İstanbul 19.7°C
Ankara 15.1°C
Berlin 29°C
CERN'de LHCb, 10 milyarda bir görülen parçacık bozunmasına dair kanıt buldu
Bilim
Yeni haberler yayınlandığında ilk siz haberdar olun.
İlgili metinler: Abonelik Sözleşmesi · KVKK Aydınlatma Metni · Çerez Politikası. Bültenlerin altındaki bağlantıyla abonelikten dilediğiniz zaman çıkabilirsiniz.
Merak ettiğiniz konuyu yazın, hemen sonuçlara ulaşın.
İsteğe bağlı. Hava durumu seçtiğiniz şehre göre gösterilir.
İsterseniz bültene de abone olun.
İstanbul20°
Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın (LHC) dört büyük deneyinden biri olan LHCb, 3 Kasım'da CERN'de düzenlenen bir seminerde son derece nadir bir parçacık bozunmasının izlerini yakaladığını duyurdu. Söz konusu süreç, Bd mezonu adı verilen kısa ömürlü bir parçacığın bir müona ve onun karşı parçacığına dönüşmesi. Parçacık fiziğinin temel kuramı Standart Model'e göre bu olay, yaklaşık on milyar güzellik parçacığı bozunmasında yalnızca bir kez gerçekleşiyor. CERN'in açıklamasına göre bu, söz konusu bozunmaya dair tek bir deneyin verileriyle elde edilen ilk kanıt.
Bd mezonu, bir güzellik (b) kuarkı ile bir aşağı (d) karşı kuarkın bir araya gelmesiyle oluşan, saniyenin çok küçük bir kesrinde bozunan bir parçacık. Bu bozunmada iki kuark birbirini yok ediyor ve geriye bir müon ile karşı müon kalıyor. Müon, elektronun yaklaşık 200 kat daha ağır bir akrabası olarak biliniyor. LHC'de her saniye çok sayıda çarpışma gerçekleşse de bu kadar nadir bir olayı, benzer izler bırakan sayısız sıradan süreç arasından ayıklamak deneysel fiziğin en zor işlerinden biri sayılıyor.
On dokuz kişilik uluslararası analiz ekibinin eş liderlerinden Marco Santimaria, fizikçilerin bu bozunmanın peşine 40 yılı aşkın süre önce düştüğünü hatırlattı. Santimaria, “Müonları ezici arka plan gürültüsünün içinden seçip çıkarmak için olağanüstü bir hassasiyet gerekiyor” dedi.
Bd mezonunun yakın akrabası olan Bs mezonunun aynı şekilde iki müona dönüşmesi, yaklaşık her bir milyar güzellik parçacığı bozunmasında üç kez görülüyor. Bu süreç ilk kez LHCb ve CMS deneylerinin ortak analiziyle gözlemlenmiş, sonuçlar 2015'te Nature dergisinde yayımlanmıştı. Aynı çalışma Bd bozunmasına dair ilk ipuçlarını da sunmuştu. Kuram, Bd bozunmasının Bs'ye göre yaklaşık 30 kat daha seyrek yaşanması gerektiğini öngörüyor. LHCb ekibi yeni analizde, daha önce gözlemlenen Bs bozunmasını da bugüne kadarki en yüksek hassasiyetle ölçtüğünü bildirdi.
Fizikçiler bir sinyalin ne kadar güvenilir olduğunu “sigma” adı verilen istatistiksel ölçütle ifade ediyor. LHCb'nin 2024-2025 yıllarında topladığı veriler 3,0 sigma düzeyinde bir sinyal verdi. Bu veriler 2011-2018 dönemindeki eski verilerle birleştirildiğinde anlamlılık 3,2 sigmaya çıktı. Parçacık fiziğinde 3 sigma, sonucun tesadüf olma ihtimalinin yaklaşık binde 3 olduğu anlamına geliyor ve “kanıt” eşiği olarak kabul ediliyor. Bir olgunun kesin olarak “gözlemlendiğini” söyleyebilmek için ise 5 sigma gerekiyor. Dolayısıyla bulgu güçlü bir işaret olsa da henüz kesin keşif statüsünde değil. CERN'in duyurusunda yeni sonuç için bir dergi yayınına atıf yapılmıyor; bulgular bir seminerde kamuoyuyla paylaşıldı.
Başarının arkasında iki önemli unsur bulunuyor. LHCb dedektörü 2024'te kapsamlı bir yükseltmeden geçti ve 2010-2018 dönemine göre beş kat daha hızlı veri toplamaya başladı; parçacıkları tanıma yeteneği de iyileştirildi. Araştırmacılar ayrıca makine öğrenmesi tekniklerinden yararlanarak, nadir sinyali gölgede bırakacak diğer süreçlerden gelen arka plan olaylarını bastırmayı başardı.
CERN, bu tür bozunmaları yeni fizik arayışında “altın kanallar” olarak tanımlıyor. Bunun nedeni, Standart Model'in bu süreçlerin ne sıklıkla yaşanacağını çok hassas biçimde hesaplayabilmesi. Henüz bilinmeyen bir parçacık var olsaydı, bu bozunmaların görülme sıklığını değiştirebilirdi. Yeni sonuçlar şimdilik kuramsal öngörülerle uyumlu; ancak bu uyum, olası yeni parçacıkların özelliklerine sınır getirmeye yarıyor. LHCb'nin Nadir Bozunmalar Koordinatörü ve analizin eş lideri Harry Cliff, kanıtın heyecan verici olduğunu, çünkü LHC'nin doğrudan ulaşabildiği enerjilerin ötesini dolaylı yoldan yoklamak için yeni olanaklar sunduğunu söyledi.
Ekip, sinyali kesin gözlem düzeyine taşımak için daha fazla veriye ihtiyaç duyuyor. 2030'da devreye girmesi planlanan Yüksek Işınlıklı LHC (HL-LHC) ve 2030'ların ortasında planlanan yeni LHCb yükseltmesi, veri toplama hızını bir kez daha yaklaşık on kat artırabilir. Cliff, gelecekteki yükseltmenin bu bozunmalardan çok daha fazlasını gözlemlemelerini sağlayacağını belirtti. Türkiye de 2015'ten bu yana CERN'in ortak üye ülkeleri arasında yer alıyor ve Türk fizikçiler merkezdeki çeşitli deneylerde görev yapıyor; bu nedenle LHC'nin önümüzdeki on yıldaki yol haritası Türkiye'deki bilim camiası tarafından da yakından izleniyor.