Hayalet Parçacık Nötrino: Evrenin Gizemli Keşfi
“Hayalet Parçacık”, nötrinonun keşfini ve öğrenilecek neler kaldığını anlatıyor.
Yazar James Riordon, Bilim Haberleri Dergisi’ne yeni kitabı hakkında konuştu.
Bir nötrinolar denizinde yaşıyoruz. Her saniye, trilyonlarca nötrino vücudumuzun içinden geçip gidiyor. Güneşten, nükleer reaktörlerden, Dünya atmosferine çarpan kozmik ışınların çarpışmalarından, hatta Büyük Patlama’dan geliyorlar. Temel parçacıklar arasında yalnızca fotonlar çok fazla sayıda, ancak nötrinolar maddeyle nadiren etkileşime girdiği için tespit edilmesi oldukça zor.
Nötrino’nun varlığı ilk olarak 1930’larda ortaya atılmış ve daha sonra 1950’lerde doğrulanmıştır (SN: 2/13/54). Onlarca yıl sonra, nötrino -bu şekilde adlandırılmasının nedeni elektrik yükünün olmamasıdır- hakkında çok fazla şey, örneğin kaç çeşit nötrinonun var olduğu, ne kadar kütleye sahip oldukları, bu kütlenin nereden geldiği ve herhangi bir manyetik özelliğe sahip olup olmadıkları da dahil olmak üzere gizemini korumaya devam etmiştir.
Bu gizemler, fizikçi Alan Chodos ve bilim muhabiri James Riordon tarafından yazılan “Hayalet Parçacık” adlı kitabın merkezinde yer alıyor. Kitap, bu ilginç parçacık hakkında bilgilendirici ve takip edilmesi kolay bir giriş şeklinde. Chodos ve Riordon, okuyuculara, nötrino’nun nasıl keşfedildiği, bu keşif hakkında bildiklerimiz yanı sıra -ve bilmediklerimiz- soruları cevaplaması muhtemel (bunun için dua ediyoruz) hala devam eden ve ileride yapılacak deneyler konusunda rehberlik ediyor.
Bu cevapları bekleyenler yalnızca nötrino fizikçileri değil. Riordon, “nötrinolar hem evreni hem de evrendeki varlığımızı anlamak için inanılmaz derecede önemli” diyor. Nötrino’nun ne olduğunu açığa çıkarmak, karanlık maddenin doğasını öğrenmenin anahtarı olabilir örneğin. Ya da evrenin madde muammasını çözebilir: Büyük Patlama’nın, elektron, proton vs. parçacıkların zıt yüklü benzerleri olan madde ve anti-maddeyi eşit miktarda üretmiş olması gerekirdi. Madde ve anti-madde etkileşime girdiğinde birbirlerini yok ederler. Yani teoride evren bugün boş olmalı, ancak öyle değil (SN: 9/22/22). Aksine madde ile dolu ve bir sebepten dolayı çok az anti-madde bulunuyor.
Bilim Haberleri Dergisi, dergiye sık sık katkıda bulunan Riordon ile bu bulmacalar ve nötrinoların, kozmosu gözlemlemek hatta kendi gezegenimizi anlamak için bir araç olarak nasıl kullanılabileceği hakkında konuştu.
Röportör: İlk bölümde, nötrinolarla ilgili cevaplanmamış sekiz soruyu listeliyorsunuz. Cevap verilmesi en önemli olan soru hangisi?
Riordon: Nötrinoların, kendi anti-parçacıkları olup olmadığı muhtemelen en mühimi. Bu öneri, içinde yaşadığımız bu madde kalıntısının varlığı da dahil olmak üzere her türlü soruna zarif bir çözüm. Bir diğeri ise, nötrinoların standart modele (parçacık fiziğinin) nasıl uyduğunu bulmak. Bu model var olan en başarılı teorilerden biri, ancak nötrinoların kütleye sahip olduğu gerçeğini açıklayamıyor.
Röportör: Nötrinolar hakkında bir kitap yazmak için neden şimdi iyi bir zaman?
