Fizik

Evrenin Gizemleri Ağır Higgs Parçacıklarıyla Çözülebilir

Evrenin gizemleri ağır higgs parçacıklarıyla çözülebilir. Hepimiz medyada “Tanrı parçacığı” olarak da bahsedilen Higgs bozonunu biliyor ve seviyoruz. Bu atom altı parçacık, ilk kez 2012 yılında Büyük Hadron Çarpıştırıcısında (BHÇ) gözlemlendi. Bu parçacık tüm uzay-zamana nüfuz eden
bir alanın parçası ve elektron ve kuarklar gibi birçok parçacıkla etkileşime girip onlara kütle kazandırıyor.

Ama gözlemlenen Higgs şaşırtıcı derecede hafifti ve tahminlere göre onun çok daha ağır olması gerekiyordu. İşte bu da ilginç bir sorunun ortaya çıkmasına neden oluyor: Evet, bir Higgs bozonunu tespit ettik ama bu var olan tek Higgs bozonu muydu, yoksa tespit edilmeyi bekleyen başkaları da var mı?

Henüz daha ağır bir Higgs’e dair bir kanıtımız olmasa da, dünyanın en büyük atom çarpıştırıcısı olan BHÇ’de görevli araştırmacılar şu anda konu hakkındaki araştırmalarına devam ediyorlar. Ve eğer daha ağır olan Higgs’ler gerçekten de varsa, bu Higgs hakkında bilinmesi gereken çok daha fazla şey olduğu anlamına geleceğinden, parçacık fiziğinin Standart Modeli konusundaki anlayışımızı yeniden yapılandırmamız gerekebilir. Ve Higgs’in bu karmaşık etkileşimlerinde, hayalet nötrino parçacığının kütlesinden evrenin nihai kaderine kadar birçok konuya dair ipuçları saklı olabilir.

Her Şey Higgs Bozonuyla İlgili

Higgs bozonu olmadan, neredeyse tüm Standart Model yerle bir oluyor. Ama Higgs bozonundan bahsedebilmek için, önce Standart Modelin evreni nasıl gördüğünü anlamamız gerekiyor.

Standart Modeli kullanırken atom altı parçacıklar dünyası hakkında sahip olduğumuz fikirde, parçacıklar olarak düşündüğümüz şeylerin aslında pek de bir önemi bulunmuyor. Bunun yerine alanlar önemseniyor. Bu alanlar tüm uzay ve zamana nüfuz ediyor. Her parçacık türü için bir alan bulunuyor. Yani elektronlar için, fotonlar için ve diğer parçacıklar için ayrı alanlar var ve parçacık olarak gördüğünüz şeyler, aslında kendi belirli alanlarında var olan küçük ve bölgesel titreşimlerden ibaret. Ve parçacıkların birbirleriyle etkileşimde bulunmaları da, aslında alanlardaki titreşimlerin birbirleriyle gayet karmaşık bir şekilde dans etmesi olarak düşünülebilir.

Higgs Bozonunun Alanı Özel

Higgs bozonununsa, özel bir tür alanı var. Diğer alanlar gibi, o da tüm uzay ve zamana nüfuz ediyor ve diğer parçacıkların alanlarıyla “konuşabiliyor” ve “oynayabiliyor”. Ama Higgs’in alanının diğer hiçbir alanın başaramadığı iki çok önemli görevi var.

Bunlardan ilki, W ve Z bozonlarının alanlarıyla konuşmak. Bu diğer bozonlarla konuşarak, Higgs onlara kütle kazandırabiliyor ve onların fotonlardan ayrı kaldıklarından emin olabiliyor.

Higgs bozonunun diğer görevi de, elektronlar gibi diğer parçacıklarla konuşmak. Ve Higgs bu konuşmalar yoluyla da onlara kütle kazandırıyor. Tüm bu mekanizmalar gayet iyi ve başarılı bir şekilde işliyor çünkü bu parçacıkların sahip oldukları kütleleri açıklamak için başka hiçbir yolumuz yok.

Keşfedilen Higgs Parçacıklarının Kütleleri 125 GeV

Tüm bu bilgilere 1960’lı yıllarda yapılan bir dizi komplike ama kesin matematik hesaplamaları neticesinde ulaşıldı ama bu teoride çok küçük de olsa bir pürüz var: Higgs bozonunun kesin kütlesini tahmin etmenin sabit bir yolu yok. Diğer bir deyişle, bir parçacık çarpıştırıcısında bu parçacığı aramaya başladığınızda, tam olarak neyle karşılaşacağınızı ve onu nerede bulacağınızı bilmiyorsunuz. 2012 yılında, BHÇ’deki bilim insanları protonların neredeyse ışık hızında birbirleriyle çarpıştırılmasının ardından Higgs alanının oluştuğunu ifade eden birkaç parçacığı bulduktan sonra Higgs bozonunu keşfettiklerini açıkladılar. Bu parçacıkların 125 giga elektronvolt (GeV) kütleleri vardı. Yaklaşık 125 protona eşdeğer olan bu rakam ağır sayılabilecek bir rakam ama inanılmaz derecede de yüksek değil.

O sırada, ilk bakışta her şey yolunda gibi görünüyordu. Fizikçilerin Higgs bozonunun kütlesine dair kesin bir tahmini olmadığı için, bu kütle her şey
olabilirdi.

Çok Daha Ağır Higgs Bozonlarının Var Olduğu Düşünülüyor

Ama Higgs bozonunun kütlesi hakkında, onun üst kuark adı verilen bir başka parçacıkla olan etkileşimine dayanarak yapılan bazı kuşku içeren tahminler de var. Bu tahminlere göre, kütlenin 125 GeV’den çok daha yüksek olması gerekiyor. Elbette ki, bu tahminler yanlış olabilir. Ama bu durumda, yeniden matematik kısmına geri dönüp işlerin hangi noktada karışmaya başladığını anlamak mecburiyetindeyiz. Ya da yapılan tahminler ve BHÇ’de keşfedilen şeyin hakikati arasındaki uyumsuzluk, Higgs bozonu konusunun o kadar da basit olmadığı ve bu konuda anlaşılması gereken çok daha fazla şey olduğu anlamını taşıyor olabilir.

Şu anda sahip olduğumuz parçacık çarpıştırıcılarıyla göremeyeceğimiz kadar ağır olan bol miktarda Higgs bozonunun var olması gayet mümkün görünüyor ve bazı spekülatif teoriler de ağır Higgs bozonlarının mevcut olduğunu öngörüyor. Bu ekstra Higgs bozonlarının doğaları teorilere göre değişiklik gösteriyor. Bazı teoriler sadece bir veya iki ağır Higgs alanı olduğu görüşündeyken, bazılarıysa birbirine tutunmuş halde olan farklı türlerdeki birkaç Higgs bozonundan oluşan bileşik yapılardan bahsediyor.

Teorisyenler şu anda bu teorileri test edebilmenin bir yolunu bulabilmek için son derece sıkı bir şekilde çalışmaktalar. Ama öyle görünüyor ki, ağır Higgs bozonları hakkında daha fazla bilgi sahibi olmak için sabırlı olmamız gerekiyor.

Orijinal makale: Live Science

Yorum bırakın

E-posta adresiniz paylaşılmayacaktır..

Bunları da beğenebilirsiniz