Fiziğin Beş Büyük Problemini Çözeceğini İddia Eden Yeni Bir Hipotez Ortaya Atıldı

Fiziğin Beş Büyük Problemini Çözeceğini İddia Eden Yeni Bir Hipotez Ortaya Atıldı

Fizik 04 Kasım 2016
Yepyeni bir fiziğe merhaba deyin! Karanlık maddenin garipliği, nötrino salınımları, baryojenez, kozmik genişleme ve parçacık fiziğindeki güçlü yük parite problemi… Fizikçiler, modern fiziğin bu en büyük problemlerinin hepsini tek bir seferde çözebilecek bir model ortaya attılar.

SMASH denen yeni model (parçalamak/benzetmek - argo), SM Standart Model için kısaltma), modern fizikteki boşlukları doldurmak için altı adet yeni parçacığa daha ihtiyacımız olduğunu söylüyor. Bu iddada bulunan Fransız ve Alman fizikçilerden oluşan takım da bunu test etmenin çok da zor olmadığını, Standart Model’i değiştirmenin değil, bir kaç ekleme yapmanın gerekli olduğunu söylüyorlar.

Bu model böyle şimdilik iyi görünüyor. Çünkü kuantum mekaniğinin gizemlerini (süper-simetri gibi) çözmeye çalışan diğer modeller, çözüm için daha önce hiç rastlanmamış yüzlerce yeni parçacığı gerektiriyor. Bu da bir tek çözüm için, çözülebileceği kesin bile olmayan yüzlerce problem demek.

SMASH ise sadece altı adet parçacıkla iş görebilir: 3 nötrino, 1 fermiyon ve iki parçacık içerebilecek bir alan (fizikte alan, uzay ve zamandaki her bir nokta için bir değeri olan fiziksel ya da matematiksel bir oluşumdur).
 
Şimdi de bu beş temel problemin ne olduklarına çok kısaca bir bakalım:

1. Karanlık Madde Problemi

Artık evrenin %26-27’sinin tanımlanmamış bir maddeden oluştuğu baskın kanıtlara dayanıyor. Gravitasyonel kuvveti tetkik edilebilirken, bu bilinmez madde ne ışığın hiç bir formunu ne de radyasyon yayıyor.

Yıllardır araştırılmasına rağmen [1], karanlık maddenin tam olarak ne olduğu hakkında bir fikrimiz yok. Ama biliyoruz ki varlığı evrenin tutarlılığı için de gerekli.

2. Nötrino Salınımları Problemi

Geçen yıl Fizikte Nobel Ödülü, nötrinoların “çeşniler” arasında salınabildiğini gösteren iki fizikçiye verilmişti [2]. Nötrino salınımı, belirli bir lepton çeşnisi (elektron, müon ya da tau gibi) tarafından oluşturulan nötrinonun daha sonra başka bir çeşniye ait olabildiği kuantum mekaniksel bir fenomendir.

Sadece kütlesi olan parçacıklar çeşniler arasında geçiş yapabilir. Öyleyse nötrinoların bir kütlesi olmalı ve nötrino kütlesinin nerden geldiği bilinmediğinden bu da Standart Model için bir problem oluşturmakta. Bu kütle Higgs bozonundan da gelebilir, tamamen bambaşka yeni bir parçacıktan da…

3. Baryojenesis Problemi

Bu problem kısaca şu şekilde söylenebilir: Gözlemlenebilir evrende neden madde anti-maddeden daha fazla bulunmakta? [3]

Standart Model’e göre, Büyük Patlama’da eşit miktarda madde ve anti-madde üretilmiş olmalıydı ve bir araya gelip birbirlerini yok ettiklerinde evrende hiç parçacık kalmamalı ve sadece radyasyon bulunuyor olmalıydı [4].

Ama gerçekte görünen bu senaryoda birşeylerin yanlış olduğu. Çünkü bu kadar çok parçacık varken, nasıl oluyor da yok denecek kadar az anti-madde var?

4. Kozmik Genişleme Problemi

Büyük Patlama’dan hemen sonra evrenin “genişleme” denen giderek büyümeye başladığı periyoda girdiği düşünüldü [5].

Pek çok fizikçi kozmik genişlemeyi kabul ederken, evrenin ışık hızından daha hızlı nasıl genişlediğini tam olarak kimse anlayamıyor.

