AstronomiFizik

X-Işını Teleskopu Her Şeyin Teorisi İçin Kanıt Arıyor

Çeviren: Ümit Sözbilir                Düzenleyen: Tuna İkiz

Fizikteki Kutsal Kâse, çelişen bilimsel modelleri “Her Şeyin Teorisi” olarak birleştirmenin bir yolunu bulmaktır. Şimdi bir NASA gözlemevi, bu kuramların ilk deneysel testlerinden birini gerçekleştirdi ve evreni birbirine bağlayabilecek varsayımsal bir parçacığın kanıtı için gökyüzünü taradı.

Parçacık fiziğinin Standart Modeli, evreni nano ölçekte açıklamak için oldukça iyi bir iş çıkarır lakin makro ölçeğe geçildiğinde bir şekilde çöküyor. Bunun en büyük örneklerinden birisi ise Standart Model’in kütle çekimini içermemesidir.

Ölçeğin diğer ucunda, Albert Einstein’ın genel görelilik kuramının gezegenler, yıldızlar, gökadalar ve gökadaları kümeleri gibi devasa nesnelerin fiziğini açıklamada güçlü olduğu kanıtlanmıştır. Ne yazık ki, bu da kuantum ölçeğindeki tuhaflıkla karşı karşıya kaldığında da çökmeye başlar.

Bu iki farklı âlemi tek bir çatı altında bir araya getirmek bilim insanlarının yıllardan beri uğraşıdır. Aslında,  Her Şeyin Birleşik Kuramının arayışı Einstein ve Stephen Hawking gibi son zamanların en önemli zihinlerinin çalışma hayatlarının çoğunu tüketmiştir.

Her Şeyin Kuramına karşı olan en büyük rakip ‘sicim kuramı’ olarak bilinir. Bu fikir kısaca, ‘nokta’ olarak düşünebileceğimiz her parçacığın aslında tek boyutlu bir sicimin ucu olduğu yönünde. Parçacığın kütle ve yükü gibi özellikleri, bu sicimin nasıl titreştiğine göre belirlenir.

Sicim kuramının birçok farklı sürümü vardır, bazıları diğerlerinden daha muhtemeldir. Sorun şu ki, herhangi bir destekleyici kanıt bulmak zor, birçok bilim insanının arayışı anlamsız olarak reddetmesine neden oluyor. Sonuçta, bilimsel yöntem denenemez fikirleri sevmez.

Ama yine de orada bir yerde ipuçları olabilir. Sicim kuramı, çok küçük kütlelere sahip olacak ve garip bir şekilde manyetik alanlardan geçerken fotonlara dönüşebilecek olan aksionlar olarak adlandırılan varsayımsal parçacıkların varlığını öngörür. Bunun tersi, diğer koşullar altında da geçerli olabilir. Ve bu parçacıkların varlığı, elimizdeki bilgi kitabının kapağını daha da açabilir.

Uluslararası bir ekip, NASA’nın Chandra X-Işını Gözlemevi’ni, Dünya’dan yaklaşık 240 milyon ışıkyılı olan Perseus kümesinde bu aksionların işaretlerini aramak için kullandı. Eğer orada aksionlar varsa, bunlar fotonlara dönüştükçe X-ışını enerjisinde bozulmalar yaratmalıdırlar.

Çalışmanın ortak yazarı David Marsh, “Gökada kümeleri gibi devasa yapılarda aksionlar gibi küçük parçacıklar aramak uzun bir atış gibi görünse de, aslında bakmak için harika yerler” diyor. “Gökada kümeleri dev mesafelerde manyetik alanlar içeriyor ve genellikle parlak X-ışını kaynakları da içeriyor. Bu özellikler birlikte, aksion benzeri parçacıkların dönüşümünün tespit edilebilir olma şansını arttırır.”

Chandra X-ışını Gözlemevi tarafından çekilen Perseus kümesinin bir X-ışını görüntüsü. Inset, merkezindeki süper kütleli kara deliktir. Kaynak: NASA/CXC/Cambridge Univ./C.S. Reynolds**
Chandra X-ışını Gözlemevi tarafından çekilen Perseus kümesinin bir X-ışını görüntüsü. Inset, merkezindeki süper kütleli kara deliktir. Kaynak: NASA/CXC/Cambridge Univ./C.S. Reynolds**

Ekip, Perseus kümesi üzerinde Chandra’yı kullanarak beş günden fazla sürede toplanan veriyi inceledi. Teleskop özellikle, malzemenin kümenin merkezindeki süper kütleli kara deliğe düşmesiyle, farklı enerjilerde üretilen X-ışınlarının gücünü ölçüyordu.  Eğer aksionlar orada olsaydı, fotonlara dönüştükçe ışığı bozarlardı. Böyle bir durumda Chandra onları tespit edebilmelidir.

Ne yazık ki olmadı. Bu, aksionların mevcut olmadığını düşündürse de, ekip ayrıca parçacıkların test ettiklerinden daha yüksek kütlelere sahip olabileceğini veya belki de beklendiği kadar kolay fotonlara dönüşmeyeceklerini söylüyor.

“Araştırmamız bu parçacıkların varlığını göz ardı etmiyor, ancak durumlarına kesinlikle yardımcı da olmuyor,” diyor çalışmanın ortak yazarı Helen Russell. “Bu kısıtlamalar, sicim kuramı tarafından önerilen özellikler aralığına girer ve sicim kuramcılarının kuramlarındaki pürüzleri temizlemesine yardımcı olabilir.”

Bu, boş bir sonuç döndüren tek aksion avı deneyi değildir. Diğer deneyler, plazma odalarındaki elektromanyetik salınımlarını, nötronların spinleri üzerindeki etkilerini veya bulunmaması gereken yerlerde onların manyetik alanlar oluşturma yeteneklerini tespit etmeye çalıştılar. Tüm bu bulgular bir araya getirildiğinde aramayı daraltmaya yardımcı olabilir.

Eğer aksionlar keşfedilirlerse, birçok farklı fizik problemini çözebilir. Sadece sicim kuramının kanıtı olmakla kalmayacak, aynı zamanda karanlık maddeyi ve evrende neden karşıt maddeden çok daha fazla madde olduğunu açıklayabilecekler.

Yeni araştırma Astrophysical Journal‘da yayımlandı.


*NASA / The Chandra X-Ray Center / The Smithsonian Astrophysical Observatory / Esra Bülbül ve arkadaşları

**NASA / The Chandra X-Ray Center / The Smithsonian Astrophysical Observatory / Esra Bülbül ve arkadaşları


Kaynak: https://newatlas.com/physics/chandra-x-ray-evidence-theory-everything/

Ümit Sözbilir

Sorgulamayı seven bir doktora adayı, yüksek enerji fizikçisi, astronomi sevdalısı, çevre fizikçisi, kitap kurdu, bilmeden konuşmayan. https://www.cern.ch/usozbili

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu