Fizikçiler Bilinen En Ağır Parçacığı Rekor Hassasiyetle Ölçtüler

large hadron collider
Bir başka ölçüm, Cenevre, İsviçre'deki CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (burada resmedilmiştir) ve Batavia'daki Fermilab'daki Tevatron, Ill.Rex Features / AP kullanılarak yapılmıştır.

Fizikçiler yıllardır, Evreni açıklamak için kullandığımız kuralların, zahmetli bir şekilde tutarsız sonuçlarla devam ettiğinden emin olmak için parçacıkları inceliyorlar. Çabalarına ek olarak Büyük Hadron Çarpıştırıcısını (LHC) kullanan fizikçiler şimdi bilinen en ağır temel parçacığı benzeri görülmemiş miktarda hassasiyetle ölçtüler.

Standart parçacık fiziği modeline çok ihtiyaç duyulan bir anda yeni hesaplamalar yapıldı.

Bir öncekinden önemli ölçüde daha küçük bir hata payı ile parçacık hakkında bilgi edinildi. Yapılan bu ölçüm, Evrenimizin nasıl çalıştığına dair daha derin bir anlayışın başlangıcı olabilir.

Söz konusu temel parçacığa üst kuark denmektedir.
Bu parçacık bilinen tüm temel parçacıkların en büyüğüdür ve Evren anlayışımızın temel bir kısmına katkıda bulunma ihtimalini barındırmaktadır.

Önemli olarak, kütlesini Higgs Bozonu ile birleşmesinden alır. Bu ortaklık, Standart Modelde bildiğimiz bu ölçekte en güçlü bağlantıdır.

En üstteki kuarkın neye dönüştüğü de önemlidir. Bir çarpıştırıcı aracılığıyla parçalandıktan sonra, üst kuark sadece zayıf kuvvetle bozunabilir ve bir W bozonuna (ve genellikle bir alt kuark) bozunur.

Standart Modelde yıllarca delik açmaya çalıştıktan sonra, araştırmacılar yakın zamanda W-bozonunun kütlesinin önceki tahminlerinin gerçekten yanlış olabileceğini gösteren zorlayıcı bir kanıt birikimi yayınladılar. Bu bulgular daha fazla doğrulanırsa, tüm Standart Modelin yanlış olabileceğini düşündürecektir.

CERN’den yapılan basın açıklamasında, “Dikkat çekici bir şekilde, Evrenimizin istikrarı hakkındaki bilgimiz, Higgs bozonu ve üst kuark kütleleri hakkındaki birleşik bilgimize bağlı” diye açıklanıyor.

“Sadece Evrenin, üst kuark kütlesinin mevcut ölçümlerinin doğruluğu ile metastabil bir duruma çok yakın olduğunu biliyoruz. Eğer üst kuark kütlesi biraz daha farklı olsaydı, Evren uzun vadede daha az kararlı olurdu, potansiyel olarak sonunda Büyük Patlama’ya benzer şiddetli bir olayda yok olacaktı.”

Bu parçacıkları, kütlelerini bulmak için düzenli nesneler yaptığımız gibi ‘tartabilmek’ basit gelse de, aslında o kadar kolay değil.

Üst kuark gibi temel bir parçacık üretmek için fizikçiler, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı gibi cihazlarda proton olarak bilinen atom altı parçacıkları bir araya getirmeyi gerektirmektedir.

Her çarpışma, araştırmacıların bu yan ürünleri kontrollü bir ortamda incelemelerine olanak tanıyan bir dizi başka parçacığın üretilmesine neden olmaktadır.

Ancak her parçacığın özelliklerini gerçekten gözlemlemek hala çok zordur. Bu inanılmaz derecede küçük ölçeklerde konuşmaya başladığımızda, parçacıkların biraz bulanıklaştığı ve kütlelerinin tam olarak ne olduğunu belirlemenin zor olduğu kuantum alemine giriyoruz.

Bu sorunu çözmenin bazı yolları var. Birincisi, bir deneyi birkaç kez çalıştırmak ve daha sonra sonuçları istatistiksel olarak kırmaktır. Bir diğeri farklı yöntemler kullanmaktır. Bu durumda, araştırmacılar parçacığı doğrudan ölçtüler ve aynı zamanda yerleşik teori ile birlikte diğer veri biçimlerini kullanarak bir ölçüm yaptılar.

Araştırmacılara göre, yeni sonuçları aynı verilere dayanan önceki hesaplamalardan 0.12 GeV daha hassastır ve partikülü 172.76 gigaelektron volt yapar (bir giga elektronvoltunun 0.3’ünü verir veya alır). CERN araştırmacıları, bunun Standart Modele dayanan teorilerden ne beklediğimizle oldukça iyi bir şekilde aynı fikirde olduğunu söylüyor.

En son ölçüm, 2016 yılında lhc’nin Kompakt Müon Solenoid (CMS) dedektörü tarafından gerçekleştirilen çarpışmalardan elde edilen verilere baktı.

CERN araştırmacıları, bir çift üst kuark üreten çarpışma olaylarının beş farklı özelliğine baktılar. Baktıkları özellikler, üst kuarkın kütlesinin ne olduğuna bağlıdır – ve önceki çalışmalar olayların sadece üç özelliğine bakmıştı.

Ekip daha sonra hangi belirsizliklerin kaldığını belirlemek için bu veri kümesini aşırı hassasiyetle kalibre etti – daha sonra bu belirsizlikleri çıkarabilir ve üst kuark kütlesinin nihai değerine en uygun olanı bulurken bunları daha iyi anlayabilirlerdi.

Başlı başına bu sonuç, parçacık fiziği, Standart Model ve belirsiz bir kazanmak için ileriye doğru atılmış büyük bir adımdır.

Bu sonuç kendi içinde parçacık fiziği için ileriye doğru atılmış büyük bir adım ve Standart Model için geçici bir kazançtır.

CERN, CMS dedektörü tarafından 2017 ve 2018 yıllarında toplanan veri kümesine aynı yaklaşım uygulandığında daha da hassasiyet bekleyebileceğimizi söylüyor.

Bu güncellenmiş kütle ölçümü ve bunu sağlayan teknikle, Evrenin en küçük yönlerini anlamamıza daha da derinleşmek üzere olduğumuzu söylemektedir.

Kaynak: sciencealert

Benzer Reklamlar

İlk yorum yapan olun

Yorumunuz