Evrende, fiziğin ve bilim camiasının kabul ettiği dört temel kuvvet bulunuyor ancak şimdi, Fermilab’daki bilim insanları yeni bir kuvvetin varlığını keşfetmeye çok yaklaştıklarını söylüyor. Bilim insanları yaptıkları çalışmada müon adı verilen atom altı parçacıkların mevcut atom altı fizik teorisinin öngördüğü şekilde davranmadığına dair daha fazla kanıt buldular. Yapılan çalışma sonucunda bilim insanları müonlar üzerinde bilinmeyen bir kuvvetin etkili olabileceğine inanıyor. Bu sonuçları doğrulamak için daha fazla veriye ihtiyaç duyulacak, ancak doğrulanmaları halinde bu, fizikte bir devrimin başlangıcı olabilir.
Evrendeki temel kuvvetler
Her gün deneyimlediğimiz tüm kuvvetler aslında dört temel kuvvet olarak ifade ediliyor: Kütle çekim kuvveti, zayıf nükleer kuvvet, elektromanyetik kuvvet ve güçlü nükleer kuvvet. Bu dört temel kuvvet, evrendeki tüm nesnelerin ve parçacıkların birbirleriyle nasıl etkileşime gireceğini belirliyor. Bunları ‘doğa kanunu’ olarak da düşünebilirsiniz.
Yeni bulgular Fermilab adlı ABD parçacık hızlandırıcı tesisinde elde edildi. Araştırma bulguları Fermilab ekibinin ilk kez 2021 yılında beşinci bir doğa kuvveti olasılığını öne sürdüğü sonuçların üzerine inşa edildi. Belirtilenlere göre araştırma ekibi o zamandan beri daha fazla veri topladı ve ölçümlerinin belirsizliğini iki kat azalttı.
Muon g-2 gibi akılda kalıcı bir adı olan deneyde araştırmacılar müon adı verilen atom altı parçacıkları 15 metre çapındaki bir halkanın etrafında hızlandırarak neredeyse ışık hızında yaklaşık 1.000 kez dolaştırıyorlar. Araştırmacılar, yeni bir doğa gücünün etkisi nedeniyle Standart Model olarak adlandırılan mevcut teoriyle açıklanamayacak bir şekilde parçacıkların davranıyor olabileceklerini keşfettiler.
Kesin kanıt yok
Kanıtlar güçlü olsa da, Fermilab ekibi henüz kesin bir kanıta sahip değil. Zira teorik fizikteki gelişmeler nedeniyle Standart Model’in müonlardaki yalpalama miktarının ne olması gerektiği konusundaki belirsizlikler arttı. Araştırmacılar ihtiyaç duydukları verilere sahip olacaklarına ve teorik belirsizliğin iki yıl içinde hedeflerine ulaşmalarına yetecek kadar azalacağına inanıyorlar. Bununla birlikte, Avrupa’daki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı‘ndaki (LHC) rakip bir ekip bu hedefe daha önce ulaşmayı umuyor. LHC’deki binlerce bilim insanı, 50 yılı aşkın süredir kabul gören Standart Model’deki kusurları ve eksiklikleri bulmaya bçalışıyor. Fermilab, gelecekte yapılacak deneylerin ve teorik çalışmaların sonuçlarını birleştirerek uyumlu bir şekilde açıklamayı ve yeni parçacıkların veya kuvvetlerin potansiyel keşiflerini ortaya çıkarabileceğine inanıyor.
Peki Standart Model nedir?
Aklınıza Standart Model nedir sorusunun gelmesi ve modelin öngörülerine tam olarak uymayan deneysel bir sonuç elde etmenin neden bu kadar önemli olduğunu düşünmeniz son derece doğal.
Varlığını bildiğimiz her şey atomlardan, onlar da daha küçük parçacıklardan meydana geliyor. Bunlar etkileşime girerek doğanın dört kuvvetini oluşturuyor: elektrik ve manyetizma (elektromanyetizma), iki nükleer kuvvet ve yerçekimi.
Bu parçacıkların davranışları Standart Model tarafından elli yıl boyunca hiçbir hata olmaksızın mükemmel bir şekilde öngörülebilmiştir.
Müonlar atomların yörüngesinde dönen ve elektrik akımlarından sorumlu olan elektronlara benzerler, ancak yaklaşık 200 kat daha büyüktürler. Yapılan deneyde güçlü, süper iletken mıknatıslar kullanılarak yalpalamaları sağlandı. Sonuçlar ise müonların Standart Model’in söylediğinden daha hızlı yalpaladıklarını gösteriyor.
Projenin önde gelen araştırmacılarından Liverpool Üniversitesi’nden Prof Graziano Venanzoni yaptığı açıklamada bunun bilinmeyen yeni bir kuvvetten kaynaklanabileceğini söylüyor: “Şu anda farkında olmadığımız başka bir güç olabileceğini düşünüyoruz. Bu, ‘beşinci kuvvet’ olarak adlandırdığımız farklı bir şey. Bu farklı bir şey, henüz bilmediğimiz bir şey, ama önemli olmalı, çünkü evren hakkında yeni bir şey söylüyor.”
100 yılın en büyük bilimsel atılımı olabilir
Eğer, bu beşinci kuvvetin varlığı doğrulanırsa Einstein’ın görelilik kuramından bu yana geçen yüz yılın en büyük bilimsel atılımlarından birine tanıklık edeceğiz. Zira beşinci bir kuvvet ve bununla ilişkili herhangi bir parçacık, parçacık fiziğinin Standart Modelinin bir unsuru sayılamaz. Araştırmacılar, “Standart Model’in ötesinde fizik” olarak tanımladıkları şeyin var olduğunu biliyorlar, çünkü mevcut teori, astronomların uzayda gözlemlediği pek çok şeyi açıklayamıyor. Bunların arasında Büyük Patlama’dan sonra evrenin genişlemesinin yavaşlamak yerine hızlanmaya devam etmesi de yer alıyor. Bilim insanları bu hızlanmanın karanlık enerji adı verilen bilinmeyen bir güç tarafından yönlendirildiğini söylüyor
Galaksiler ayrıca, içlerinde ne kadar madde olduğuna dair anlayışımıza göre, olması gerekenden daha hızlı dönüyorlar. Araştırmacılar bunun karanlık madde adı verilen ve yine Standart Model’in bir parçası olmayan görünmez parçacıklardan kaynaklandığına inanıyor.