O Parçacık Hiç Olmadı — Dennis Overbye

Dennis Overbye — 5 Ağustos 2016 — nytimes.com

06cern-superjumbo

CERN’deki Geniş Hadron Çarpıştırıcısı, 2014. Kaynak: Pierre Albouy/Reuters

Evrene dair koca bir ‘ya öyle olsa’ Cuma günü yok oldu, en azından evreni çalışanlar açısından. [*]

Geçen Aralık ayı, CERN‘in Geniş Hadron Çarpıştırıcısı‘nda çalışan iki grup fizikçi, görmüş oldukları izlerin, doğadaki yeni bir asli unsura ait olabileceğini, elli yıldır parçacık fiziğine hakim olan Standart Model’e ait olmayan temel bir parçacığa ait olabileceğini bildirdiler.

Grafikte fazladan gama ışını çiftleri olduğuna işaret eden bu çıkıntının istatistiksel bir tesadüf olması ihtimalinin baskın olduğu söylenmişti. Ama fizikçiler o günden beri nefeslerini tutmuşlardı.

Bu yeni parçacık gerçek olsaydı, bilinenle bilinmeyen arasına bir çatlak açmış, Einstein’ın bile tahayyülünü aşan kuantum sırlarına göz atmaya olanak vermiş olacaktı. ‘Evrende madde varken neden antimadde yoktur’ gibi, ya da ‘kozmostaki çekim gücü tutkalını sağlayan gizemli karanlık madde nedir’ gibi sorulara cevap aranacaktı. Duyurulduğundan itibaren birkaç ay içinde, bu varsayımsal parçacığın anlamını yorumlamaya çalışan 500 tane makale yazıldı.

Cuma günü, CERN‘deki aynı iki fizikçi grubu akın akın gelen verilerle birlikte bu parçacığa dair imkanın eriyip gittiğini bildirdiler.

“Bir şey görmüyoruz,” dedi Tiziano Camporesi duyurudan önceki akşam. Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü CERN’den Camporesi, C.M.S diye bilinen tespit grubunun sözcüsüdür. “Hatta tam o noktada küçük bir açık bile verilmiş.”

Atlas diye bilinen rakip ekibin üyesi de bu beyanı yankıladı. Ohio Devlet Üniversitesi’nden James Beacham, “Şimdiki durumda, o çıkıntı dümdüz oldu,” dedi.

“Bilimin başarısı budur, bilimin yaptığı iş budur,” diye ekledi.

Dr. Camporesi, “Bu hayal kırıcı oldu çünkü bu konuda çok fazla heyecan [hype] oluşmuştu.” Ama, diye ekledi, deneycilerin ‘bu çıkıntının istatistiksel bir tesadüf olması ihtimali baskındır’ diye her zaman uyarı yaptığını belirterek, “biz bu konuda hep çok dingin olduk.”

Chicago Uluslararası Yüksek Enerji Fiziği Konferansı’nda (IHCEP) bu yeni sonuçları CERN’in Atlas ekibinden Bruno Lenzi ile C.M.S (Kompakt Muon Solenoid tespit aygıtına atıfla) adını taşıyan rakip ekipten Chiara Rovelli sundu.

Sunumlar, çarpıştırıcıdan bu yıl gelen sonuçlara dair iki ekipten akan düzinelerce makaleye dahildi, bu makalelerin çoğu Standart Model ile genel anlamda hemfikirdi.

Esas haber, 2008’de patlayarak çürük başlayan çarpıştırıcının artık CERN’in tabiriyle “yüzer gibi” çalıştığı ve saniyede bir milyara kadar proton-proton çarpışması ürettiğiydi.

“Yolculuğun daha başlangıcındayız,” dedi CERN genel yönetmeni Fabiola Gianotti beyanında.

Fakat galiba tabiat bu bilgilendirmeyi almamış.

Bu sonuçsuzluk ünlü Higgs bozonuna dair derinleşmiş gizemi daha da derinleştirdi. Öbür parçacıklarda neden kütle olduğunu açıklayan Higgs bozonunun dört yıl önce keşfedilmesi, şampanya ve Nobel Ödülleriyle sonuçlanmıştı.

