Uluslararası Uzay İstasyonu'nda devam eden ve kozmik ışınların ölçüldüğü Alfa Manyetik Sprektrometresi 2 (AMS-2) deneyinden gelen verileri değerlendiren bilim insanları, karanlık maddeyi destekleyebilecek bulgulara ulaştıklarını geçtiğimiz hafta açıkladılar.
Kozmik ışın, evrende çok yüksek hızlarda, çeşitli yönlerde seyahat eden atomaltı parçacıklara verilen genel ad. Bu atomaltı parçacıklar elektron, proton, helyum çekirdeği ve hatta anti-madde (normal parçacık özelliklerine sahip olmakla birlikte zıt yüklere sahip parçacıklar, örn. elektronun anti-maddesi olan pozitron, elektronla aynı özelliklere sahipken elektrondan farklı olarak pozitif yüklüdür) olabilir.
AMS-2 detektörüne çarpan parçacıkların hangi atomaltı parçacık olduğunu ve enerjisini tespit etmek mümkün. Bir parçacığın enerjisi, nasıl oluştuğuna ve oluştuktan sonra hangi aşamalardan geçtiğine bağlı olarak farklılaşabiliyor. Bazıları düşük enerjili olaylarla oluşurken, bazıları yüksek enerjili olaylar sonucu oluşabiliyor.
Ayrıca uzayda hareket edip de Dünya'ya ulaşana kadar galaksimizin manyetik alanıyla da etkileşebiliyorlar. Sonuç olarak algıç (dedektör) tarafından gözlemlendiklerinde sahip oldukları enerji, geldikleri yer/yön ve hangi tip parçacık olduğu, ışınıma öncesinde yol açan süreçler hakkında çok miktarda bilgi veriyor. Kozmik ışınlar, Güneş'ten, patlayan yıldızlardan, karadeliklerden gibi kaynaklardan geldiği gibi ve karanlık maddeden de kaynaklanmış olabilir.
Karanlık maddeyi henüz doğrudan gözlemlemiş değiliz. Karanlık maddenin "karanlığı", belirgin bir elektromanyetik radyasyon yaymamasından ve soğurmamasından kaynaklanıyor. Normal maddeyle çok zayıf etkileşim kurduğu için doğrudan tespit edilebilmesi zor olsa da dolaylı yollardan karanlık maddenin varlığına dair güçlü kanıtlar bulunuyor. Ancak henüz karanlık maddenin ''ne'' olduğu bilinmiyor.
Karanlık maddenin sahip olması (ve sahip olmaması) gereken özelliklerden yola çıkılarak ortaya atılmış adaylardan biri WIMP (weakly interacting massive particle – zayıf etkileşimli büyük kütleleli parçacık) denen farklı bir atomaltı parçacık.
WIMP'lerin bir özelliği, bir başka WIMP ile temas ettiklerinde, enerjiye ve daha basit atomaltı parçacıklara dönüşmesi. Tıpkı bir elektron ve anti-elektron yani pozitronun bir araya geldiklerinde enerji açığa çıkarması gibi. Ancak WIMP'ler söz konusu olduğunda, ortaya elektron ve pozitron çiftleri çıkıyor.
AMS-2 algıç sistemi tüm bu süreçlerin izlerini taşıyan kozmik ışınları tespit etmek üzere çalışıyor. Çalışmaya başladığı ilk 18 ay boyunca kaydettiği 25 milyar kozmik ışından 7 milyon kadarını elektronlar ve pozitronlar oluşturuyor. Bu veriler incelendiğinde ortaya çıkan ilginç sonuçsa şu: Pozitron sayısının, karanlık madde harici kaynaklardan gelmesi beklenenden daha fazla çıkması. Bu bulgulara daha önceki deneylerde de rastlanmıştı ancak ilk kez AMS-2'nin hassasiyetinde yapılan ölçümlerle de aynı sonuca ulaşılmış oldu.
Diğer bir ilginç bulgu da, pozitronların, enerji dağılımlarına göre incelenmesiyle ortaya çıktı. Farklı kuramsal modeller, farklı enerjilerde farklı miktarlarda pozitron öngördüklerinden, bu veri önemli. AMS-2'nin verilerine göre düşük enerjili pozitronlarda %10 fazlalık görülürken, az daha yüksek enerjilerde bu oranın %5'e düştüğü görüldü. Bu da karanlık maddeyi WIMP ile açıklayan modelin öngörülerine yakın bir bulgu.
