Araştırmacılar, manyetik monopoller olarak bilinen tek bir manyetik kutba sahip varsayımsal parçacıkları aramak için LHC’nin (Büyük Hadron Çarpıştırıcısı) ışın borusunun bir bölümünü kullandılar.
Ultra yüksek enerjili iyon çarpışmalarından kaynaklanan radyasyon etkilerini inceledikleri çalışmalarında monopol bulamadılar ancak varlıkları konusunda katı sınırlamalar getirerek parçacık fiziği konusundaki bilgilerimizi geliştirdiler.
Manyetik Monopoller Üzerine Araştırma
CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın (LHC) hizmet dışı bırakılan bir ışın borusunun kullanıldığı yeni bir araştırma, bilim insanlarını manyetik monopollerin varlığını test etmeye bir adım daha yaklaştırdı.
Nottingham Üniversitesi araştırmacıları, uluslararası bir ekiple birlikte çalışarak, bu gizemli parçacıklar hakkında bilinenlerin sınırlarını zorladı ve bugüne kadar varlıkları üzerindeki en katı kısıtlamaları ortaya çıkardı.
Araştırmaları 15 Ağustos’ta Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.
Manyetik Monopollerin Teorik Temelleri ve Araştırma Hedefleri
Parçacık fiziğinde “manyetik monopol” olarak bilinen varsayımsal bir temel parçacıktır. Sadece bir manyetik kutba sahip izole bir mıknatıstır – güney kutbu olmayan bir kuzey kutbu veya tam tersidir.
Nottingham Üniversitesi Fizik ve Astronomi Fakültesi’ndeki Lider Teorisyen Oliver Gould: “Kuzey ya da güney olmak üzere sadece tek bir manyetik kutba sahip parçacıklar olabilir mi?
Ünlü fizikçiler Paul Dirac, Pierre Curie ve Joseph Polchinski tarafından savunulan bu ilgi çekici olasılık, teorik fizikteki en büyüleyici gizemlerden biri olmaya devam ediyor. Varlıklarının doğrulanması durumunda fizik değişecektir, ancak bugüne kadar deneysel araştırmalardan bir sonuç çıkmamıştır.”
Manyetik Monopollerin Metodolojisi ve Deneysel Kurulum
Araştırma ekibi, CERN’deki LHC’den çıkarılan bir ışın borusu segmenti üzerinde yoğunlaştı. Kompakt Müon Solenoidi (CMS) deneyi için parçacık çarpışma noktasında bulunan berilyum ışın borusu segmentinin incelendiği analiz, LHC’deki Monopol ve Egzotik Dedektör (MoEDAL) deneyinden bilim insanları tarafından gerçekleştirildi. Bu boru, milyarlarca yakın mesafeli, ultra yüksek enerjili iyon çarpışmasından kaynaklanan radyasyona maruz kalmıştır.
Alabama Üniversitesi’nde Profesör Ostrovskiy’nin MoEDAL grubunda çalışırken deneysel analizi yöneten Aditya Upreti, “Işın borusunun ultra relativistik ağır iyonların çarpışma noktasına yakınlığı nedeniyle eşi benzeri görülmemiş derecede yüksek manyetik yüklere sahip monopolleri araştırmak için eşsiz bir fırsat” dedi. “Manyetik yüke doğrudan duyarlı bir cihazla monopolleri güvenilir bir şekilde arayabiliriz çünkü manyetik yük korunur, bu da monopollerin bozunamayacağı ve borunun malzemesi tarafından hapsedilmesi beklendiği anlamına gelir.”
Manyetik Monopollerde Sonuçlar ve Muhtemel Yollar
Ağır iyon çarpışmalarının hızla dönen nötron yıldızlarınınkinden çok daha güçlü manyetik alanlar ürettiği LHC’de araştırmacılar manyetik monopollerin oluşumunu incelediler. Schwinger mekanizması, manyetik monopollerin bu kadar yüksek alanlarda kendiliğinden oluşmasına neden olabilir.
Oliver sözlerini şöyle sürdürdü: “Tahminlerimize göre burası, imha edilmesi gereken eski bir boru parçası olmasına rağmen, manyetik bir monopol bulmak için Dünya’daki en umut verici yer olabilir.”
MoEDAL işbirliği, süper iletken bir manyetometre kullanarak hapsolmuş manyetik yük belirtileri için ışın borusunu taradı. Elde ettikleri sonuçlar, 80 GeV/c²’den (c: ışık hızı) daha hafif monopollerin oluşumunu dışlamakta ve manyetik monopollere dair herhangi bir kanıt bulamamış olmalarına rağmen, 2 ila 45 temel birim arasında değişen manyetik yükler için dünyanın önde gelen kısıtlamalarını oluşturmaktadır.
Oliver sözlerini şöyle tamamlıyor: “Kullandığımız ışın borusu, 2013’ten önce ve daha düşük enerjilerde gerçekleştirilen Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın ilk çalışmasına aitti. Şimdi araştırmamızı genişletmeyi planlıyoruz.” Araştırmayı daha yüksek enerjide daha yeni bir çalışmaya genişleterek deneysel erişimimizi potansiyel olarak dört katına çıkarabiliriz. Ayrıca, şu sırada tamamen başka manyetik monopol arama taktikleri düşünüyoruz.
Haber kaynağı: scitechdaily.com/large-hadron-colliders-beam-pipe-edges-closer-to-unmasking-magnetic-monopoles/
Derleyen: Ahmet Berkay Uz – Çankaya Üniversitesi – Makine Mühendisliği Öğrencisi
