Fizik Kurallarını Çiğneyen Karanlık Maddenin Arkasındaki Gizem Ne?
Karanlık madde ve nötrinolar arasındaki olası etkileşimler, kozmik yapının nasıl evrimleştiğine dair süregelen uyumsuzluğu açıklamaya yardımcı olabilir.
Görünür her şey, yıldızlar, gezegenler, gaz ve galaksiler, evrenin sadece küçük bir bölümünü oluşturur. Evrenin büyük bir kısmı karanlık madde ve bilim insanlarının hala anlamaya çalıştığı diğer görünmez bileşenler tarafından domine edilir. Şimdi, Sheffield Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, bu gizli bileşenlerden ikisinin, karanlık madde ve nötrinoların, birbirleriyle etkileşime girebileceğine dair kanıtlar buldular ve bu da standart kozmolojik modelin ötesinde yeni bir fiziğe işaret ediyor.
Karanlık madde, evrendeki tüm maddenin yaklaşık %85’ini oluşturur, ancak hiçbir zaman doğrudan tespit edilmemiştir. Bunun yerine, gökbilimciler varlığını galaksiler ve galaksi kümeleri üzerindeki yerçekimi çekiminden çıkarırlar. Nötrinolar, maddeyle nadiren etkileşime giren son derece hafif parçacıklardır ve bu da her saniye Dünya’nın her santimetrekaresinden milyarlarca nötrinonun neredeyse fark edilmeden geçmesine olanak tanır.
Gizli Parçacıklar Standart Teoriyi Zorluyor
Einstein’ın Genel Görelilik Teorisine dayanan Kozmolojinin Standart Modeli (Lambda-CDM), karanlık madde ve nötrinoları evrenin bağımsız bileşenleri olarak ele alır. Bu çerçevede, birbirleriyle etkileşime girmezler.
Sheffield Üniversitesi’nin Nature Astronomy’de yayınlanan çalışması, bu varsayımda olası bir çatlağa işaret ediyor. Analiz, karanlık madde ve nötrinoların etkileşime girebileceğine dair işaretler buluyor; bu da evrenin doğrudan görülemeyen kısımlarını incelemek için yeni bir yol sunabilir.
Bu sinyali aramak için araştırmacılar, kozmik tarihin farklı dönemlerinden elde edilen gözlemleri karşılaştırdılar. Bu önemlidir çünkü karanlık madde ve nötrinolar arasındaki bir etkileşim sadece görünmez parçacıkları etkilemekle kalmaz. Aynı zamanda galaksilerin ve diğer büyük yapıların zaman içinde nasıl oluştuğuna dair izler de bırakabilir.
Kanıtlar kozmik tarihi kapsıyor
Veriler evrenin tarihini kapsıyor:
Evrenin erken dönemine ait veriler iki ana kaynaktan geldi: son derece hassas yer tabanlı Atacama Kozmoloji Teleskobu (ACT) ve 2009-2013 yılları arasında Avrupa Uzay Ajansı (ESA) tarafından işletilen bir uzay gözlemevi olan Planck Teleskobu. Her ikisi de Büyük Patlamanın zayıf artçı ışığını ölçmek için tasarlanmıştı.
Evrenin daha sonraki dönemine ait veriler ise Şili’deki Victor M. Blanco Teleskobu üzerindeki Karanlık Enerji Kamerası ile yapılan çok sayıda astronomik gözlemden ve Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması’ndan elde edilen galaksi haritalarından geldi.
Kozmik kümelenme hâlâ gizemini koruyor
Çalışmanın ortak yazarlarından, Sheffield Üniversitesi’nde Kıdemli Araştırma Görevlisi olan Dr. Eleonora Di Valentino şunları söyledi: “Karanlık maddeyi ne kadar iyi anlarsak, evrenin nasıl evrimleştiği ve farklı bileşenlerinin nasıl bağlantılı olduğu konusunda o kadar çok bilgi ediniriz. Sonuçlarımız, kozmolojide uzun süredir devam eden bir bilmeceye çözüm getiriyor. Erken evrenin ölçümleri, kozmik yapıların zaman içinde bugün gözlemlediğimizden daha güçlü bir şekilde büyümesi gerektiğini öngörüyor.”
Şöyle devam ediyor: “Ancak, modern Evrenin gözlemleri, maddenin beklenenden biraz daha az kümelendiğini gösteriyor ve bu da erken ve geç dönem ölçümleri arasında hafif bir uyumsuzluğa işaret ediyor. Bu gerilim, standart kozmolojik modelin yanlış olduğu anlamına gelmez, ancak eksik olduğunu düşündürebilir.”
Sonuç olarak, “Çalışmamız, karanlık madde ve nötrinolar arasındaki etkileşimlerin bu farkı açıklamaya yardımcı olabileceğini ve Evrende yapının nasıl oluştuğuna dair yeni bir bakış açısı sunabileceğini gösteriyor.”
Gelecekteki araştırmalar bunu test edebilir
Bir sonraki test, daha keskin gözlemlerden gelecek. Gelecekteki teleskoplar, Kozmik Mikrodalga Arka Planı (CMB) deneyleri ve zayıf merceklenme araştırmaları, olası etkileşimin gerçek olup olmadığını belirlemeye yardımcı olabilir. Zayıf merceklenme, görülemeyen kütle de dahil olmak üzere, evrende kütlenin nerede dağıldığını haritalamak için uzak galaksilerden gelen ışıkta oluşan küçük bozulmaları kullanır.
Çalışmanın ortak yazarlarından ve Sheffield Üniversitesi’nde eski doktora sonrası araştırmacısı olup şu anda Hawaiʻi Üniversitesi’nde görev yapan Dr. William Giarè şunları söyledi: “Karanlık madde ile nötrinolar arasındaki bu etkileşim doğrulanırsa, bu temel bir atılım olur.
Bu, farklı kozmolojik incelemeler arasındaki süregelen uyumsuzluğa yeni bir ışık tutmakla kalmayacak, aynı zamanda parçacık fizikçilerine, karanlık maddenin gerçek doğasını nihayet ortaya çıkarmaya yardımcı olmak için laboratuvar deneylerinde hangi özelliklere bakılması gerektiğini gösteren somut bir yön de sağlayacaktır.”
Kaynak: https://scitechdaily.com/