CERN’de 42 yıllık arayış son buldu

Evrenin Büyük Patlama'dan hemen sonra nasıl şekillendiği, karanlık maddenin nerede saklandığı ve maddenin neden var olduğu sorularına yanıt arayan nükleer fizikçiler, bilim tarihinde yeni bir sayfa açtı. Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi'nde (CERN) bulunan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki LHCb deney grubu, 1982 yılından bu yana teorik olarak öngörülen ancak deneysel olarak yakalanamayan evrenin en nadir parçacık bozulmalarından birini tespit etmeyi başardı.

Parçacık fiziğinin sınır noktası kabul edilen ve "zepto-evren" (zeptoverse) olarak adlandırılan mikroskobik ölçekte gerçekleştirilen deneyde, evrenin temel yapı taşlarından biri olan $B_d$ mezonunun bozunması incelendi. Gerçekleştirilen ışık hızına yakın proton çarpışmalarında elde edilen veriler, bilim insanlarının maddenin en derin katmanlarındaki kuantum hareketliliklerini izlemesine olanak tanıdı.

LHCb detektörünün gelişmiş yapay zekâ algoritmaları ve yenilenen hassas sensörleri sayesinde, arka plandaki devasa veri gürültüsü elendi ve milyarda bir gerçekleşen nadir kuantum sıçraması net bir şekilde kaydedildi.

Büyük Patlama'dan saniyenin milyarda birinin yüzde biri kadar kısa bir süre sonra var olan ancak günümüz evreninde doğal olarak bulunmayan "güzellik kuarkı" (beauty quark), CERN laboratuvarlarında sıfırdan üretildi. Saniyenin trilyonda biri kadar kısa bir sürede yok olan bu mezonların bozunma süreçleri takibe alındı.

Yapılan analizlerde, her 10 milyar parçacık ölümünde yalnızca bir kez meydana gelen ve enerjinin korunumu yasası gereği kuantum alanından bir müon ile anti-müon çıkmasıyla sonuçlanan nadir bozunma kanıtlandı. İstatistiki olarak loto kazanma ihtimalinden dahi çok daha düşük olan bu olayın tespit edilmesi, tıp ve fizik dünyasında büyük heyecan yarattı.

Cambridge Üniversitesi'nden parçacık fizikçisi Dr. Harry Cliff liderliğindeki analiz ekibi, 3.2 sigma istatistiksel anlamlılık seviyesine ulaşan keşfin Standart Model'i test etmek açısından hayati önem taşıdığını vurguladı. Mevcut fizik kurallarının evrendeki karanlık maddeyi ve maddenin anti-maddeye galip gelme sırrını açıklamakta yetersiz kaldığını belirten uzmanlar, bu nadir bozunmanın dolaylı kanıtlar sunarak "yeni fizik" kurallarının keşfedilmesini sağlayacağını ifade ediyor.

2030'lu yıllarda yapılacak donanım güncellemeleriyle çarpışma sayısının 10 katına çıkarılacağını belirten bilim insanları, zepto-evrenin kapısının tamamen aralanmasıyla evrenin oluşum sırlarının çözüleceğini kaydediyor.