Beşinci Temel Kuvvet mi?

Pek çoğunuz biliyorsunuzdur ki, modern fizikte tanımlanan dört temel kuvvet vardır ve bu kuvvetler olmasaydı bırakın var olmamızı, evrenin kendisi için bile farklı bir tanım gerekirdi. Bu dört temel kuvvet:

- Kütleçekim Kuvveti
- Zayıf Nükleer Kuvvet
- Güçlü Nükleer Kuvvet
- Elektromanyetik kuvvet

2015 yılında Macar Bilimler Akademisi’nde, evrenin kütlesinin %85’ini oluşturan karanlık maddeye delalet eden “karanlık fotonları” arayan deneysel nükleer fizikçiler, uyarılmış berilyum-8 atomlarının radyoaktif bozunmalarını gözlemlerken oldukça garip birşey fark ettiler. Bu atomlar, ekstra enerjilerini, aynı yöne hareket eden elektron ve pozitron olarak açığa çıkarıyorlar.  Fakat her milyonunca bozunmada iki parçacık da ters yönlere saçılıyor (alttaki görselde bulunan şemada görüldüğü gibi). Takım, elektrondan 30 kez daha ağır bir parçacığın varlığını gösteren bu verileri herhangi bir fiziksel olayla o sırada bağdaştıramadı.

 

Beklenen bozunma (solda). Varsayımsal bozunmda (sağda). ^[1]

Debrecen, Macaristan’da yer alan Nükleer Araştırmalar Enstitüsü’nde, yeni parçacık için kanıt bulduğu düşünülen elektron-pozitron spektrometresi. ^[2]

2015 yılı ortalarında Macar araştırmacılarla bir araya gelen Kaliforniya Üniversitesi araştırmacıları, onların elde ettiği veriler ve bu alandaki daha önceki araştırmalar üzerine çalıştıklarında ne madde parçacıkları ne de karanlık fotonlar buldular. Bütün verileri sentezleyip karar verdiklerinde de beşinci kuvvet önerisini ortaya attılar. Sonuçlar aşağıda linki verilen makalelerinde yer almakta.

Bu çalışma gösteriyor ki, karanlık foton yerine, bu parçacık bir “protofobik X bozonu” olabilir.  Normal elektrik kuvvet elektronlar ve protonlarla etkileşirken, bu yeni bulunan bozon, son derece sınırlı bir aralıkta sadece elektronlar ve nötronlar etkileşiyor. Ayrıca ayar bozonu denen bu parçacık, parçacıklar arası iletişimi sağlayan bir temel kuvvetin taşıyıcısı olabilir.

Peki karanlık madde nerede devreye giriyor?

Son zamanlarda dünya çapındaki fizikçiler arasında ikinci bir model ilgi kazanmaya başladı. Bu senaryoda, karanlık kuvvet, karanlık bozonun parçacıklar arasında takas edilmesiyle birbirleri arasında etkileşimini sağlayarak karanlık maddeyi kontrol ediyor. İşte bu kısımda Kaliforniya Üniversitesi’nden fizik ve astronomi profesörü Jonathan Feng ve takım arkadaşları, nükleer fizikçilerin deneylerinde gördüklerinin karanlık bozon olduğundan şüphelenmeye başladılar.

Eğer bu doğruysa, gözlemler karanlık maddeyi aydınlığa çıkaracak. Çünkü görünen o ki, bu bozon zayıf da olsa elektron-pozitron çifti oluşturarak bildiğimiz maddeyle etkileşiyor - öyleyse karanlık madde normal maddeyle ilişkilendirilebilmeli. Feng’in tahminine göre, karanlık kuvvet bizim dünyamıza sızabilir. Bu yüzden elektron ve pozitron gibi parçacıkların bu karanlık kuvveti hissedebilmeleri çılgınca bir fikir değil.

Ayrıca bu senaryo, karanlık maddeyle ilgili bazı problemleri de çözebilir. Örneğin, bilgisayar simülasyonları gösteriyor ki, karanlık madde galaksilerin merkezine o kadar kolayca akıyor ki astronomların gözlemleyebileceğinden daha yoğun merkezlerini oluşturuyor. Bu simülasyon tipik olarak karanlık maddenin zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacıklardan oluştuğunu kabul ediyor. Bu fikrin fizikçiler arasında popüler olarak kabul görmesinin sebebi ise, bu parçacıkların birbirleriyle çok az etkileşiyor olup çok çok yoğun bir çekirdek oluşturana kadar birbirleri içinden kolayca süzülebilmeleri.

Kurşun Kümesi karanlık madde kanıtının tipik bir örneği. Birleşen galaksi kümelerinde, sıcak gaz (pembe) karanlık maddeye bağlanmış (mor) galaksilerin (kırmızı, yeşil,mavi) etrafında çalkalanır. [3]

Her yeni bilimsel buluşta olduğu gibi, bu konuda da karşıt görüşler ve argümanlar elbette var, ama bu da tümüyle yeni bir araştırma alanı açıyor.

Kaynaklar
https://www.sciencedaily.com/releases/2016/08/160815185830.htm
http://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/fifth-force-permeate-universe08182016/
https://www.quantamagazine.org/20160607-new-boson-claim-faces-scrutiny/

Görsel Kaynaklar
[1] Lucy Reading-Ikkanda for Quanta Magazine
[2] MTA-Atomki
[3] X-ray: NASA / CXC / CfA / M.Markevitch et al.; Lensing Map: NASA / STScI / ESO WFI / Magellan / U.Arizona / D.Clowe et al.; Optical: NASA / STScI / Magellan / U.Arizona / D.Clowe et al.

İlgili Makale
http://arxiv.org/pdf/1608.03591v1.pdf