçeve tarafından verilmektedir. Madde ve antimaddenin davranışında bir farklılık olduğunu öngörüyor ancak bugün gördüğümüz bolluğu açıklamak için gerekli olan erken evrende madde fazlasını üretemeyecek kadar küçüktür.

Bu bize, anlamadığımız bir şey olduğunu ve bu konuyu incelemenin fizikteki en temel teorilerimizden bazılarına meydan okuyabileceğini gösterir.

Yeni fizik mi?

LHCb deneyinden elde ettiğimiz son sonuç, nötr B0S mezonlarının bozunmalarının yüklü K mezon çiftlerine bakarak incelenmesidir. B0S mezonları, Büyük Hadron Çarpıştırıcısında protonların diğer protonlarla çarpışmasıyla oluşturuldu ve burada anti-mezonlarına salındılar ve saniyede üç trilyon kez geri döndü. Çarpışmalar ayrıca aynı şekilde salınan anti-B0S mezonları yarattı ve bize karşılaştırılabilecek mezon ve anti-mezon örnekleri verdi.

Salınım ilerledikçe bu farkın nasıl değiştiğini görmek için, iki örnekteki bozulma sayısını saydık ve iki sayıyı karşılaştırdık. Küçük bir fark vardı, B0S mezonlarından biri için daha fazla bozunma meydana geliyordu. Ve B0S mezonları için ilk defa, bozunma veya asimetri farkının B0S mezon ve anti-mezon arasındaki salınıma göre değiştiğini gözlemledik.

Madde-antimadde farklılıklarının araştırılmasında bir kilometre taşı olmanın yanı sıra, asimetrilerin boyutunu da ölçebildik. Bu, temelde yatan teorinin birkaç parametresinin ölçümlerine dönüştürülebilir.

Sonuçların diğer ölçümlerle karşılaştırılması, şu anda kabul edilen teorinin doğanın doğru bir tanımı olup olmadığını görmek için bir tutarlılık kontrolü sağlar. Mikroskobik ölçekte gözlemlediğimiz maddenin antimaddeye göre küçük tercihi, Evrende gözlemlediğimiz muazzam madde bolluğunu açıklayamadığından, şu andaki anlayışımızın daha temel bir teoriye yakın olması muhtemeldir.

Madde-antimadde asimetrileri üretebileceğini bildiğimiz bu mekanizmayı araştırmak, onu farklı açılardan incelemek, sorunun nerede olduğunu bize söyleyebilir. Dünyayı en küçük ölçekte incelemek, gördüklerimizi en büyük ölçekte anlayabilmek için en iyi şansımızdır.

Derleyen: Simge KARA

Kaynak: https://theconversation.com/uk

/CERN, Evrenin Kayıp Antimaddesi Gizeminde Yeni Bir İpucu Keşfetti/

 

0 Paylaşımlar

2 thoughts on “CERN, Evrenin Kayıp Antimaddesi Gizeminde Yeni Bir İpucu Keşfetti”

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Solve : *
27 + 6 =


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