ABD’de bilim insanları, yapılan bir deneyde küçük bir atom altı parçacığın bilinen fizik maddelerine uymadığını açıkladı. Fizikçiler bu durumun tabiattaki beşinci temel kuvvetin delili olduğunu söylüyor.
ABD’nin Illinois eyaletindeki Batavia kentinde, Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’nda (Fermilab) gerçekleştirilen “Muon g-2” isimli deneylerde atom altı parçacık olan müonların davranışı incelenerek fizikte yeni olayların işaretleri araştırılıyor.
Fermilab, Twitter’da yaptığı duyuruda, “Muon g-2 deneyinin birinci sonuçlarının yeni fizik ispatlarını güçlendirdiğini duyurmaktan heyecan duyuyoruz” tabirlerini kullandı.
We’re thrilled to announce that the first results from Fermilab’s Muon g-2 experiment strengthen evidence of new physics! #gminus2https://t.co/tUx4ojzIps pic.twitter.com/t1ufui2Mwu
— Fermilab (@Fermilab) April 7, 2021
Muon g-2 deneyinin Eş Sözcüsü ve İtalyan Ulusal Nükleer Fizik Enstitüsü’nden fizikçi Graziano Venanzoni, “Bugün yalnızca bizim değil, tüm milletlerarası fizik topluluğunun uzun vakittir beklediği fevkalâde bir gün” dedi.
Fizikçiler, kelam konusu deneylere ilişkin sonuçların, kozmosun tabiatı ve evrimi için hayati ehemmiyet taşıyan, şimdi bilim tarafından bilinmeyen husus ve güç formlarını işaret edebileceğini öne sürüyor ve deneylerin ispatlanması durumunda fizik maddelerinin büsbütün değişebileceğini tabir ediyor.
Beklenilenden farklı bir sonuç ortaya çıktı
Buzdolabına yapıştırılan magnetlerden sektirilen basketbol topuna kadar fizikî kuvvetler hayatımızın her alanında yer ediniyor.
Bilim, her gün deneyim ettiğimiz bu fizikî kuvvetleri dört kategoride sıralıyor: Kütle çekim, elektromanyetizm, baskın ve zayıf nükleer kuvvetler.
Öte yandan dünyamız atomdan bile küçük yapı taşlarına sahip. Bu atom altı parçacıkların kimileri daha da küçük bileşenlerden oluşuyorken, kimileri ise hiçbir temel parçacığa ayrılamıyor.
Kozmik ışınların Dünya atmosferine çarptığında doğal olarak meydana gelen müon da bu temel parçacıklardan biri. Elektrona emsal, lakin elektrona nazaran 200 kat daha ağır.
Fermilab deneylerinde, müonlar 14 metrelik bir halka etrafına gönderiliyor ve akabinde da bir manyetik alan uygulamasına tabi tutuluyor. Standart Modelde [Evrenin yapı taşlarının nasıl davrandığını açıklamak için yaygın olarak kabul edilen mevcut teori] kodlanmış mevcut fizik maddelerine nazaran bu deney, müonları makul bir oranda titreşime sokmalı.
In its first year of operation, in 2018, the Fermilab #gminus2 experiment collected more data than all prior muon g-factor experiments combined. The first experimental run collected and analyzed more than 8 billion muons. pic.twitter.com/Uh1QyV5gpT
— Fermilab (@Fermilab) April 7, 2021
Ancak yedi ülkeden 200 fizikçiden oluşan milletlerarası bir takımla gerçekleştirilen deneylerde müonların iddia edildiği üzere davranmadığı sonucuna ulaşıldı.
Konuya ait Çarşamba günü yapılan basın toplantısında aktarılana nazaran, bu durum, büsbütün yeni bir doğal kuvvetten kaynaklanıyor olabilir.
Kentucky Üniversitesi’nden fizikçi Renee Fatemi, “Bu, müonun en uygun teorimizde bile olmayan bir şeye hassas olduğunun güçlü bir kanıtıdır” dedi.
The strong evidence that muons deviate from the Standard Model calculation might hint at exciting new physics. Muons act as a window into the subatomic world and could be interacting with yet undiscovered particles or forces. #gminus2 pic.twitter.com/3luQg3wfnv
— Fermilab (@Fermilab) April 7, 2021
Ancak Muon g-2 deneyi sonuçları şimdi kesin bir keşif sağlamıyor.
Şu an, sonuçların istatiksel olarak 40 binde bir talihi mevcut. Bu da 4.1 sigma olarak açıklanan istatistiksel bir güvenirlilik seviyesine eşit. Bu da bir keşfin duyurulması için belirlenen standartın çok altında. Bir keşfin sonuçlanabilmesi için deneyin 5 sigma düzeyine ya da gözlemlerde 3,5 milyonda bir bahta sahip olması gerekiyor.
Basın toplantısında müon deneyinin önümüzdeki yıllarda toplaması beklenen toplam dataların sadece yüzde 6’sını temsil ettiği söz edildi.
Standart Model ile uyuşmadı
Fizikçiler çok uzun vakittir, yüksek güçlü parçacık deneylerinin sonuçlarını muvaffakiyetle açıklayan Standart Model’i baz aldılar.
Manchester Üniversitesi’nde vazife yapan Prof. Mark Lancaster, BBC’ye verdiği demeçte, “Müonların etkileşiminin Standart Model ile uyuşmadığını bulduk” diye konuştu.
Prof. Lancaster, “Açık bir biçimde bu heyecan verici bir sonuç. Zira potansiyel bir biçimde gelecekteki yeni fizik kanunlarını, yeni parçacıkları ve şimdiye kadar görmediğimiz yeni bir kuvveti işaret ediyor” dedi.
Henüz hiç kimse, bu potansiyel yeni kuvvetin, müonlara mevcut tesiri dışında neye sebep olduğunu bilmiyor.
Bilinmeyenlere yanıt olabilir
Olası beşinci temel kuvvet cihan hakkındaki birtakım sonucu bilinmeyen soruların cevaplanmasına da yardımcı olabilir.
Örneği kainatın genişlemesinin hızlandığına dair müşahede karanlık güç olarak bilinen gizemli bir olayla ilişkilendirildi. Lakin daha evvel birtakım araştırmacılar bu olayın beşinci bir kuvvetin ispatı olabileceğini argüman ettiler.
BBC’deki ‘Sky at Night’ programının sunucularından Dr. Maggie Aderin-Pocock, deneylere ait BBC News’a yaptığı açıklamada, “Oldukça şaşırtan. Fiziği bilakis çevirme potansiyeline sahip. Kozmosun çözülememiş birtakım gizemleri var. Bu, bize bu gizemleri çözmek için kimi anahtarları verebilir” diye konuştu.
Bilim insanlarının kestirimine nazaran, tıpkı vakitte deneyin sonuçları, “Karanlık unsur nedir?”, “Evrende neden unsur var?” üzere soruların da karşılığı için de kapılar arayabilir.
Re the muon g-2, let me just say the obvious: 3.3 < 3.7, 4.2 < 5, and the suspected murderer has for a long time been hadronic contributions (ie, "old" physics). Of course the possibility exists that it's new physics. But I wouldn't bet on it.
— Sabine Hossenfelder (@skdh) April 7, 2021
Frankfurt Enstitüsü’nde fizikçi olan Sabine Hossenfelder, Twitter’da yaptığı paylaşımda, “Bu yeni fizik olabilir. Lakin bunun için bahse girmem” dedi.
