Pazartesi , Nisan 12 2021
Ana Sayfa / Deneyler / Çekirdekler Arasındaki Kuvvet Üzerinde Karanlık Maddenin Herhangi Bir Etkisi Var Mı?

Çekirdekler Arasındaki Kuvvet Üzerinde Karanlık Maddenin Herhangi Bir Etkisi Var Mı?

Evrenin çoğu henüz ne olduğu anlaşılamamış ve hakkında çok az şey bildiğimiz bir madde ve bir enerji formundan oluşur. Bu ‘karanlık madde’ ve ‘karanlık enerji’ çıplak gözle veya teleskoplarla doğrudan görülemez. Gökbilimciler, galaksilerin şekline ve evrenin dinamiklerine dayanarak varlıklarının ancak dolaylı olarak kanıtını sağlayabilirler.

Karanlık madde; görünür maddenin kozmik yapılarını da belirleyen yerçekimi kuvveti yoluyla normal madde ile etkileşime girer mi?

Credit David Parker / Science Photo Library
Credit: Science Photo Library

Karanlık maddenin kendisiyle mi veya normal madde ile diğer üç temel kuvvet olan – elektromanyetik kuvvet, zayıf ve güçlü nükleer kuvvet – veya bir miktar ek kuvvet yoluyla mı etkileşime girip girmediği henüz bilinmemektedir. Yapılan karmaşık ve detaylı deneyler bile şimdiye kadar böyle bir etkileşimi tespit edemedi. Eğer varsa da, bunun çok zayıf olması gerektiği düşünülmekte.

Bu konuya daha fazla ışık tutmak için, dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları, yerçekimsel olmayan temel kuvvetlerin eyleminin mümkün olduğunca az dış müdahale ile gerçekleştiği ve daha sonra eylemin tam olarak ölçüldüğü çeşitli yeni deneyler yapmaktalar. Beklenen etkilerden herhangi bir sapma ile, karanlık maddenin veya karanlık enerjinin etkisini tespit edebilmek istenmekte. Bu deneylerden bazıları, Cenevre’deki Avrupa Nükleer Araştırmalar Örgütü CERN’de bulunanlara benzer devasal teknolojik araştırma alanlarında kullanılarak gerçekleştirilmektedir.

Düsseldorf’daki hassas ölçümler için tasarlanmış laboratuvar da bunlardan biri. HHU Deneysel Fizik Enstitüsü’nden Prof. Stephan Schiller rehberliğinde çalışan ekip, Nature dergisinde yayımlanan çalışmalarında proton (“p”) ve dötron (“d”) arasındaki elektrik kuvvetini ölçmek için hassas bir deneyin bulgularını sundular.

Proton hidrojen atomunun (H) çekirdeğidir, daha ağır dötron döteryumun (D) çekirdeğidir ve birbirine bağlı bir proton ve bir nötrondan oluşur. Bu yapıda proton ve dötron arasında ‘bağ uzunluğu’ olarak adlandırılan belirli bir mesafe bulunur. Bu mesafeyi belirlemek için HHU fizikçileri, son zamanlarda geliştirdikleri bir spektroskopi tekniği kullanarak molekülün dönüş oranını onbir basamak hassasiyetle ölçtüler. Araştırmacılar, parçacık tuzakları ve lazer soğutma gibi kuantum teknolojisi ile de ilgili kavramları kullandılar.

Bağ uzunluğunun spektroskopi sonuçlarından türetilmesi ve böylece proton ve dötron arasında uygulanan kuvvetinin incelenmesi son derece karmaşıktır. Çünkü bu kuvvet kuantum özelliklere sahiptir. Bu nedenle 1940’larda önerilen kuantum elektrodinamiği (QED) teorisi bu çalışmada kullanıldı. Ekibinin bir üyesi, karmaşık hesaplamaları ilerletmek için yirmi yıllık bir çalışma sonunda bağ uzunluğunu yeterli hassasiyetle tahmin edebilmeyi başardı.

Schiller: “Bu tahmin karanlık maddenin neden olduğu bir proton ve bir dötron arasındaki kuvvetin maksimum gücünün çıkarılmasıyla mümkün olabilir.  Ekibim şu an bu üst sınırı 20 kattan fazla aşağı itti. Karanlık maddenin normal maddeyle daha önce mümkün olduğu kadar çok daha az etkileşimde bulunduğunu gösterdik. Bu bziler için önemli bir adım ” dedi.

Makale: S. Alighanbari, G. S. Giri, F. L. Constantin, V. I. Korobov, S. Schiller. Precise test of quantum electrodynamics and determination of fundamental constants with HD ions. Nature, 2020; 581 (7807): 152 DOI: 10.1038/s41586-020-2261-5

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Copy Protected by Chetans WP-Copyprotect.