Fizik dünyasında, varlığı henüz kanıtlanmamış ancak araştırılan beşinci bir kuvvet, elementlerin izotoplarındaki optik geçiş frekansları üzerindeki etkileri aracılığıyla tespit edilebilir. Bu beşinci kuvvet, potansiyel olarak elektronlar ile nötronlar arasındaki etkileşimleri etkileyebilir.
Almanya, İsviçre ve Avustralya’dan uluslararası bir araştırma ekibi, bozonların kütlelerinin 10 eV/c² ile 10⁷ eV/c² arasında değiştiği durumlar için bu potansiyel kuvvetin gücüne ilişkin yeni üst sınırlar koydu. Araştırmacılar, farklı kalsiyum izotopları arasındaki optik geçiş frekanslarındaki hassas farkları gözlemleyerek bu sonuca ulaştılar.
İzotop Kaymalarını Anlamak
Bir elementin her izotopu, çekirdek kütlesi ve yük dağılımında hafif farklılıklar gösterir ve bu durum, atomik geçişlerin frekansını etkiler. Bu frekans kaymaları çok küçük olsalar da nötronlar ve elektronlar arasında etkili olabilecek bir kuvvetin göstergesi olabilir.
Bu kaymaları tespit etmek için, araştırmacılar, farklı kalsiyum yük durumlarında çekirdek kütleleri ve dar atomik geçişler üzerinde yüksek hassasiyetli ölçümler yaptılar. Kalsiyumun beş kararlı izotopu, her geçiş için en yaygın izotop olan kalsiyum-40 (40Ca) ile karşılaştırıldığında dört ayrı kaymanın analizine olanak tanıdı.
King Grafiği Analizi
Bu kaymaları analiz etmek için King grafiği adı verilen bir teknik kullanıldı. Bu grafikte, bir atomik geçişin kaymaları, başka bir geçişin kaymalarına karşı çizilir. Yeni bir kuvvet veya anomali yoksa, 42Ca, 44Ca, 46Ca ve 48Ca izotoplarının grafikte bir doğru üzerinde yer alması beklenmesi gerekmektedir.
Fizikte Yeni Bir Kuvvet Arayışı
Araştırmacıların yüksek hassasiyetli deneyleri, bu doğrusallıktan küçük sapmalar ortaya koydu; bu sapmalar kısmen standart modelin bilinen etkilerinden kaynaklanıyor olabilir. Ancak, bu muhtemel standart model etkilerine rağmen, araştırmacılar King grafikleri kullanarak beşinci kuvvet için daha önceki deneylerden daha katı üst sınırlar belirlediler.
Bu çalışma, standart modelin ötesinde yeni fiziği araştırmak için atomik ölçeklerdeki hassas ölçüm yeteneklerini kullanarak yenilikçi bir yaklaşım sergiliyor.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v18/s73
