Fizikçilere göre, doğadaki 5. temel kuvvete ilişkin 'güçlü kanıtlar ortaya çıktı'

ABD'nin Illinois eyaletindeki Batavia şehrinde, Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'nda (Fermilab) gerçekleştirilen "Muon g-2" adlı deneylerde atom altı parçacık olan müonların davranışı incelenerek fizikte yeni olayların işaretleri araştırılıyor.

Fermilab, Twitter'da yaptığı duyuruda, "Muon g-2 deneyinin ilk sonuçlarının yeni fizik kanıtlarını güçlendirdiğini duyurmaktan heyecan duyuyoruz" ifadelerini kullandı.

We’re thrilled to announce that the first results from Fermilab’s Muon g-2 experiment strengthen evidence of new physics! #gminus2https://t.co/tUx4ojzIps pic.twitter.com/t1ufui2Mwu

— Fermilab (@Fermilab) April 7, 2021

Muon g-2 deneyinin Eş Sözcüsü ve İtalyan Ulusal Nükleer Fizik Enstitüsü'nden fizikçi Graziano Venanzoni, "Bugün sadece bizim değil, tüm uluslararası fizik camiasının uzun zamandır beklediği olağanüstü bir gün" dedi.

Fizikçiler, söz konusu deneylere ait sonuçların, kozmosun doğası ve evrimi için hayati önem taşıyan, henüz bilim tarafından bilinmeyen madde ve enerji formlarını işaret edebileceğini öne sürüyor ve deneylerin ispatlanması durumunda fizik yasalarının tamamen değişebileceğini ifade ediyor.

Doğada 4 temel kuvvet olduğu kabul ediliyor. Peki ya birçok açıklanamaz olayı açıklayabilecek bir 5. kuvvet de varsa? Bilim insanlarına göre bu mümkün olabilir... pic.twitter.com/PNhEuipQf5

— BBC News Türkçe (@bbcturkce) April 8, 2021

BEKLENİLENDEN FARKLI BİR SONUÇ ORTAYA ÇIKTI

Buzdolabına yapıştırılan magnetlerden sektirilen basketbol topuna kadar fiziksel kuvvetler hayatımızın her alanında yer ediniyor.

Bilim, her gün tecrübe ettiğimiz bu fiziksel kuvvetleri dört kategoride sıralıyor: Kütle çekim, elektromanyetizm, baskın ve zayıf nükleer kuvvetler.

Öte yandan dünyamız atomdan bile küçük yapı taşlarına sahip. Bu atom altı parçacıkların bazıları daha da küçük bileşenlerden oluşuyorken, bazıları ise hiçbir temel parçacığa ayrılamıyor.

Kozmik ışınların Dünya atmosferine çarptığında doğal olarak meydana gelen müon da bu temel parçacıklardan biri. Elektrona benzer, ancak elektrona göre 200 kat daha ağır.

Fermilab deneylerinde, müonlar 14 metrelik bir halka etrafına gönderiliyor ve ardından da bir manyetik alan uygulamasına tabi tutuluyor. Standart Modelde [Evrenin yapı taşlarının nasıl davrandığını açıklamak için yaygın olarak kabul edilen mevcut teori] kodlanmış mevcut fizik yasalarına göre bu deney, müonları belirli bir oranda titreşime sokmalı.

In its first year of operation, in 2018, the Fermilab #gminus2 experiment collected more data than all prior muon g-factor experiments combined. The first experimental run collected and analyzed more than 8 billion muons. pic.twitter.com/Uh1QyV5gpT

— Fermilab (@Fermilab) April 7, 2021

Ancak yedi ülkeden 200 fizikçiden oluşan uluslararası bir ekiple gerçekleştirilen deneylerde müonların tahmin edildiği gibi davranmadığı sonucuna ulaşıldı.

