Karanlık maddenin ne olduğunu bilmiyoruz. Karanlık maddenin özelliklerini ve nasıl davrandığı konusundan oldukça çok bilgimiz mevcut. Bu nedenle karanlık maddenin hangi fiziksel özelliklere sahip olması gerektiğini biliyoruz, ancak bilinen hiçbir madde karanlık maddenin tüm gerekli özelliklerine sahip değil.
Bu yüzden şaşırdık. Sahip olduğumuz en yakın şey nötrinolardır. Nötrinolar diğer maddelerle sadece zayıf etkileşime girerken, ışıkla güçlü etkileşime girmezler. Bu nedenle bir tür karanlık madde olarak kabul edilebilirler. Tek sorun, bilinen üç nötrino çeşidinin hepsinin son derece küçük kütlelere sahip olmasıdır.
Bu nedenle, kozmosun etrafında neredeyse ışık hızında dolaşırlar. Bu, tıpkı sıcak bir gazın hızlı hareket eden moleküllerden oluşması gibidir.
Bu da nötrinoların bir “sıcak” karanlık madde biçimi olduğu anlamına gelir.
Nötrinolar Kısaca
Bir nötrino (Yunanca ν harfi ile gösterilir) bir fermiyondur (1/2 spine sahip temel bir parçacıktır). Sadece zayıf etkileşim ve yerçekimi yoluyla etkileşir. Nötr ve durgun kütlesi çok küçük(-ino) olduğu için “Nötrino” olarak adlandırılmıştır. Çünkü elektriksel olarak nötrdür ve durgun kütlesi çok küçük olduğundan kütlesinin uzun süre sıfır olduğu düşünülmüştür.
Nötrinonun geri kalan kütlesi, kütlesiz parçacıklar hariç, bilinen diğer temel parçacıkların kütlesinden çok daha küçüktür. Zayıf kuvvetin menzili çok kısadır, yerçekimi etkileşimi son derece zayıftır ve nötrinolar güçlü etkileşime katılmazlar. Bu nedenle, nötrinolar tipik olarak normal maddeden engellenmeden ve fark edilmeden geçerler.
Karanlık Madde Gözlemleri
Galaksilerin kümelenmesi gibi karanlık madde gözlemlerine dayanarak, kozmik karanlık maddenin çoğunlukla soğuk olması gerektiğini biliyoruz. Nötrinolar, karanlık maddenin küçük bir bölümünü oluşturabilir, ancak karanlık maddenin çoğunun başka bir şey olması gerekmektedir.
Ancak nötrinolar, karanlık maddenin özelliklerini karşılamaya çok yakın olduğu için, bazı bilim adamları karanlık maddenin steril nötrinolar olarak bilinen henüz keşfedilmemiş bir çeşit olabileceğini savundular.
Diğer temel parçacıklar gibi, nötrinolar da sarmallık olarak bilinen bir özelliğe sahiptir. Temel olarak, bir nötrinonun hareket yönü saat yönünde veya saat yönünün tersine olabilir.
Çoğu parçacık her iki tür dönüş yönüne de sahip olabilir, ancak nötrinolar tuhaftır. Sadece saat yönlü nötrinoları ve saate ters yönlü anti-nötrinoları görüyoruz.
Eğer saate ters nötrinolar varsa, normal madde ile etkileşime girmezler, sadece yerçekimi ile etkileşime girerler. Böylece “steril” olurlar.
Eğer normal nötrinolardan önemli ölçüde daha büyük bir kütleye sahiplerse, steril nötrinolar “soğuk” olur ve karanlık madde sorununun çözümü olabilir. Bu harika bir fikir, ancak ne yazık ki, yeni bir çalışmanın gösterdiği gibi, doğru görünmüyor. Bu yeni çalışma, Fermilab’ın MicroBooNE işbirliğinden elde edilen verilere baktı.
MicroBooNE Nedir?
MicroBooNE, Fermilab’daki kuvvetlendirilmiş nötrino ışın hattında bulunan 170 tonluk büyük bir sıvı argon zaman projeksiyon odası (LArTPC) nötrino deneyidir. Deney ilk olarak Ekim 2015’te nötrino verilerini toplamaya başladı. MiniBooNE deneyi gözlemlenen düşük enerji fazlalığı olayları araştıracak, bir dizi düşük enerjili nötrino kesitini ölçecek ve astro-parçacık fiziğini araştıracaktır.
MicroBooNE ayrıca gelecekteki Derin Yeraltı Nötrino Deneyi (DUNE) için devasa kiloton ölçekli LArTPC dedektörlerinin yapımına önemli katkılarda bulunmaktadır. Fermilab’daki Kısa-Baseline Nötrino (SBN) programındaki ilk dedektördür.
MicroBooNE sözcüleri Bonnie Fleming (Yale Üniversitesi) ve Justin Evans’tır (Manchester Üniversitesi). Uluslararası işbirliği 36 kurumdan ~180 bilim insanından oluşmaktadır.
Tekrardan Yazımıza dönersek;
Normal madde ile ne tür etkileşimlerin meydana geldiğini görmek için nötrinolar MicroBooNE dedektörüne ışınlandı. Los Alamos’taki Sıvı Sintilatör Nötrino Dedektörü deneyi ve Fermilab’ın MiniBooNE’si gibi daha önceki çalışmalar, standart modelin öngördüğünden daha fazla olay tespit etmişti.
Bu gizeme olası bir çözüm, diğer nötrinolarla etkileşime giren steril nötrinoların, gözlemlenen olaylarda fazla elektron yaratmasıdır.
Diğer bir olasılık da, arka plan fotonlarının verileri çarpıtmasıdır. MicroBooNE işbirliği, bu seçeneklerden herhangi birine bakmak ve şaşırtıcı bir şekilde her iki seçeneği de dışlamak için mükemmel bir çözüm olarak görünmektedir. Veriler, arka plan fotonlarını %95 güvenle ve steril nötrinoları %99 güvenle dışlıyor.
MiniBooNE’da daha önce görülen aşırılık gerçek bir etkiyse (ve öyle olmadığından şüphelenmek için hiçbir nedenimiz yok), o zaman garip bir şeyler oluyor.
Steril nötrinolar hala var olabilir, ancak etkileşimleri modellerin tahmin ettiğinden daha ince olmalıdır. Normal nötrinolar arasında şu anda standart modelde dikkate alınmayan bazı karmaşık etkileşimler de olabilir. Her iki durumda da, anlaşılması gereken daha çok şey var ve cevaba ışık tutmaya daha yeni başladık.
Kaynak: BRIAN KOBERLEIN – universetoday
