Nötrinoların karanlık maddeyi açıklayabilecek utangaç bir kuzeni olduğunu düşünmek için iyi nedenler var, ancak şimdiye kadar yapılan araştırmalar boş çıktı, yazıyor. Chanda Prescod-Weinstein

Uzay


| Yorum Yap

10 Kasım 2021

Yeni Bilim Adamı Varsayılan Resmi

Shutterstock / kaktüsler

Son zamanlarda “steril nötrino” ile ilgili manşetleri görmüş ve kafanız karışmış olabilir. Düzenli okuyucular, kısmen üçlü olmadıkları için nötrinoların hayranı olduğumu biliyorlar: üç çeşitte gelirler ve henüz tam olarak açıklayamadığımız nedenlerle bunlar arasında rastgele geçiş yaparlar. Bu sütunda daha önce tartıştığım nötrino türleri tespit ettiklerimizdir: elektron nötrinoları, müon nötrinoları ve tau nötrinoları.

Bu üç tat, madde ve etkileşimlerine dair en iyi resmimiz olan standart parçacık fiziği modelindeki temel parçacıklardır. Elektronlar, müonlar ve taus ile birlikte lepton ailesinin üyeleridirler. Standart model nötrinolar, leptonik akrabaları gibi, fermiyon adı verilen ve yarımın katı olan dahili bir kuantum dönüş hissine (spin) sahip olarak tanımlanan bir parçacık sınıfındadır. Daha da önemlisi, bu nötrinolar yerçekimi ve zayıf nükleer kuvvet yoluyla diğer parçacıklarla etkileşime girer.

ABD’de dediğimiz gibi, steril nötrinolar tamamen yeni bir top oyunudur. Standart model nötrinoların aksine, gerçek olup olmadıklarını bilmiyoruz. Ve bildiğimiz nötrinoların aksine, sadece yerçekimi yoluyla etkileşime giriyor gibi görünüyorlar. Kulağa sıkıcı geliyor, düşünebilirsiniz. Neden rahatsız? Her şeyden önce, herkes iyi bir karanlık madde adayını sevdiğimi bilir. Eksik, görünmez madde problemimiz ne olursa olsun, her halükarda var olması gerektiğini iddia edebileceğim birine özellikle bayılıyorum. Steril nötrinolar, varsayımsal bir parçacık için en sevdiğim iki özelliği paylaşıyorlar: iyi motive olmuşlar ve ilginç karanlık madde adayları oluyorlar.

Standart model nötrinoların bir özelliği sayesinde steril nötrinoların var olması gerektiğini düşünüyoruz: el kullanımı. Spesifik olarak, bildiğimiz nötrinolar solaktır (ve antimadde antinötrinolarının tümü haklıdır). Buna ellilik olarak atıfta bulunsam da, resmi olarak kiralite olarak bilinen bu özellik, klasik olmadığı için günlük yaşam gibi değildir. Parçacık dönüşü gibi, bir kuantum özelliğidir.

Bilinen her parçacık, nötrinolar dışında hem sol hem de sağlak formlarda olabilir. Sadece solak parçacıklar olarak gelirler. Doğal olarak, yıllar içinde fizikçiler sağlak nötrinoların (ve solak antinötrinoların) olup olmadığını merak ettiler.

Steril nötrino, varsayımsal sağlak nötrinodur. Sadece yerçekimi ile etkileştiği için “steril” olarak adlandırılmıştır. Bu özellik steril nötrinoları diğer nötrinolardan farklı kılarken, tıpkı standart model nötrinolar gibi bir kütleleri vardır ve elektriksel olarak yüklü değildirler. Bu, karanlık madde olabilecekleri ve standart model nötrinoların aksine, potansiyel olarak karanlık maddenin varlığının görünür yerçekimsel etkisini açıklamak için yeterli kütleye sahip oldukları anlamına gelir.

“Sıradan nötrinoları tespit etmek yeterince zor. Bu iş, steril nötrinolarla daha da karmaşık.”

Teorisyen olan bizler, steril nötrinoların karanlık madde olabileceği fikrinin matematiksel olarak nasıl işe yarayacağını bulmanın heyecan verici çalışmasını elde ederiz. Deneyciler, dışarı çıkıp fiziksel kanıt aramanın sevincini ve inanılmaz bir zorluğu yaşarlar.

Bu aramalardan biri son zamanlarda boş bir sonuç bularak bazı manşetlere neden oldu: steril nötrino yok. Sıradan nötrinoları tespit etmek yeterince zordur. Bu çalışma, yalnızca standart model karşılıklarının kuantum dalgalanmalarıyla etkileşimleri yoluyla “görülebilen” steril nötrinolarla daha da karmaşıktır. Steril nötrinoları bulmak için günlük nötrinolarda belirli bir davranış türü aramanız gerekir.

Yakın zamanda sonuçları açıklayan deney, MicroBooNE, Chicago’dan çok uzak olmayan Fermilab’da bulunuyor. Protonların çarpışmasıyla nötrinoların üretildiği bir ışın hattına bağlı büyük bir argon kabından oluşur. Yüksek yoğunluğu ve çarpışmalarda üretilen yüklü parçacıklara duyarlılığı nedeniyle argondaki nötrino olaylarının yörüngesini takip etmek daha kolaydır.

MicroBooNE’nin birincil görevi, nötrinoların argon ile nasıl etkileşime girdiğini daha iyi anlamak ve steril nötrinoların gerçek olduğuna dair önceki deneylerde görülen ipuçlarını kopyalamaya çalışmaktır. İki deney, MiniBooNE ve LSND, fiziksel olarak mantıklı olmayan mesafelerde elektron nötrinolarına salınan aşırı miktarda müon nötrinosunu gördü. Bu tuhaflık, müon nötrinolarının elektron nötrinolarına dönüşmeden önce steril nötrinolara dönüşmesiyle açıklanabilirdi.

Bazıları için ne yazık ki, MicroBooNE ekibi yakın zamanda, şimdiye kadar aynı elektron nötrino fazlalığını görmediğini duyurdu. Bu, diğer deneylerden elde edilen verilerle tutarlıdır ve bizi oldukça gizemli bırakmaktadır. Neden farklı deneyler farklı sonuçlar alıyor? Bilmiyoruz.

Ancak bu varsayımsal parçacığın saklanabileceği her yeri keşfettikten sonra hiçbir şey ortaya çıkmasa bile, bu yine de değerli olacaktır. Eğer steril nötrinolar sadece parçacık teorisyenlerinin hayal gücünün bir ürünü olarak ortaya çıkarsa, devam etme zamanının geldiğini anlayacağız.

Chanda’nın haftası

ne okuyorum

Yeni çizgi romanın önceden bir kopyasını aldım. AY ODASI #1, ve bu mükemmel.

ne izliyorum

çok heyecanlıyım ki Halefiyet geri döndü!

ne üzerinde çalışıyorum

Burada tavsiye mektupları ve hibe teklifi sezonuyla ilgileniyoruz, bu yüzden ikisini de çok yapıyorum.

  • Bu sütun aylık olarak görünür. Önümüzdeki hafta: Graham Lawton

Bu konular hakkında daha fazlası:



#Steril #nötrinolar #karanlık #maddeyi #açıklayabilir #eğer #onları #bulabilirsek