Konuya ilişkin Çarşamba günü yapılan basın toplantısında aktarılana göre, bu durum, tamamen yeni bir doğal kuvvetten kaynaklanıyor olabilir.

Kentucky Üniversitesi'nden fizikçi Renee Fatemi, "Bu, müonun en iyi teorimizde bile olmayan bir şeye duyarlı olduğunun güçlü bir kanıtıdır" dedi.

The strong evidence that muons deviate from the Standard Model calculation might hint at exciting new physics. Muons act as a window into the subatomic world and could be interacting with yet undiscovered particles or forces. #gminus2 pic.twitter.com/3luQg3wfnv

— Fermilab (@Fermilab) April 7, 2021

Ancak Muon g-2 deneyi sonuçları henüz kesin bir keşif sağlamıyor.

Şu an, sonuçların istatiksel olarak 40 binde bir şansı mevcut. Bu da 4.1 sigma olarak açıklanan istatistiksel bir güvenirlilik düzeyine eşit. Bu da bir keşfin duyurulması için belirlenen standartın çok altında. Bir keşfin sonuçlanabilmesi için deneyin 5 sigma seviyesine ya da gözlemlerde 3,5 milyonda bir şansa sahip olması gerekiyor.

Basın toplantısında müon deneyinin önümüzdeki yıllarda toplaması beklenen toplam verilerin yalnızca yüzde 6'sını temsil ettiği ifade edildi.

STANDAR MODEL İLE UYUŞMADI

Fizikçiler çok uzun zamandır, yüksek enerjili parçacık deneylerinin sonuçlarını başarıyla açıklayan Standart Model'i baz aldılar.

Manchester Üniversitesi'nde görev yapan Prof. Mark Lancaster, BBC'ye verdiği demeçte, "Müonların etkileşiminin Standart Model ile uyuşmadığını bulduk" diye konuştu.

Prof. Lancaster, "Açık bir biçimde bu heyecan verici bir sonuç. Çünkü potansiyel bir biçimde gelecekteki yeni fizik kanunlarını, yeni parçacıkları ve şimdiye kadar görmediğimiz yeni bir kuvveti işaret ediyor" dedi.

Henüz hiç kimse, bu potansiyel yeni kuvvetin, müonlara mevcut etkisi dışında neye sebep olduğunu bilmiyor.

BİLİNMEYENLERE CEVAP OLABİLİR

Olası beşinci temel kuvvet evren hakkındaki bazı neticesi bilinmeyen soruların cevaplanmasına da yardımcı olabilir.

Örneği evrenin genişlemesinin hızlandığına dair gözlem karanlık enerji olarak bilinen gizemli bir olayla ilişkilendirildi. Ancak daha önce bazı araştırmacılar bu olayın beşinci bir kuvvetin kanıtı olabileceğini iddia ettiler.

BBC'deki 'Sky at Night' programının sunucularından Dr. Maggie Aderin-Pocock, deneylere ilişkin BBC News'a yaptığı açıklamada, "Oldukça şaşırtıcı. Fiziği tersine çevirme potansiyeline sahip. Evrenin çözülememiş bazı gizemleri var. Bu, bize bu gizemleri çözmek için bazı anahtarları verebilir" diye konuştu.

Bilim insanlarının tahminine göre, aynı zamanda deneyin sonuçları, "Karanlık madde nedir?", "Evrende neden madde var?" gibi soruların da cevabı için de kapılar arayabilir.

Re the muon g-2, let me just say the obvious: 3.3 < 3.7, 4.2 < 5, and the suspected murderer has for a long time been hadronic contributions (ie, "old" physics). Of course the possibility exists that it's new physics. But I wouldn't bet on it.

— Sabine Hossenfelder (@skdh) April 7, 2021

Frankfurt Enstitüsü'nde fizikçi olan Sabine Hossenfelder, Twitter'da yaptığı paylaşımda, "Bu yeni fizik olabilir. Ama bunun için bahse girmem" dedi.