5. Parçacık Fiziğindeki Güçlü Yük Parite Problemi

Standar Modelin vahim kusuru” olarak anılan güçlü yük parite problemi, evrende neden anti-maddeden daha çok madde olduğunu açıklayabiliyor, lakin beraberinde de başka soru işaretleri getiriyor [6].

Çok kısaca anlatmak gerekirse, güçlü yük parite problemi, “yük parite ihlali”nin (evrenin temel simetrisindeki kırılmanın), nasıl olur da kuarklar ve gluonlar arasındaki etkileşimi anlatan “kuantum renk dinamiği”nde vuku bulmadığını açıklamaya çalışır. Bunun nedenini de kimse henüz açıklayamadı. Belki SMASH açıklar…

Peki Çözüm Nedir?

SMASH, “Nötrino Minimal Standart Modeli” (vMSM) olarak,  ilk defa Lozan’daki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü’nden fizikçi Mikhail Shaposhnikov tarafından 2005’te oraya atıldı [7]. Şimdi ise yukarda bahsedilen problemlere bir çözüm olarak Standart Model’in geliştirilmiş hali olarak görülüyor.

Paris-Saclay Üniversitesi’nden Fransız fizikçi Guillermo Ballesteros tarafından yönetilen çalışma grubu, üç adet sağlak nötrino ile Standart Model’deki solak nötrinoları ve üç renk yüklü fermiyon denen bir atom altı parçacığı yukarda bahsedilen ilk dört problemi çözmek için ekleyebileceklerini belirtti.

Shannon Hall New Scientist’te şöyle açıklıyor [8]: “SMASH, bu problemleri biraz farklı açıklayan yeni bir alan eklemekte. Bu alan iki parçacık içeriyor: axion, karanlık madde için beklenmedik bir aday ve genişleme olayının arkasındaki parçacık inflaton. Son olarak da, SMASH bu alanı beşinci problem olan güçlü yük parite problemini çözmekte kullanacak.”

Takım, hipotezlerinin yalnızca gelecek nesil parçacık hızlandırıcılarla denebilecek olmasının onu mümkünatın dışına itmediğini, aksine geçmişte önerilen bütün çözümlerden daha ikna edici yaptığını belirtiyor.

Takımdan Andreas Ringwald: “Bu teori hakkındaki en güzel şey, 10 yıl içersinde test edilebilir olması. Her daim yeni teoriler üretebilirsiniz, ama bunlar sadece 100 yılda test edilebilir ya da hiç test edilemez nitelikteyse bu gerçek bilim değil, olsa olsa meta-bilimdir.”

Belirtmekte fayda var, SMASH modeli henüz hakemli bir dergide yayınlanmadı, bu yüzden parçacık fiziği dünyasının tetkikinden geçmesi gerekli. Ama ön baskısı arXiv.org’da [9] bulunabilir.

Bu model yüksek ihtimal ile “beş büyük problem”in cevabı olmayacak - fizik asla bu kadar düzgün olamaz. Ama gerçekten müthiş bir şeylerin başlangıcı olabilir.

Ringwald’in da dediği gibi, “Savaş başladı”.

Kaynak
http://www.sciencealert.com/this-new-hypothesis-claims-to-have-solved-5-of-the-biggest-problems-in-physics

İleri Okuma
[1] http://www.sciencealert.com/scientists-biggest-search-to-date-for-dark-matter-just-turned-up-nothing
[2] http://www.symmetrymagazine.org/article/nobel-prize-awarded-for-discovery-of-neutrino-oscillations
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Baryogenesis
[4] http://www.physics.org/article-questions.asp?id=121
[5] https://arxiv.org/pdf/hep-th/0503203v1.pdf
https://arxiv.org/pdf/hep-th/0503195v1.pdf
https://en.wikipedia.org/wiki/Inflation_(cosmology)
[6] https://indico.cern.ch/event/427023/contributions/1050624/attachments/912026/1288208/Lancester-Mannel-Proc.pdf
https://en.wikipedia.org/wiki/Strong_CP_problem
[7] https://arxiv.org/abs/hep-ph/0505013
[8] https://www.newscientist.com/article/2110591-physics-tweak-solves-five-of-the-biggest-problems-in-one-go/
[9] https://arxiv.org/pdf/1608.05414v1.pdf

Görsel Kaynak
http://media.gettyimages.com/videos/physics-background-video-id501549256?s=640x640

  FACEBOOK YORUMLARI

  YORUM YAP

Bu içeriğe yorum yapabilmek için lütfen

Giriş Yap

Arkadaşına Gönder