Ancak bunlar henüz sadece ilk sonuçlar. Bu fazlalığın başka kaynaklardan oluşmuş olması da ihtimal dahilinde, örneğin pulsarlar (hızla dönen çok-yoğun nötron yıldızları) da WIMP'inkine benzer sinyaller üretebiliyor. Öyle ki araştırmacılar sonuçları değerlendirdikleri bilimsel makalede karanlık maddenin bahsini geçirmek yerine, durumu ''yeni bir fiziksel olgu'' olarak tarif etmeyi tercih ettiler. Karanlık madde yorumları, CERN'de gerçekleştirilen bir seminerde dile getirildi.
AMS-2 önümüzdeki 20 yıl daha veri toplamaya devam edecek. Veri sayısı arttıkça istatistiksel değerlendirmelerin verdiği sonuçlar daha net bilgiler sunacak.
Kaynak: Bas Astronomy (slate.com/blogs/bad_astronomy)
BilimsoL ekibi tarafından hazırlandı.
Varlığına dair uzun süredir gözlemlerden kaçmayı başarmış ve evrenin yaklaşık %85lik bir bölümünü kaplayan kara maddeye ait ilk ipucu Güneş gözlem analizlerinden sağlanmış olabilir.
Evrendeki çekim kuvveti miktarı, ışığı yansıtabilen ve dolayısı ile teleskopla gözlenebilen maddenin, tüm maddenin %85e yakın bir kısmı olduğunu gösteriyor. Maddenin gözlenemeyen kısmına karanlık madde diyoruz.
Bilim insanlarının uzun yıllardır gerçekleştirdikleri gözlemlerden karanlık maddeye dair en ufak bir gözlem ortaya konamamıştı. Yayınlanan 12 yıllık teleskop verileri analizi sonucuna göre, karanlık maddeye dair ilk sinyal gözlenmiş olabilir.
Avrupa Uzay Ajansı gözlemevindeki verilerin kullanıldığı çalışmada, X-ışını demetlerinde karanlık maddenin teorik parçacığı olan axionlara ait olduğu düşünülen varyasyonlar gözlendi. Yapılan gözlemlerdeki çıktıların hiçbir geleneksel yöntemle açıklanamadığını fakat axion teorisinin bunu açıklayabildiğini belirten araştırmacılar, yine de bunun sadece bir hipotez olduğunu belirterek sonuçlara temkinli yaklaşıyorlar.
Axion teorisi doğanın 4 ana kuvvetinden, güçlü nükleer kuvvetteki bir anomaliyi açıklamak üzere önerilmişti. Yüksüz, oldukça hafif bu parçacıklar Güneşin merkezinde üretilip madde ile neredeyse hiç etkileşmeden binlerce kilometrelik plazmadan kurtularak dış uzaya çıkacaklardı. Teori axionların manyetik alanla etkileşimini ve bu etkileşimden X-ışını fotonları çıkaracağını da açıklıyor. Dünyanın sahip olduğu gibi bir manyetik alan bu etkileşimin gözlenmesi için uygun bir aday ve araştırmacıların gözlediklerini düşündükleri parçacıklar da tam olarak bu parçacıklar.
Güneşten gelen axionlar (mavi) Dünyanın manyetik alanında X-ışını fotonlarına(turuncu) dönüşebilir.
Araştırmacılar ayrıca başka bir gözlemevi sonuçlarının da benzer sinyal ipuçları verdiğini gösterdiler fakat resmi bir teyit için çok daha fazla veri ve yıllar ölçülecek analiz gerektiğini belirtiyorlar.
Araştırma sonuçları ne kadar tatmin edici gözükse de herkes bundan o kadar etkilenmiş değil. Araştırma sonuçlarının yetersiz ve hatta boşa umutlandırıcı olduğunu belirten eleştiri sahibi araştırmacılardan biri, durumun yerel plazma fiziği üzerinden yapılacak bir araştırmayla açıklanabileceğini belirtiyor.
CERN Axion Güneş Teleskopunda (CAST Cern Axion Solar Telescope) çalışan bir diğer araştırmacı; sinyalin ilgi çekici olduğunu fakat bu sinyale uyacak bir axionun diğer astrofizik gözlemleriyle çakışacağına işaret ediyor.
