Atom çekirdeklerini yüksek enerji seviyelerine çıkarmak genellikle yüksek enerjili parçacıklar veya gama ışınları gerektirmektedir. Fakat geçen yıl araştırmacılar, toryum-229 çekirdeklerini yalnızca lazer ışığı kullanarak uyarmayı başardılar. Bu lazerle uyarılmış çekirdekler, yüksek hassasiyetli zaman ölçüm cihazları ve hassas kuantum sensörleri geliştirmekte önemli rol oynayabilir. Weizmann Bilim Enstitüsü’nde çalışan Wolfram Ratzinger, bu çekirdeklerin ayrıca karanlık maddeyi oluşturduğu düşünülen bazı teorik parçacıkların tespitinde yeni bir yöntem sunabileceğini ortaya koydu.
Lazerle Uyarılmış Toryum
Birçok karanlık madde teorisi, aksiyonlar ve benzeri son derece hafif bozonları öngörmektedir. Bu parçacıkların hafifliği, evrendeki sayılarının çok yüksek olmasını gerektirir – bu durum onların kolektif olarak, kütleleriyle doğru orantılı frekanslarda salınım gösteren klasik bir alan şeklinde davranmalarına yol açar. Söz konusu parçacıklar, atom çekirdeklerinin temel bileşenleri olan kuarklar ve gluonlarla etkileşime girdiklerinde, çekirdeğin çeşitli özelliklerinin aynı frekansta dalgalanmasına sebep olurlar. Bu özelliklerden biri de uyarılmış toryum-229 çekirdeğinden salınan fotonların enerji seviyesidir. Araştırmacıların dikkat çektiği nokta, bu enerji dalgalanmalarının diğer çekirdek özelliklerindeki değişimlere kıyasla çok daha belirgin olması ve bu sayede daha kolay tespit edilebilme potansiyeli taşımasıdır.
Ratzinger ve araştırma ekibi, daha önce kaydedilmiş olan uyarılmış toryum-229 çekirdeklerinin ışık spektrumunda bu öngörülen salınımları araştıran ilk çalışmayı gerçekleştirdi. Yapılan incelemede herhangi bir salınım tespit edilemedi, ancak bu sonuçlar sayesinde araştırmacılar, kütlesi 10⁻²⁰ ile 10⁻¹³ elektronvolt arasında değişen ultrahafif karanlık madde parçacıklarının kuark ve gluonlarla etkileşim gücüne dair üst limitler belirleyebildiler. Bu limitler, halihazırda farklı yöntemlerle elde edilen sınırlamalara göre daha az kesin olsa da, bilim insanları halen devam eden ve gelecekte planlanacak deneylerin çok daha güçlü ve potansiyel olarak belirleyici sonuçlar ortaya koyabileceğini düşünüyor.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v18/s57