Riordon: Nötrinolarla ilgili tüm bu sorular akla şimdi geliyor – nötrinoların, kendi anti-parçacıkları olabileceğine dair ipuçları, standart modele tam olarak uymama sorunu, steril nötrinoların [karanlık madde adayı olan varsayımsal bir nötrino] var olup olmadığı. Önümüzdeki birkaç yıl içinde, on yıl kadar, bu soruları cevaplamaya yardımcı olacak birçok deney yürütülecek ve çözüm her iki şekilde de heyecan verici olacak.
Röportör: Nötrinolar, bilim adamlarının bir dizi olayı gözlemlemesine yardımcı olmak için de kullanılabilir. Nötrinoların cevaplayabileceği en ilginç sorulardan bazıları neler?
Riordon: Nötrinolarla yapılması gereken bazı gözlemler var, ancak bunun için teknolojik alternatifler yok. Geçmişe baktığımızda ışık teleskopların kullanılmasıyla ilgili bir sorun var. Önceden kullandığımız muhteşem bir James Webb Uzay Teleskopu mevcut ancak bir noktada, yeterince geriye gittiğinizde, evren temelde opak olduğu gerçeğiyle karşılaşırsınız, yani onu ışıkla göremezsiniz. Kozmik nötrinonun geçmişini (Büyük Patlama’dan bir saniyeden daha kısa bir süre sonra oluşan nötrinolar) nasıl tespit edeceğimiz ve nasıl ölçeceğimiz olasılıklarını azaltabilirsek, başlangıca dönüp bakmanın bir yolunu da bulabiliriz. Yerçekimsel dalgalar dışında başka hiçbir şeyle o kadar geriye gidemezsiniz. Yani nötrinolar bize, evrenin başlangıcını gösteren bir tür teleskop verecek.
Diğeri ise, bir süpernova meydana geldiğinde, içeride gerçekten harika şeyler gerçekleşir ve bunu nötrinolarla görebilirsiniz, çünkü nötrinolar bir patlamada hemen ortaya çıkar, buna “kozmik nötrino bombası” diyoruz. Ama bir süpernovayı ancak nötrinolar hareket ederken takip edebilirsiniz. Işıkla birlikte, nötrinoların bu yıldız patlamasından dışarı çıkması biraz zaman alır. Yakın zamanda bir süpernovanın oluşması bekliyoruz çünkü 1987'den beri bir tane bile görmedik. 1987 yılında gerçekleşen son görünür süpernovaydı ve araştırmalar için bir nimetti. Ama artık tüm dünyada nötrino dedektörlerimiz var, bu bir sonraki araştırma için daha iyi, daha heyecan verici olacak.
Ve eğer daha iyi enstrümantasyon geliştirirsek, Dünya’nın merkezinde neler olup bittiğini anlamak için de nötrinoları kullanabiliriz. Dünyanın merkezini araştırmanın başka bir yolu yok. Şu anda sismik dalgalar kullanıyoruz, ancak çözünürlük gerçekten çok düşük. Bu yüzden, gezegenin nelerden oluştuğuyla ilgili pek çok soruyu nötrinolarla çözebiliriz.
Röportör: Nötrinoların hikayesinde favori bir “karakteriniz” var mı?
Riordon: Büyükbabam Clyde Cowan’a kesinlikle çok düşkünüm [o ve Frederick Reines nötrinoları tespit eden ilk fizikçilerdi]. Ancak Reines sürükleyici karakter. Şairane. Aynı zamanda şarkı söylüyor.
SNEUS’u yaratan kişi de o. Kitapta da bahsettim, “SNEUS” işaretini, “süpernova erken uyarı sistemi” dedektörlerine koymuşlardı. Bu sistem aynı zamanda, Soğuk Savaş sırasında balistik füzeleri yankılayarak bir tür erken uyarı sistemi oluşturan bir güçtü. Ne kadar havalı!
Kaynak: ScienceNews
Editör: Mehmet Çağıran