Bilinen temel parçacıkların en ağırlarından birisi olan Higgs, parçacık fizikçilerin sevdiği kütle ve enerji birimleriyle, yaklaşık 125 milyar elektron volt ağırlığındadır – bu da koca bir iyodin atomu kadardır. Ne ki bu, fizikçilere göre fazla hafif kalır, standart kuantum hesaplamalarına göre trilyonlar ölçüsünde hafif kalır. Bazı yeni fizikçilerin dediğine göre, yeni bir görüngü olması gerekir ki evrene nüfuzunu uygulasın ve Higgs kütlesinin kıyametvari ölçeklere çıkmasını önlesin. Bu da yeni parçacıklar demek.

“Higgs’i gördük, başka bir şey görmeyi bekliyoruz,” dedi Lisa Randall, CERN deneylerine katılmamış bir Harvard parçacık kuramcısı. Aralık ayındaki çıkıntı bu yüzden heyecan yaratmıştı. Yaklaşık 750 milyar elektron voltluk kütlesi, bir şeyler çıkması gereken aralıktaydı.

“O orada olmuş olsaydı müthiş olurdu,” dedi Dr. Randall. “Higgs’i anlayacaksak böyle bir şeyleri arıyor olmaları lazım.”

Fizikçiler uzun zamandır süperbakışım [supersymmetry] denen bir varsayımla günü kurtarmayı tasarlıyordu. Bu varsayım pısırıklar [wimps] denen yeni bir grup temel parçacığı kehanet eder; pısırıklar zayıf haberleşen ağır parçacıklardır [weakly interacting massive particles]; kozmologların gördüğü rüyaların göbeğindeki karanlık madde de bunlardan birisi olabilir.

Fakat şimdiye dek bu pısırıklar ne çarpıştırıcıda gözüktüler, ne de uzayda süzülen pısırıkları tespit etmek üzere tasarlanan yeraltı deneylerinde gözüktüler. Keza evrene üçten fazla uzay boyutu veren alternatif fikirler de kanıtlanmış değil.

Geniş Hadron Çarpıştırıcısı‘nın daha 20 yıl işlemesi bekleniyor. Yani hala heyecanlı vakitler geçiriyor olabiliriz.

CERN çarpıştırıcısı 10 milyar $’a yakın maliyetle yeni parçacıklar ve tabiat kuvvetleri peşinde 18 mil [29 km] yeraltı parkurunda protonları ışık hızının %99’undan daha yüksek hıza ulaştırarak 14 trilyon elektron volt bileşik enerjiyle birbirine çarptırmak için inşa edildi. Bu çarpışmalara, ilksel yangının bu mikroskobik örneklerine ne kadar çok enerji konabilirse, Einstein’ın kütle-enerji denkliği sayesinde, o kadar ağır parçacıklar buradan açığa çıkabilir.

İlk iki yıllık işleyişi boyunca elektriksel zorluklara takılan çarpıştırıcı yarım güçle işletildi ama yine de Higgs bozonunu bulmayı becerdi.

İki yıllık kesintinin ardından geçtiğimiz bahardan beri CERN fizikçileri çarpıştırıcılarını yaklaşık tam enerjiyle, yani 13 trilyon elektron volt, 13 TeV’le işletmekteler. “İlk açıldığından beri en büyük keşfetme potansiyeline sahibiz,” dedi New York Üniversitesi’nden Kyle Crammer, Atlas ekibi üyesi.

Böylece fizikte yeni çığırlar açılıp açılamayacağı –şayet fizikte açılacak yeni çığırlar sahiden varsa eğer– kimlerin konuştuğuna bağlı. “Belki ateş gücüne sahip olmayabiliriz,” dedi Dr. Randall, fizikçilerin eninde sonunda daha güçlü bir makine inşa etmeleri gerekeceğini öne sürerek, “8 TeV’de bunu göremediysek, 13’te de görememek fazla şaşılacak bir şey olmaz.”

