Büyük Hadron Çarpıştırıcısı deneyinde bir fenomenin ilk kanıtı tespit edildi

2012’de Higgs bozonunun keşfinden bu yana bilim insanları maddenin ve evrenin gerçek doğası hakkında yeni ipuçları bulmak için bu garip parçacığı derinlemesine inceliyorlar. Şimdi ise CERN araştırmacıları, parçacığın bozunmasında, parçacık fiziğinin Standart Model’in ötesine uzanan heyecan verici ve hayati bir davranış gözlemlediklerini belirtiyorlar.

Fiziğin temelleri için önemli keşif

Higgs bozonu, Higgs alanının kuantum uyarılmasıyla üretilen temel bir parçacığı ifade ediyor. Standart Model’e göre, “Tanrı parçacığı” olarak adlandırılan (11 yıl önce keşfedilen) bu parçacık son derece kararsız olup, üretildikten hemen sonra başka parçacıklara bozunuyor. Higgs bozonu aynı zamanda Standart Model’in de önemli bir bileşeni çünkü bilim insanları birçok temel parçacığın kütlesinin buna bağlı olduğunu düşünüyor.

Higgs bozonunun keşfinden bu yana, Avrupa Nükleer Araştırma Konseyi‘nde (CERN) bulunan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı‘ndaki (LHC) ATLAS ve CMS deneyleri, bu temel parçacığın iç özelliklerini “özenle” araştırmak için kullanıldı. Araştırmacılar bu parçacığın nasıl ortaya çıktığını ve hemen ardından diğer parçacıklara nasıl bozunduğunu keşfetmekle ilgileniyor.

Geçtiğimiz günlerde Belgrad’da düzenlenen Büyük Hadron Çarpıştırıcısı Fiziği Konferansı sırasında CERN bilim insanları, bir Higgs parçacığının bir Z bozonuna ve bir fotona bozunduğunu gösteren nadir bir süreci tespit ettiklerini duyurdular. Z bozonu zayıf kuvvetin “elektriksel olarak nötr” taşıyıcısıdır, foton ise elektromanyetik enerjiyi taşır. Bu arada anekdot bilgi olarak: Z bozonu, zayıf kuvvetin “elektriksel olarak nötr” taşıyıcısı iken, foton elektromanyetik enerjiyi taşıyan bir parçacıktır.

Standart Model, Higgs bozonlarının yaklaşık yüzde 0,15’inin bir Z bozonuna ve bir fotona bozunması gerektiğini ve Higgs bozonunun yaklaşık 125 milyar elektronvoltluk bir kütleye sahip olduğunu öngörüyor. Ancak ATLAS ve CMS’den elde edilen yeni deneysel veriler, bozunma oranının Standart Model tarafından öngörülenden çok daha yüksek olduğunu ve bozunmanın vakaların yaklaşık yüzde 6,6’sında gerçekleştiğini gösteriyor.

Çalışma, henüz hakemli bir dergide yayınlanmamış ve sonucun kesin olarak kabul edilebileceği kanıtlara ulaşamamış olsa da veriler, bilim dünyasını parçacık fiziği teorisindeki Standart Model’in ötesinde tamamen yeni alanlara ve parçacıklara taşıyabilir.

Higgs Bozonu

Higgs Bozonu veya Higgs Parçacığı, ilk kez 1960’larda öne sürülmüştü. Parçacık fiziğinin en temel önerileri ve sorularından olan Higgs Bozonu’nun varlığı, ilk kez 2010’ların başında CERN’de yapılan deneyler sırasında açığa çıkartıldı. O zamandan bu yana Higgs Bozonu, temel parçacıkların neden kütleye sahip olduğunu açıklamak için kullanılıyor. Bu “kütle” söyleminin içerisine elektronlardan tutun da uzayın kendisine kadar her şey giriyor.

Bu nedenle, Higgs Bozonu’na “Tanrı Parçacığı” olarak da anılıyor. Bilim dünyası uzunca bir süredir Higgs Bozonu’nun özelliklerini ve bozunarak diğer parçacıkları nasıl ortaya çıkardığını anlamak için çaba harcıyor. Bunun tespiti çok güç zira, Higgs’in varlığı ve diğer parçacıkların ortaya çıkışı çok kısa bir sürede gerçekleşiyor. Bu, gökyüzünden düşen güvercin tüylerine benzetilebilir. Güvercini görmemiş olabilirsiniz ancak gördüğünüz tüyler, esasında güvercinin varlığını kanıtlıyor. Bilim insanları da çarpıştırıcıdaki bu “tüyleri” gözlemliyor. Mevcut verilerin tamamı 2015-2018 yılları arasında yapılan çalışmalara dayanıyor. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, şu anda üçüncü çalışmasına devam ediyor, dolayısıyla Higgs bozonu hakkındaki bilgilerin önümüzdeki birkaç yıl içinde artması bekleniyor.