Michelle Starr
Fizikçiler, kuantum kütle çekimine dayanarak, karanlık husus parçacıklarının yeni, çok daha katı üst ve alt kütle hudutları üzerinde çalıştılar. Sonuçta, kütle aralığının daha evvel düşünülenden çok daha dar olduğunu keşfettiler.
Bu keşif, cihanla ilgili mevcut anlayışımıza dayanarak, son derece hafif ya da ağır olan karanlık husus adaylarının bu arayışa bir yanıt olma ihtimallerinin düşük olduğu manasına geliyor.
BU YAKLAŞIM BİRİNCİ DEFA UYGULANDI
İngiltere’deki Sussex Üniversitesi’nden fizikçi ve astronom Xavier Calmet “İlk kere birisi kuantum kütle çekimi hakkında bildiğimiz şeyleri karanlık hususun kütle aralığını hesaplamak emeliyle kullanmayı düşündü. Tıpkı makalemizi inceleyen bilim insanları üzere, biz de daha evvel hiç kimsenin bunu yapmadığını fark ettiğimizde şaşırdık” diyor.
“Yaptığımız çalışma, kimi teorilere nazaran şimdi bilinmeyen bir ek kuvvet olmadığı sürece karanlık unsurun ‘aşırı hafif’ ya da ‘aşırı ağır’ olamayacağını ortaya koyuyor. Bu araştırma, fizikçilere iki formda yardım ediyor: Karanlık unsur için aranacak alana odaklanıyor ve potansiyel olarak kainatta gizemli bir tanımlanmamış ek kuvvet olup olmadığını açığa çıkarmaya yardım edecek.”
Karanlık unsur, inkâr edilemez biçimde bildiğimiz cihanın en büyük gizemlerinden biri. Bu, yıldızlar, tozlar ve galaksiler üzere olağan maddeyi tespit ettiğimiz farklı yollarla açıklanamayan ve kütle çekimsel tesirlerden sorumlu olan gizemli bir kütleye verdiğimiz isim.
Örnek olarak, galaksiler, kütle çekimsel olarak şayet sırf kendilerini oluşturan olağan unsurdan etkileniyorlarsa, olması gerekenden çok daha süratli dönüyorlar demektir ve kütle çekimsel mercekleme -büyük cisimlerin etrafındaki uzay-zamanın bükülmesi durumu- olması gerekenden çok daha güçlüdür. Bu ek kütle çekimini yaratan her neyse, direkt tespit etme yeteneğimizin ötesinde bulunuyor.
SADECE ÇEKİM TESİRİYLE TESPİT EDİLEBİLİYOR
Onu yalnızca başka objeler üzerindeki çekimsel tesiri aracılığıyla tanıyoruz. Bu tesirden yola çıkarak, orada bir kütle olduğunu biliyoruz. Kainattaki tüm hususların kabaca yüzde 80’i karanlık unsurdan oluşur. Buna ‘karanlık madde’ denir; zira karanlıktır. Ve tıpkı vakitte gizemlidir de.
Bununla birlikte, karanlık unsurun kütle çekimiyle etkileşime girdiğini biliyoruz ve bu nedenle Calmet ve meslektaşı, fizikçi ve Sussex Üniversitesi’nde astronom olan Folkert Kuipers, varsayımsal bir karanlık husus parçacığının (her ne olursa olsun) kütle aralığını iddia etmek emeliyle kuantum kütle çekiminin özelliklerini araştırmaya yöneldiler.
Araştırmacılar, kuantum kütle çekiminin, çeşitli kütlelere sahip karanlık husus parçacıklarının var olup olamayacağına dair birtakım sonlar çizdiğini tabir ediyorlar. Şimdi Genel Görelilik Teorisi’nin uzayı büken kütle çekimi tarifini kuantum fiziğinin ayrık kesimleriyle birleştiren sıkı bir kuramsal çalışmamız olmasa da, bu ikisinin birleşiminin her ikisinde de kimi temel özellikleri yansıtacağını biliyoruz. Hâl böyleyken, karanlık unsur parçacıkları, parçacıklarının nasıl parçalandığı ya da etkileşime girdiğine ait olarak kuantum kütle çekimi kurallarına uymak zorunda kalacaktır.
BİR ELEME SİSTEMİ GELİŞTİRDİLER
Araştırmacılar, tüm bu hudutları dikkatli biçimde hesaplayarak, şu anki fizik anlayışımıza nazaran var olması mümkün olmayan kütle aralıklarını elemeyi başardılar.
Yalnızca kütle çekiminin karanlık unsurla etkileşebileceği varsayımına dayanarak, parçacıkların dönüşlerine (ing. spin) ve karanlık husus etkileşimlerinin tabiatına bağlı olarak, bir parçacığın kütlesinin 10-3 elektron volt ile 107 elektron volt ortasında olması gerektiğini belirlediler.
Araştırmacılar, bunun, klasik olarak varsayılan 10-24 elektronvolt ilâ 1019 gigaelectronvolt aralığından inanılmaz biçimde daha küçük olduğunu tabir ediyorlar. Ve bu çok değerli; çünkü WIMP’ler (zayıf etkileşimli büyük parçacıklar) üzere kimi adayları büyük oranda eliyor.
YENİ FİZİK ALANINA KATKI SUNUYOR
Calmet ve Kuipers’a nazaran, böylesi adaylar daha sonraları karanlık husus gizeminin gerisindeki fail olarak ortaya çıkarsa, bu durum, onların şimdi bilmediğimiz bir güçten etkilendikleri manasına gelecektir.
Bu hakikaten de mükemmel olurdu; zira, evrenimizi incelemek ve anlamak için yeni bir imkan sunan ‘yeni fiziği’ işaret ederdi.
Her şeyin ötesinde, araştırma kümesinin sınırlamaları, karanlık husus arayışında hesaba katılması gereken yeni bir çerçeve sunuyor; ayrıyeten nereye ve nasıl bakacağımızı daraltmamıza yardımcı oluyor.
Kuipers, “Bir doktora öğrencisi olarak, bu kadar heyecan verici ve tesirli bir araştırma üzerinde çalışabilmek mükemmel bir şey” diyor. “Bulgularımız, deneyciler için çok iyi bir haber; zira karanlık hususun gerçek tabiatını keşfetmeye daha da yaklaşmalarına yardım edecek.”
Araştırmanın detayları Physics Letters B mecmuasında yayınlandı.
Makalenin yepyenisi Science Alert sitesinde yayımlanmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)
Gazete Duvar
