Elektronun Uyumsuz ve Utangaç Kuzeni, Parçacık Ailesinin Asisi: Muon Parçacığı
Hepimiz lise fizik müfredatından hatırlarız ki, maddeyi oluşturan atomların da onu oluşturan alt parçacıkları vardır. Fizik camiası tarafından aşağı yukarı 50 yıldır kabul edilen Standart Model'e göre bugün büyük kesinlikle atomaltı parçacıkları ve bunların etkileşiminde etkili olan üç temel kuvveti görürüz ve hesaplarız.
(Ben editörüm, hesaplayamam ama fizikçiler hesaplayabiliyor.)
İşte geçtiğimiz sene, bildiğimiz her şeyi değiştirebilecek bir deney yapıldı.
Bu, muon g-2 deneyi, adı üstünde muon parçacığı üzerine bir deneydi.
Konuya girmeden önce, muon parçacığının ne olduğuna beyin yakmadan bir değinelim: Muon parçacığı aslında evreni oluşturan temel parçacıklardan biri, Standart Modelde de yerini almış. Elektronun kuzeni diyebiliriz, ancak elektrona göre biraz daha ağırca bu parçacık (yaklaşık 200 katı, yani elektronu yetişkin bir insan ve muonu yavru bir fil gibi düşünebiliriz).
Hepimizin en az bir kez duymuş olduğu, Einstein'ın meşhur E = mc² eşdeğerliği burada ''günlük hayatta işimize yaramaya'' başlıyor.
Bu formül, enerji ile kütle arasındaki ilişkiyi formüle eder. Formüle göre, boşluktaki ışık hızının karesi (c²), kilogram (m) başına ne kadar nükleer enerji (E) düştüğünü gösterir. Bildiğimiz kadarıyla da serbest muonlar, Einstein'in E = mc² eşdeğerliğine göre, elektrona göre daha büyük enerjiye sahiptir, elektrondan daha ağırdır ve ışık hızına yakın bir hızda hareket eder.
Ancak muon parçacığının gariplikleri burada değil.
Yaklaşık yüz yıl önce keşfedilse de kısa sürede aslında çok önemli gelişmelere vesile olmuş bu parçacık.
Aslında bugüne dek bir çıkıntılığı olmamış diğer parçacıklar arasında, ancak 2021'in Nisan ayında, Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı, yani Fermilab'ın gerçekleştirdiği muon g-2 deneyiyle görüldü ki muon parçacığı bize bildiğimiz her şeyi sorgulatabilir.
Standart Model'de yer alan atomaltı parçacıkların davranışlarını hesaplamamıza yarayan ve hata payı olmadığı kabul edilen çok önemli bir formülü baştan değerlendirmek zorunda kalabiliriz.
Fizikçilerin eline ne geçmiş bu deneyle peki?
Daha önce elektronun g faktörünü, yani manyetik alan momentumunu, milyarda bir hata payıyla hesaplamalarına rağmen, Fermilab fizikçileri muon parçacığının g faktöründe farklı bir sonuca ulaştılar. Bu deneyle görüldü ki, muonlar beklenmedik bir momentumda davranıyor.
Bunun sebebi de muonların bilmediğimiz yeni bir parçacıkla etkileşime girmesi ve bu etkileşimden enerji kaybederek çıkması olabilir. Bu da Standart Modelin yeniden gözden geçirilmesi anlamına gelebilir.
Fermilab muon deneyinin kesinliğinden emin olmamız mümkün mü?
Fizik hakkında her şeyi bilmediğimiz -ve büyük ihtimalle hiçbir zaman da bilemeyeceğimiz- için, yapılan her deneyde hata payı olması çok normal. Keza bu deneyde de hata payı olabileceği kabul ediliyor ancak bu çok düşük bir olasılık.
Hesapların kesinliğini göstermek için standart sapma kullanılıyor.
Bir deneyden çıkan sonuçların hatasız olduğunu söyleyebilmek için bu ölçekte sigma 5 düzeyine ulaşılması gerekiyor, bu da hata payının 3.5 milyonda bir olduğu anlamına gelir.
Muon deneyi henüz sigma 4.2 standart sapması düzeyinde, dolayısıyla henüz yeni ve keşfedilmemiş bir parçacığın varlığından söz etmek için çok erken, ancak öyle görünüyor ki fizikçiler bu işin peşini bırakmayacak.
Sonuç olarak, bilimde şüphe ve keşif bitmiyor.
Kusursuz çalıştığı zannedilen formüller ve modeller de günü gelince sorgulanıyor ve yerlerini başkaları alıyor. Atom fiziğinde olduğu gibi tüm bilim dalları ve disiplinlerde, hatta günlük hayatımızda bile sorgulamaktan ve doğruya ulaşmaktan vazgeçmeyelim, diyor, sözü artık fizikçilere bırakıyoruz.
Yorum Yazın