Chicago Üniversitesi’nden kozmolog Michael Turner şöyle dedi: “Müthiş keşif aracı enerjidir, öyleyse 8 TeV’den 13 TeV’e geçmek sahiden büyük bir olaydır. Bizim için dua ediniz.”

Dr. Camporesi’ye göre konuşmak için çok erken. Yeni makinelerinde fizikçiler şimdilik ancak altta sarkan meyveleri koparmaya vakit bulabildiler, daha incelikli ve zor analizler yapılması vakit alacak. “İki üç yıl içinde yeni görüngüler ya da maddenin yeni bir durumunu keşfetmiş olursak kendimizi şanslı sayacağım,” dedi ve ekledi: “O zaman tabiat bize kibarlık etmiş olur, ama tabiat daha incelikli de olabilir.”

Birmingham Üniversitesi’nden Dave Charlton, Atlas sözcüsü, “Tabiatın bize neler sakladığını bilmiyoruz,” dedi.

Özellikle modern parçacık fiziği, hesaplanan beklentilerden küçük bir sapmayla milyonlarca, milyarlarca öğeyi üst üste yığabilen bir sayma oyunu– grafikteki bir çıkıntı– tabiat yasalarını baştan yazabilir.

Son Aralık ayındaki çıkıntı, başlangıçta çarpışmada fazladan üretilen gama ışını çiftleri halinde tezahür etmişti.

Bunlar yeni bir parçacığın radyoaktif bozunumundan çiftler halinde üretilmiş olabilirlerdi. Bu heyecan verici oldu, çünkü bizzat Higgs bozonu başlangıçta gama ışını çiftleri halinde gözükmüştü, gerçi bu yeni parçacık Higgs’den altı kat daha ağırdı ve o– Higgs’in aksine– beklenmiyordu.

Fakat Dr. Cranmer’in o zaman belirttiği gibi bu 93’te bir ihtimalle bu bir tesadüftü – bu da beş sigmadan, yani keşiflerde altın standart sayılan 3.5 milyonda bir ihtimalden çok daha yüksek. Fakat iki ekibin birden birşeyler görmesi ayartıcı oldu. Derhal akmaya başlayan kuramsal makalelere göre mesela bu yeni parçacık Higgs’in kuzeni olabilirdi, bu da süperbakışıma iyi gelirdi, ya da bu bir graviton, yani kuantumda varsayılan kütleçekim taşıyıcılarından birisi olabilirdi.

“Bu çıkıntı gerçek olsaydı kuşkusuz parçacık fiziğinde son elli yılın en önemli keşfi olacaktı,” dedi Lawrence Krauss, Arizona Devlet Üniversitesi’nden kozmolog. “Bu yüzden de ihtimaller onun gerçek olmadığı yönündeydi.”

Bu yılın üç ayında Dr. Beacham’ın ekibi bir katrilyondan fazla, yani 2015 boyunca elde edilen verilerin dört katı kadar proton çarpışması toplamış.

Deneyci olduklarından Dr. Beacham ve meslektaşları bunların ne anlama geldiğine dair kuramsal makaleleri gözardı etmek zorunda. “Ambulans peşinde koşamayız,” dedi. “Bırakın veriler konuşsun. Bu sefer de işte böyle dümdüz bir çizgi oldular.”

California Teknoloji Enstitüsü ve C.M.S. ekibinden Maria Spiropulu şöyle dedi: “Yani bence bu kaçtı diye kasvete kapılmayalım, kıyamet kopmuş değil. Birçok kereler söylediğimiz gibi bu herşey olabilirdi, hiçbirşey de buna dahil.”

Düzeltme: 5 Ağustos 2016
Makalenin önceki bir versiyonunda CERN çarpıştırıcısının saniyede üretebildiği çarpışma sayısı yanlış verilmişti. Milyar olacak, milyon değil.

Türkçesi: Işık Barış Fidaner

7 Comments

Filed under çeviri, bilim