Uzun süredir algılanan karanlık madde için önde gelen aday olan eksenlere benzer parçacıklar, partikül koleksiyonerlerinde zaten oluşturulmuş olabilir ve verilerde gizli kalmıştır.
Büyük Hadron Çarpışması’ndaki Alice Detektörü
Akslar olarak adlandırılan varsayımsal parçacıklar, karanlık maddeyi oluşturan şeyin önde gelen adayı oldukları için onlarca yıldır fizikçiler tarafından aranmıştır. Ancak, eksenlere benzer egzotik parçacıklar bulmak için yeni deneylere ihtiyacımız olmayabilir – bunların kanıtı, daha önce yaptığımız parçacık çarpıcı deneylerinden alınan verilerde saklanabilir.
İsviçre, Cenevre yakınlarındaki CERN Partikül Fiziği Laboratuvarı’ndaki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) gibi parçacık koleksiyonerleri, protonlar ve iyonlar gibi zaten iyi anladığımız ve daha sonra ortaya çıkan enkazları analiz ederek yeni parçacıkları hızlandırarak ve çarparak ortaya çıkar. Şimdi, CERN ve meslektaşlarındaki Gustavo Gil Da Silveira başka bir olasılık düşündüler: Bir proton veya iyon, parçalara ayrılma yolunda hızlanmanın bir sonucu olarak yeni bir parçacık yayarsa, söyleyebilir miyiz? Analizleri bazen yapabileceğimizi gösteriyor.
Akslar ilk olarak 1970’lerde fizikteki en büyük problemlerden birinin çözümünün bir parçası olarak teorize edildi: neden antimadde’den daha fazla maddenin var olduğunu açıklamak. Takip eden aksların deneysel imzalarının araştırılması şimdiye kadar başarısız oldu, ancak diğer aksyon benzeri parçacıkların var olma olasılığını artırdı. Bunlar çok düşük kütlelere sahip olacağı için, kütlesız olan ışık parçacıklarına veya fotonlara benzer ve LHC’de başarılı bir şekilde birlikte parçalanmışlardı.
Bu, hızlandırılmış bir protonlar veya iyonlar o kadar enerjik hale geldiğinde olur, fotonları birbirlerine yaklaştıkça yaymaya başladığında olur, böylece çevreleyen fotonları da çarpışır. Araştırmacılar bu senaryoyu modellediler, ancak foton yerine aksi benzeri parçacıklar ile. Hesaplamaları, hızlanan protonların iyonları hızlandırmaktan daha fazla aks benzeri parçacık yayacağını ve her ikisi de aynı zamanda foton yayacağını gösterdi. Sonuç olarak, ekip protonlar ve kurşun iyonları arasındaki çarpışmaları fotonlara çarpan aksların ipuçlarını aramak için iyi bir yer olarak belirledi. Bu kesin çarpışma-protonlar ve kurşun iyonları arasındaki-2016 yılında LHC’de gerçekleştirildi ve ekip, deneyden elde edilen verilerin daha önce gözden kaçan ancak yeni aksi benzeri parçacıkların ipuçlarını gizleyebileceğini öne sürüyor.
Londra University College’daki Lucian Harland-Lang, bunun keşfedilmemiş parçacıkların var olabileceği kısıtlamalar bulmanın ilginç ve yeni bir yolu olduğunu, ancak uygulanması da zor olabilir. “Bu tür çarpışma olayları çok sık gerçekleşmez ve durum bu olduğunda, aradığımız şeyi taklit edebilecek hiçbir arka plan süreçleri olmadığından emin olmalıyız” diyor.
Da Silveira, eski LHC verileri söz konusu olduğunda, yazılımdaki sonraki değişiklikler nedeniyle buna erişmekte zorluklar da var. Ancak LHC’deki yaklaşan deneylerin daha umut verici olabileceğini söylüyor. “Bu özel sinyali bulmak için dedektörleri ayarlayabiliriz” diyor.
Axion benzeri bir parçacığın sinyalini bulmak, bir aks bulmakla aynı olmaz, bu nedenle fizikte büyük bir açık soruyu tam olarak cevaplamayabilir. Yine de, yeni parçacıkların mevcut tümlerle nasıl etkileşime girdiklerinden, evrenimizi dolduran gizemli karanlık maddenin ne yapıldığını belirlemede rol oynayıp oynamayacağı konusunda soruları gündeme getirerek kesinlikle parçacık fiziğinin daha zengin bir görüşüne yol açacaktır.
Dergi Referansı: Fiziksel İnceleme Mektuplarıbaskıda
