Devasa Bir Deneyde Karanlık Madde, En Büyük Dedektörden Bile Kaçmayı Başardı
Bilim insanları, Güney Dakota’da yerin bir buçuk kilometre altında bulunan bir dedektör kullanarak karanlık madde üzerine rekor kıran bir çalışma yürüttüler. 417 gün süren gözlemler boyunca fizikçiler, karanlık madde için önde gelen adaylar olarak kabul edilen zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacıklar olan WIMP’lerin hiçbir izine rastlamadılar, ancak ilk kez güvenilir bir şekilde güneş nötrinolarını tespit ettiler.
Zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacıklar veya WIMP’ler, sıradan maddeyle yalnızca yerçekimi ve zayıf nükleer kuvvet yoluyla etkileşime giren varsayımsal parçacıklardır.
Karanlık madde, evrendeki tüm maddenin yaklaşık %85’ini oluşturur, ancak ne ışık yayar ne de ışığı emer, bu nedenle yalnızca görünür nesneler üzerindeki yerçekimsel etkisiyle tespit edilebilir. WIMP’ler tespit edilmemiştir, ancak güneş nötrinoları yüksek güvenilirlikle tespit edilmiştir; bu çok zor bir iştir.
10 ton ksenon içeren devasa bir dedektörde bile çarpışmalar son derece nadirdir; Bor-8 nötrinoları yaklaşık ayda bir kez tespit edilir. Parçacık fiziğinde bir keşfi doğrulamak, 5 sigma’lık bir güvenilirlik seviyesi gerektirir; bu, rastgele bir dalgalanmanın olasılığının üç buçuk milyonda birden az olduğu anlamına gelir.
LUX-ZEPLIN dedektörü, 10 ton sıvı ksenon içeren silindirik bir odadır. Araştırmacılar, parçacıkların ksenon atomlarıyla çarpışması sonucu oluşan foton parlamalarını ve yüklü elektronların oluşumunu izlediler. Deney Mart 2023’ten Nisan 2025’e kadar sürdü ve hafif WIMP’lerin özelliklerine ilişkin yeni kısıtlamalar getirdi.
Ekip, bor-8 tipi güneş nötrinolarını tespit etmede önemli bir ilerleme kaydetti. Güven seviyesi 4,5 sigma idi; bu, güven seviyesinin 3 sigma’yı geçmediği diğer dedektörlerin sonuçlarına göre önemli bir gelişmedir. Bu son derece önemlidir, çünkü nötrino sinyalleri karanlık madde izleriyle kolayca karıştırılabilir ve bunların güvenilir bir şekilde tanımlanması gelecekteki hataların önlenmesine yardımcı olacaktır. Sonuçlar arXiv ön baskı sunucusunda yayınlanmıştır .
Brown Üniversitesi’ndeki parçacık fiziği grubunun başkanı Rick Gaitskell, “Eğer bir karanlık madde parçacığı bir çekirdeğe çarparsa, tüm çekirdekten saçılır ve onun sapmasına neden olur,” diye açıklıyor . “Buna tutarlı saçılma denir. Ksenon’da özel bir imzası vardır. Aradığımız tutarlı nükleer sapmalar bunlardır.”
Deneyin devamı
Dedektör 2028 yılına kadar çalışmaya devam edecek. Veri toplama işleminin sonunda, rekor bir süre olan 1000 günlük gözlem birikmiş olacak ve bu da WIMP gibi nadir bir olayı yakalama şansını artıracak. Araştırmacılar sadece WIMP’leri ve nötrinoları değil, aynı zamanda parçacık fiziğinin Standart Modeli’nin ötesindeki diğer olayları da arayacaklar.
40 yılı aşkın süredir karanlık maddeyi inceleyen Gaitskell, olumsuz sonuçlar olsa bile araştırmaya devam etmenin önemini vurguluyor: “Doğanın her şeyi tam olarak düşündüğünüz gibi yaptığını asla varsaymayın. ‘Bu çok güzel, doğru olmalı’ diyeceğiniz kadar çok zarif çözüm var. Bunları test ettik… ve ortaya çıktı ki doğa tüm bu güzelliği görmezden geldi ve o yoldan gitmek istemedi.”
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Devasa Bir Deneyde Karanlık Madde, En Büyük Dedektörden Bile Kaçmayı Başardı
Bilim İnsanları Bir Yıldızın 57 Moleküler Portresinde, Güneş’in Nasıl Öleceğini Gördüler