CERN’deki Bilim İnsanları, 4 Yeni Temel Parçacığın Keşfini Duyurdu
Bu ay kutlama zamanı. 3 Mart 2021’de CERN , Cenevre’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda (LHC) dört yeni parçacığın keşfini duyurdu. Bu, 2009’da nötronlarla birlikte atom çekirdeğini oluşturan parçacıklar olan protonların çarpışmaya başladığından beri, LHC’nin Nobel ödüllü Higgs bozonuna ek olarak toplam 59 yeni parçacık bulduğu anlamına geliyor. Bu yeni parçacıklardan bazıları yerleşik teorilerimize göre bekleniyordu, bazıları ise tamamen süpriz oldu.
2003 yılında, Japonya’daki Belle deneyi hiçbir yere uymayan bir parçacık keşfetti. Uzun bir tetrakuark serisinin ilki olduğu ortaya çıktı. 2015 yılında, LHC’deki LHCb deneyi iki pentakuark keşfetti. Yakın zamanda keşfettiğimiz dört yeni parçacığın tümü, bir çekici kuark çiftine sahip tetrakuarklar ve diğer iki kuarktır. Tüm bu nesneler, tıpkı proton ve nötronun parçacık olması gibi parçacıklardır. Ancak bunlar temel parçacıklar değildir: kuarklar ve elektronlar, maddenin gerçek yapı taşlarıdır.
Büyüleyici yeni parçacıklar
LHC şimdiye dek 59 yeni hadron keşfetmiş oldu. Bunlar, en son keşfedilen tetrakuarkları ve aynı zamanda yeni mezonları ve baryonları içerir. Tüm bu yeni parçacıklar “tılsım” ve “alt” gibi ağır kuarklar içerir.
Bu hadronları incelemek ilginçtir. Bize, çok kısa süreler için bile olsa, doğanın kuarkların bağlı bir kombinasyonu olarak kabul edilebilir olduğunu söylerler. Ayrıca bize doğanın neyi sevmediğini de söylerler. Örneğin, neden tüm tetra ve pentakuarklar bir tılsım-kuark çifti içerir? (sadece bir istisna dışında) Ve neden garip kuark çiftlerine karşılık gelen parçacıklar yoktur? Şu anda bir açıklama yok.
Bir başka gizem de bu parçacıkların güçlü kuvvet tarafından birbirine nasıl bağlandığıdır. Bir kuramcı okulu, onları proton veya nötron gibi kompakt nesneler olarak görüyor. Diğerleri, iki gevşek bağlı hadronun oluşturduğu “moleküllere” benzer olduklarını iddia ediyorlar. Yeni bulunan her hadron, deneylerin kütlesini ve diğer özelliklerini ölçmesine izin verir, bu da bize güçlü kuvvetin nasıl davrandığı hakkında bir şeyler söyler. Bu, deney ve teori arasındaki boşluğu kapatmaya yardımcı olur. Ne kadar çok hadron bulabilirsek, modelleri deneysel gerçeklere o kadar iyi ayarlayabiliriz.
Bu modeller, LHC’nin nihai hedefine ulaşmak için çok önemlidir: standart modelin ötesinde fizik bulmak. Başarılarına rağmen, standart model kesinlikle parçacıkların anlaşılmasında son söz değildir. Örneğin, evrenin oluşumunu tanımlayan kozmolojik modellerle tutarsızdır.
LHC, bu farklılıkları açıklayabilecek yeni temel parçacıkları arıyor. Bu parçacıklar LHC’de görülebilir, ancak parçacık etkileşimlerinin arka planında gizlenmiş olabilir. Veya bilinen süreçlerde küçük kuantum mekanik etkiler olarak ortaya çıkabilirler. Her iki durumda da, onları bulmak için güçlü gücün daha iyi anlaşılması gerekir. Her yeni hadronla, doğa yasaları hakkındaki bilgimizi geliştirerek, bizi maddenin en temel özelliklerinin daha iyi bir tanımına götürüyoruz.
Hollanda Ulusal Atomaltı Fizik Enstitüsü’nden Parçacık Fiziği Araştırma Görevlisi Patrick Koppenburg ve Cambridge Üniversitesi’nden parçacık fizikçisi Harry Cliff.
Bu makale The Conversation‘dan Creative Commons lisansı altında yeniden yayınlanmıştır.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
/CERN’deki Bilim İnsanları, 4 Yeni Temel Parçacığın Keşfini Duyurdu/