Bilim İnsanları Evrenin Keşfedilmemiş Bölümünü Açıklamak İçin Karanlık Güç Arayışında
Fizikçilerin iddiasına göre beşinci bir doğa gücü yaklaşımları tümüyle değiştirecek.
Çeviri: Metehan Akman
Bilim insanları, keşfedilmesi halinde evrende bizim gözlemleyemediğimiz bir alemin kapılarını açacak olan karanlık güç arayışını başlatmak üzere.
Bu arayışla bulunmak istenen, etrafımızdaki sıradan madde ile evrenin büyük çoğunluğunu oluşturduğu düşünülen görünmez karanlık kesim arasında bir köprü oluşturan yeni bir temel kuvvetin kanıtlarıdır.
Başarı şansı düşük olsa da böyle bir kuvvetin bulunması halinde bu keşif, fizik tarihinin en heyecan verici buluşları arasında yer alacaktır. Fizikçilerin sahip olduğu en iyi kuram dahi gözlemlenebilen evrenin yalnızca yüzde 4ünü açıklayabiliyor. Geri kalan kısım, galaksilerin etrafında saklanan ilginç karanlık madde ve evrenin giderek hızlanan büyümesini açıklamak için kullanılan bir varlık olan karanlık enerjiden ibaret.
'YAKLAŞIMI TAMAMEN DEĞİŞTİRECEK' Roma Sapienza Üniversitesi araştırmacılarından Mauro Raggi, Şu anda evrenin yüzde doksanından fazla bir bölümünü oluşturanın ne olduğunu bilmiyoruz. Eğer bu kuvveti bulursak, bu keşif sahip olduğumuz yaklaşımı tamamen değiştirecek. Keşif aynı zamanda yeni bir dünyayı önümüze serecek, karanlık kesimi oluşturan parçacıkları ve güçleri anlamamıza yardımcı olacak dedi.
Fizikçiler günümüzde yalnızca 4 temel doğa kuvvetini bilmekte. Elektromanyetik kuvvet görmemizi ve cep telefonu çağrılarını mümkün kılarken, sandalyenin içinden kayıp düşmemizi de engeller. Güçlü kuvvet olmasaydı, atomların içindeki parçacıklar dağılırdı. Zayıf kuvvet radyasyonda etkiliyken en fazla hissedilen doğa kuvveti olan kütle çekim kuvveti ise ayaklarımızın yere basmasını sağlar.
Ancak fark edilmemiş başka kuvvetler de var olabilir. Bunlar, karanlık maddeyi oluşturan, şimdiye kadar keşfedilmemiş parçacıkların karakterlerini ortaya çıkarabilir ve aşina olduğumuz kuvvetler üzerinde anlaşılması güç kimi etkiler oluşturabilirler.
BU AY AKTİFLEŞTİRİLECEK Bu ay Raggi ve arkadaşları, olası beşinci doğa kuvvetini keşfetmesi için tasarlanmış olan bir cihazı Roma yakınlarındaki Ulusal Nükleer Fizik Enstitüsünde aktifleştirecekler. Pozitronun karanlık maddeye geçişi deneyi olarak bilinen deneyde bu cihaz, bir milimetre kalınlığında bir elmas tabaka, pozitron adı verilen anti madde ya da karşıt madde parçacıklarına maruz kaldığında ne olduğunu kaydedecek.
Pozitronlar, elmas tabakaya çarpar çarpmaz elektronlarla birleşir ve küçük bir enerji patlamasıyla yok olurlar. Normalde, açığa çıkan enerji foton adı verilen iki ışık parçacığı biçimindedir. Ancak eğer doğada beşinci bir kuvvet varsa, farklı bir şeyler olacak. Çarpışmalar, görülebilen iki foton üretmek yerine, karanlık foton yanında bazen sadece bir tane açığa çıkaracak. Bu ilginç, varsayımsal parçacık, karanlık kesim için bir ışık parçacığının eşdeğeridir. Eşit miktarda karanlık elektromanyetik kuvvet taşır.
