Nötronlar bir atomun çekirdeğini oluşturmak için protonlarla ortak olmayı sevseler de, parçacıklar her zaman birbirleriyle bağlanmada fiziksel anlamda isteksizdir. Ancak önerilen yeni bir teoriye göre, bu parçacıklar belirli koşullar altında yine de bağ kurabilme iletişim kurarak yeni bir tür “parçacık olmayan” oluşturabilirler. Buna da fizikte yeni bir tür simetri diyebiliriz.
Chicago Üniversitesi Fizik Profesörü Dam Thanh Son, Almanya’daki Darmstadt Teknik Üniversitesi’nden Hans-Werner Hammer ile birlikte yazdığı Proceedings of the National Academy of Sciences’da yayınlanan bir çalışmada argümanı ortaya koydu. .
Yeni çalışma, ilk olarak 2007 yılında Harvard Üniversitesi profesörü Howard Georgi tarafından önerilen ve geleneksel madde fikrimizin ötesinde bir fenomen olabileceğini öne süren bir fikirden ilham aldı.
Son, “Bizi çevreleyen her şey parçacıklardan oluşuyor bunu hepimiz biliyoruz.
Aslında birçoğumuz için şaka gibi bir kavramdan bahsedeceğiz.
Son ve Hammer, atomların çekirdeğindeki parçacıkların davranışını anlamak için bu kavramı uygulamayı denemek istediler.
Özellikle de yıldızlar patladığında şiddetli reaksiyonlar olmaktadır. Bu yıldızların egzotik çekirdeklerinin bir kısmını biliyoruz.
Bilim insanları, Dünya’daki bu egzotik atom çekirdeklerini incelemek için, hızlandırıcılarda ağır çekirdekleri birbirine çarpar. Bir nevi benzeri olayları dünya ölçeğinde yapmaya çalışırlar.
Bu patlamalar sonrasında ortaya çıkan ürünler yeni bir çekirdek ve bir nötron yağmurlarıdır.
Son ve Hammer, nötronlar dışarı doğru uzaklaştıkça, aynı yöne giden birkaçının, diğerleri ile etkileşimi kestikten sonra bile, birbirleriyle fiziksel anlamda iletişim halinde olabileceğini gözlemledi.
Nötronlar arasındaki bu sürekli iletişim, normal çekirdeklerden farklı olarak kendi özelliklerine sahip bulanık bir “çekirdeksiz” durum oluşturabilir.
Bu belirsizliği ya da bulanıklığı anlamak için şöyle bir örnek verebiliriz.
“Bir taşa çarpmakla bir su akışına çarpmak arasındaki fark gibi bir şey” diye açıklamada bulunuyor. Her ikisi de enerji taşır, ancak form farklıdır.
Son ve Hammer, yeni çalışmalarında, hızlandırıcılardaki bu “çekirdeksiz” kanıtların nasıl ve nerede aranacağını ve şakacı bir şekilde “nükleer olmayan fizik” olarak adlandırdıkları alan için genel bir açıklamayı ortaya koydu.
Bilim adamları, bunun konformal simetri adı verilen bir simetri türünün bir ortaya çıkması durumu olabileceğini söylüyorlar.
Bilindiği üzere simetriler modern fiziğin temelidir.
Bunlar, bir sistem değişse bile değişmeyen ortak özelliklerdir. En ünlüsü ışık hızının evren boyunca sabit olmasıdır.
Uyumlu simetride, bir boşluk bozulur, ancak tüm açılar değişmeden kalır.
Örneğin, bir kişi tüm 3 boyutlu Dünya’nın 2 boyutlu haritasını çizdiğimizde aynı anda tüm mesafeleri ve açıları korumak imkansızdır.
Bununla birlikte, ilk olarak Gerardus Mercator tarafından çizilen bazı haritalar, tüm açıların doğru kalması için çizilir.
Ancak kutuplara yakın mesafeler de büyük ölçüde bozulmuş olmaktadır.
Son, “Bu uyumlu simetri, Fiziğin Standart Modelinde görünmüyor, ancak Georgi’nin ‘parçacıksız’ önerisinde de yer alıyor. Burada da ortaya çıkıyor” dedi.
“Çekirdeksiz” her bir parçacığın taşıdığı enerji oranı, aralarındaki mesafe değişse bile değişmeden kalmaktadır.
Son, “Bu benim için bir sürprizdi, çünkü nükleer fizik için alışılmadık bir şekilde, bu sonuçların evrenselliği var gibi görünüyor” dedi.
Yani fizikteki en küçük ayrıntı ve sayıların bile doğruluğuna bağlı birçok hesaplamanın aksine, “bu sayılar ayrıntıya hiç duyarlı değiller” dedi.
Bazı ayrıntılar eksik olsa bile hesaplamalar çok sağlam olduğu için Son, argüman doğrulanırsa fizikçilerin diğer hesaplamaları kontrol etmek için bu formülleri kullanabileceklerini söyledi.
O ve Hammer ayrıca bu davranışın, atomlar süper düşük sıcaklıklara soğutulduğunda ve iki kuark ve iki antikuarktan oluşan tetrakuark adı verilen egzotik parçacıklarda meydana gelebileceğini kaydetti.
Son, “Fiziğin pek çok alanında sonuçları olabilecek bir problem üzerinde çalışmak ilginç” dedi.
Kaynak: Unnuclear physics: Conformal symmetry in nuclear reactions” by Hans-Werner Hammer and Dam Thanh Son, 31 August 2021, Proceedings of the National Academy of Sciences.
