Evrenin Karanlık Sırrı Aydınlanıyor: Büyük Patlama ve Karanlık Madde
Yeni bir teorik çalışma, füzyon reaktörlerinin sadece enerji üretmekle kalmayıp, karanlık maddeyle bağlantılı parçacıklar da üretebileceğini öne sürüyor.
Cincinnati Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, en azından kağıt üzerinde, füzyon reaktörlerinin aksiyon adı verilen atom altı parçacıkları nasıl üretebileceğini ortaya koyduklarını söylüyorlar; bu, Amerika’nın en ünlü kurgusal fizikçilerinden ikisini şaşırtan bir sorundu.
CBS’nin “Büyük Patlama Teorisi” adlı komedi dizisinde, aynı daireyi paylaşan parçacık fizikçileri Sheldon Cooper ve Leonard Hofstadter, 5. sezonda üç bölüm boyunca aynı fikirle boğuşuyorlar ancak asla çözemiyorlar.
UC fizik profesörü Jure Zupan ve ortak yazarları, Fermi Ulusal Laboratuvarı, MIT ve Technion-İsrail Teknoloji Enstitüsü’nden teorik fizikçiler, şimdi uygulanabilir bir yaklaşım olarak gördükleri şeyi rapor ediyorlar. Çalışmaları, Yüksek Enerji Fiziği Dergisi’nde yayınlandı.
Aksiyonlar Nedir ve Neden Önemlidir?
Aksiyonlar henüz doğrulanmamış parçacıklardır, ancak birçok fizikçi bunların karanlık maddeyle bağlantılı olabileceğini düşünüyor. Karanlık madde önemlidir çünkü bilim insanlarının yaklaşık 14 milyar yıl önce gerçekleşen Büyük Patlamadan sonra evrenin nasıl geliştiğini açıklamalarına yardımcı olur.
Karanlık madde doğrudan hiçbir zaman tespit edilmemiş olsa da, araştırmacılar evrenin maddesinin büyük bir kısmını oluşturduğuna, sıradan, görünür maddenin ise daha küçük bir paya sahip olduğuna inanıyor. Normal maddenin aksine ışığı emmediği veya yansıtmadığı için karanlık madde olarak adlandırılır.
Cincinnati Üniversitesi Profesörü Jure Zupan, karanlık madde gibi konuları inceleyen bir teorik fizikçidir. Fotoğraf: Joseph Fuqua II
Yine de bilim insanları, karanlık maddenin varlığını, yerçekiminin gördüklerimizi şekillendirme biçiminden yola çıkarak tahmin ediyorlar. Çekim gücü, galaksilerin uzayda nasıl hareket ettiğini ve yıldızların bu galaksiler içinde nasıl seyahat ettiğini değiştiriyor. Önde gelen fikirlerden biri, karanlık maddenin aksiyon olarak bilinen son derece hafif bir parçacıktan oluşabileceği yönünde.
Parçacık Fabrikaları Olarak Füzyon Reaktörleri
Zupan ve ortak yazarları, çalışmalarında, güney Fransa’da uluslararası bir işbirliği tarafından geliştirilen ve lityum kaplı bir kap kullanan bir döteryum ve trityum füzyon reaktörü tasarımını incelediler. Bu tür bir reaktör, enerji üretmenin yanı sıra, füzyon çok sayıda nötron ürettiği için karanlık sektörden parçacıklar da üretebilir.
“Nötronlar duvarlardaki malzemeyle etkileşime girer. Ortaya çıkan nükleer reaksiyonlar daha sonra yeni parçacıklar yaratabilir,” dedi.
Yeni parçacıkların oluşmasının ikinci yolu, nötronların diğer parçacıklardan sekip yavaşlaması ve fizikçilerin bremsstrahlung veya “frenleme radyasyonu” olarak adlandırdığı bir süreçte enerji açığa çıkarmasıdır.
Yeni parçacıklar aksiyonlar veya en azından aksiyon benzeri parçacıklar olabilir. Ve dizinin kurgusal fizikçilerinin başarısız olduğu nokta da burasıydı, dedi Zupan.
Kurgunun Yetersiz Kaldığı Nokta
“Büyük Patlama Teorisi” 2007’den 2019’a kadar yayınlandı ve yedi Emmy ödülü kazandı. Nielsen’e göre, herhangi bir yayın platformunun en çok izlenen dizileri arasında yer alıyor.
“Makalemizdeki genel fikir yıllar önce ‘Büyük Patlama Teorisi’nde tartışıldı, ancak Sheldon ve Leonard bunu başaramadı,” dedi Zupan.
Bir bölümde, Zupan’ın güneşten aksiyonların nasıl üretildiğini açıkladığını söylediği bir denklem ve diyagram içeren bir beyaz tahta yer alıyor. Sonraki bir bölümde, farklı bir tahtada başka bir denklem beliriyor. Hesaplamaların altında, farklı bir renkle yazılmış, başarısızlığın sembolü olan belirgin bir üzgün yüz var.
Zupan, Leonard ve Sheldon’ın denkleminin, önerilen füzyon reaktörlerinden aksiyonların tespit edilme olasılığını güneşle karşılaştırdığını ve sonuçların cesaret kırıcı olduğunu, bu nedenle üzgün yüzün de bu şekilde açıklanabileceğini söyledi.
“Güneş, çok fazla enerji üreten devasa bir cisim. Güneşten üretilen ve Dünya’ya akacak yeni parçacıkların oluşma olasılığı, aynı süreçleri kullanan füzyon reaktörlerinde üretilme olasılığından daha yüksek. Ancak, farklı bir dizi süreç kullanan reaktörlerde yine de üretilebilirler,” dedi.
Bilim Bir İç Şaka Olarak
Dizideki karakterler bölümlerde aksiyonlardan veya beyaz tahtalardan hiç bahsetmiyorlar. Bunlar, Schrödinger’in kedisi ve Doppler etkisi gibi bilimsel kavramları hikayelerine dahil etmesiyle ünlü bir dizide fizikçiler için bir Paskalya yumurtası niteliğinde; ayrıca Nobel ödüllü bilim insanları ve “Star Trek” mezunlarının da konuk oyuncu olarak yer aldığı bölümler de var.
“Bu yüzden bir bilim insanı olarak izlemek harika,” dedi Zupan. “Şakaların birçok katmanı var.”
Kaynak: https://scitechdaily.com
Görünmez Evren Ortaya Çıkıyor: Karanlık Maddenin İzleri İlk Kez Bu Kadar Net