Işık parçacıklarının aksine, deneyde ortaya çıkan herhangi bir karanlık foton, cihazın algılayıcısı için görünmez olacaktır. Ancak bilim insanları, pozitronların enerjileri ve yönleri ile çıktıları karşılaştırarak görünmez bir maddenin oluşup oluşmadığını saptayabilirler ve onun kütlesini hesaplayabilirler. Normal fotonlar kütlesiz olsalar da karanlık fotonlar öyle değildir, bu deneyde de bir elektrondan 50 kata kadar daha ağır olanlar aranacak.
Karanlık foton, eğer varsa, dünyayı algılayışımız üzerinde tahmin edilemez bir etkiye sahip olacaktır. Ancak onun kütlesini ve ayrışabileceği parçacıkları bilmek, algımız dışında kalan evrenin gövdesini oluşturan şeye ilk kez bakmamızı sağlayacaktır.
YIL SONUNA KADAR DEVAM EDECEK Deney en az yılın sonuna kadar devam edecek, ancak kesin olmasa da 2021de cihazı Cornell Üniversitesine taşıma planı var. Cihaz, orada İtalyadakinden daha güçlü bir parçacık hızlandırıcıya bağlanabilecek ve bu karanlık foton arayışını geliştirecek.
Dünya genelinde başka laboratuvarlar da karanlık fotonları aramakta. Glasgow Üniversitesinde bir araştırma görevlisi olan Bryan McKinnon, Virginiada bulunan Thomas Jefferson ulusal hızlandırıcı tesisinde süren parçacık arayışında görev yapıyor. McKinnon, Karanlık fotonlar, eğer gerçekten varlarsa, fiilen bir portaldırlar; ne olduğunu görmemiz için bize karanlık kesime bakma imkanı verirler. Tüm kapılar açılmasa da, küçük bir bakış için fırsat yakalarız dedi.
ÇOK DAHA ZENGİN BİR ALAN OLABİLİR Fizikçiler, karanlık kesimin ne kadar karmaşık olabileceği konusunda pek az fikre sahipler. Keşfedecek yeni bir kuvvet bulunmuyor da olabilir. Karanlık maddenin kendisi yalnızca kütle çekimi tarafından şekillendirilmiş ve sadece tek bir tür parçacıktan oluşmuş olabilir. Ancak gene de bu alem, yeni tür görünmez parçacıkların ve kuvvetlerin keşfedilmeyi beklediği çok daha zengin bir alan olabilir.
McKinnona göre, modern teorilerin karanlık fotonlar gibi ilginç parçacıklara alan açıyor oluşu, fizikçilerin bu parçacıkları aramaya mecbur hissetmelerine sebep oluyor. Karanlık kesim ile ilgili bazı kanıtların ortaya çıkması kesinlikle büyük bir şey olurdu diyen McKinnon sözlerine şöyle devam etti: Karanlık kesim isimlendirmesinin sebebi de şu anda anlamadığımız bir içeriğin olması. Eğer bir kapı açılırsa ortaya çıkan ne olacak? Şu anda bu yalnızca bir tahmin olabilir.
Cenova yakınlarındaki Büyük Hadron Çarpıştırıcısında 2012 yılında Higgs bozonunun keşfedilmesinden beri fizikçileri heyecanlandıran pek bir şey olmadı. Ancak büyük tesislerden gelen yeni bulguların yokluğu, küçük laboratuvarlarda büyük bulgular ortaya çıkartabilecek uzun vadeli deneylerin yürütülmesi konusunda bir teşvik sağlamış oldu. Peki pozitron deneyinin beşinci bir kuvvet keşfetme ihtimali nedir? Ragginin değerlendirmesi şöyle: Nereden bakarsak bakalım karanlıkta yol arıyoruz. Ancak yoldaysanız, en azından bir şansınız vardır.
Sitemiz Bir Paylasim
Forum sitesidir Bu nedenle yazı, resim ve diğer materyaller sitemize
kayıtlı üyelerimiz tarafından kontrol edilmeksizin eklenebilmektedir. Bu
nedenden ötürü doğabilecek yasal sorumluluklar yazan kullanıcılara
aittir. Sitemiz hak sahiplerinin şikayetleri doğrultusunda yazı ve
materyalleri 48 Saat içerisinde sitemizden
kaldırmaktadır.
Bildirimlerinizi info@solpaylasim.com adresine
yollayabilirsiniz.
