Araştırmacılar, tek bir manyetik kutba sahip varsayımsal parçacıklar olan manyetik monopolleri aramak için LHC’nin ışın borusunun bir parçasını kullandılar. Ultra yüksek enerjili iyon çarpışmalarından kaynaklanan radyasyon etkilerini değerlendirmeyi de içeren araştırmaları hiçbir monopolü ortaya çıkarmadı, ancak varoluşlarına katı kısıtlamalar getirdi, böylece parçacık fiziği anlayışımızı geliştirdi.
Manyetik Monopol Araştırması
CERN’in Büyük Hadron Çarpıştırıcısından (LHC) çıkan ışın borusunun kullanımdan kaldırılmış bir bölümünü kullanan yeni bir araştırma, bilim insanlarını manyetik monopollerin varlığını test etmeye her zamankinden daha fazla yaklaştırdı. Nottingham Üniversitesi’nden bilim insanları uluslararası bir ekiple birlikte çalışarak manyetik monopollerin varlığına ilişkin şimdiye kadarki en katı sınırlamaları keşfetti ve bu zor parçacıklar hakkında bilinenlerin sınırlarını aşındırdı. Bulguları 15 Ağustos’ta Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.
Teorik Temeller ve Çalışmanın Odağı
Parçacık fiziğinde manyetik monopol, sadece bir manyetik kutbu (kuzey ya da güney) olan varsayımsal bir parçacık olarak tanımlanıyor. Nottingham Üniversitesi Fizik ve Astronomi Okulu’nda Dorothy Hodgkin Üyesi olan Oliver Gould, çalışmanın baş teorisyeni konumunda. Gould, “Kuzey ya da güney olmak üzere sadece bir manyetik kutbu olan parçacıklar olabilir mi? Ünlü fizikçiler Pierre Curie, Paul Dirac ve Joseph Polchinski tarafından savunulan bu ilgi çekici fikir, teorik fiziğin en büyüleyici bilmecelerinden biri olarak kalmıştı. Varlıklarının doğrulanması fizik için dönüşümsel olacaktır, ancak deneysel araştırmalar şimdiye kadar hiçbir sonuç vermedi.”
Deneysel Kurulum ve Metodoloji
Ekip, araştırmalarını Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü CERN’deki LHC’den gelen ışın borusunun hizmet dışı bırakılmış bir kısmıyla sınırlandırdı. LHC’nin Monopole and Exotics Detector (MoEDAL – Tek kutuplu ve Egzotik Parçacık Dedektörü) deneyinden fizikçiler tarafından yürütülen araştırmada, Compact Muon Solenoid (CMS – Kompakt Müon Bobin) deneyi için parçacık çarpışma noktasında konumlandırılmış bir berilyum ışın borusu kısmı incelendi. Bu boru, sadece bir milimetre ötede meydana gelen milyarlarca ultra yüksek enerjili iyon çarpışmasından kaynaklanan radyasyona maruz kalmıştı.
Alabama Üniversitesi’nde Profesör Ostrovskiy’nin MoEDAL grubunda çalışırken deneysel analizi yöneten doktora adayı Aditya Upreti, “Işın borusunun ultra relativistik ağır iyonların çarpışma noktasına yakınlığı, benzeri görülmemiş derecede yüksek manyetik yüklere sahip monopolleri araştırmak için eşsiz bir fırsat sunuyor” dedi. “Manyetik yük korunduğundan dolayı monopoller bozunamaz ve borunun malzemesi tarafından hapsedilmeleri beklenir; bu da onları doğrudan manyetik yüke duyarlı bir cihazla güvenilir bir şekilde aramamızı sağlar.”
Sonuçlar ve Gelecekteki Yollar
Araştırmacılar, hızlı dönen nötron yıldızlarında bulunanlardan çok daha güçlü manyetik alanlar üreten LHC’deki ağır iyon çarpışmaları sırasında manyetik monopollerin oluşumunu incelediler. Bu tür güçlü alanlar Schwinger mekanizması yoluyla manyetik monopollerin kendiliğinden oluşmasına neden olabilir. Oliver şöyle devam etti: “Atılmaya mahkum eski bir boru parçası olmasına rağmen tahminlerimiz buranın manyetik monopol bulmak için Dünya’daki en umut verici yer olabileceğini gösteriyordu.”
MoEDAL işbirliği, sıkışmış manyetik yük sinyalleri için ışın borusunu taramak üzere süper iletken bir manyetometre kullandı. Çalışmada manyetik tek kutuplara dair bir kanıt bulunamadı ancak 80 GeV/c²’den (burada c ışık hızını temsil etmekte) daha hafif tek kutupların oluşumu dışlandı ve 2 ila 45 temel birim arasında değişen manyetik yükler için dünya lideri kısıtlamalar sağlandı. Oliver şu an araştırma ekibinin araştırmalarını genişletmeyi planladığını belirtiyor: “Kullandığımız ışın borusu, 2013’ten önce ve daha düşük enerjilerde gerçekleştirilen Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın ilk çalışmasından geldi. Çalışmayı daha yüksek enerjide daha yeni bir çalışmaya genişletmek deneysel erişimimizi dört katına çıkarabilir. Ayrıca manyetik monopoller için tamamen alternatif arama taktiklerini de değerlendiriyoruz.”
Bu yazımızdan da Manyetik Monopollerin Tespit Edilemediğine dair bilgi edinebilirsiniz.
Haberin kaynağı: scitechdaily.com/large-hadron-colliders-beam-pipe-edges-closer-to-unmasking-magnetic-monopoles/
Derleyen: Erdem Gözay
