ABD’de Chicago kenti yakınlarındaki FermiLab’de çalışan araştırmacılar çarpıcı bir sonuç elde ettiler ve muon adı verilen atom altı parçacıkların mevcut atom altı fizik teorisinin öngördüğü şekilde davranmadığını gösteren yeni kanıtlar buldular.
Bunun anlamı şu: Doğada bilinen dört temel güç var. Bunlar kütle çekimi, elektro manyetik kuvvet, güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet. Atom altı bir parçacık olan muonların davranışları, fizikçilere bu dört kuvvetin dışında bir beşinci kuvvet daha bulunabileceğini söylüyor.
Bilim insanlarına göre muonlar üzerinde bilinmeyen bir kuvvet etki gösteriyor. Bunu doğrulama konusunda gidecekleri daha yol var ancak bunu başarırlarsa fizikte bir devrimin başlangıcına şahitlik edeceğiz.
Bugüne kadar evrende bilinen dört temel kuvvetten kütle çekimi ve elektro manyetik kuvveti biz gündelik hayatımızda da hissedebiliyoruz. Diğer iki kuvvet güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet ise atomun içinde, atom çekirdeğinde görülüyor. Bu dört kuvvet evrendeki en minicik parçacıktan devasa galaksilere kadar her şeyin etkileşimini belirliyor.
Standart modelle açıklanmayacak şekilde hareket ediyor
Amerika’daki ünlü FermiLab, bundan üç yıl önce atom altı parçacıklardan olan muonları incelerken, bunların her zaman bir atomun oluşumu hakkındaki en temel teori olan ‘Standart Model‘in öngördüğü şekilde davranmayabildiğini gözledi. İşte bu teori dışı davranış, doğada bir beşinci gücün daha bulunup bulunmadığı spekülasyonlarına neden oldu.
Teorisyenler iki yıldır harıl harıl çalışıp eğer varsa bu beşinci kuvvetin nasıl laboratuvar ortamında saptanabileceğine ilişkin görüşler geliştiriyor. Tabii dünyanın dört bir yanındaki teorik ve deneysel fizikçiler büyük bir heyecanla bu beşinci güç teorisini kanıtlamanın veya öyle bir gücün olmadığını ortaya koymanın peşinde. Bir yanda ilk verileri ortaya koyan FermiLab ekibi, bir yanda da merkezi Cenevre’de olan Avrupa Nükleer Araştırma Kurumu CERN’deki ekipler harıl harıl yeni veriler elde etme peşinde.
‘Standart Model ötesi fizik’
Peki doğada bir beşinci güç daha olduğu doğrulanırsa ne olacak? BBC’nin haberine göre bu olursa Einstein’ın genel görelilik kuramından bu yana geçen yüz yılın en büyük bilimsel atılımlarından birini yaşamış olacağız. Çünkü beşinci bir kuvvet ve bununla ilişkili herhangi bir parçacık, parçacık fiziğinin mevcut Standart Modeli’nin bir parçası değil. Araştırmacılar, “Standart Model’in ötesinde fizik” olarak tanımladıkları şeyin var olduğuna inanıyorlar, çünkü mevcut teori astronomların uzayda gözlemlediği pek çok şeyi açıklayamıyor. Ama unutmamak lazım ki, ‘Standart Model’ zaten dört temel güçten üçünü ele alıyor; kütle çekimini içermiyor.
1950’li yılların sonunda itibaren geliştirilmeye başlanan ve çok sayıda ismin katkı verdiği Standart Model’in en büyük başarılarından biri, 1964 yılında ilk parçacıkların nasıl olup da kütle kazandığına dair geliştirilen matematiksel modelin 2012 yılında CERN’de kanıtlanması ve bulunan yeni parçacığa ‘Higgs Bozonu’ adının verilmesiydi. Model, 50 yıldır sayısız kez denendi ve her seferinde başarılı oldu. Ama onu bizzat yazan fizikçiler bile modelin ‘eksik’ olduğunu kabul ediyor, çünkü bu model doğadaki temel güçlerden biri olan kütle çekimini içermiyor.
Kütle çekimi ile olan büyük uyumsuzluk
1920’lerden beri, o dönemde belirgin biçimde ortaya çıkan kuantum mekaniği ile kütle çekimini, yani Albert Einstein’ın genel görelilik teorisini bağdaştırma girişimleri başarısızlığa uğruyor. Standart Model’i geliştiren fizikçiler, aynı başarısızlığı yeniden yaşamamak için kütle çekimini teorilerinin dışında tuttular.
Buna karşılık bir grup kuantum mekanikçisi, kütle çekimini de bu teoriye dahil edebilmek ve böylece ‘büyük birleşik teori’ adı verilen en genel ve en temel teoriyi bulabilmek için Einstein’ın söylediğinin aksine kütle çekimini bir parçacık tarafından taşınan bir güç olarak tanımlıyor. Oysa Einstein’a göre kütle çekimi elektro manyetizm veya diğer temel güçler gibi birer parçacık tarafından taşınan bir güç değil, onun yerine büyük kütlelerin uzay zamanı bükmesi sonucu ortaya çıkan bir etki, bir sonuç.
Ancak ‘kuantum kütle çekimi’ adı verilen teoriyi geliştiren ve bunu kanıtlamanın yollarını arayan kuantum mekanikçilerine göre kütle çekimi teorik olarak ‘graviton’ adı verilen bir parçacık tarafından taşınıyor ve bu fizikçiler ‘graviton’u bir gün bulacaklarına inanıyor.
Kütle çekimi aslında en zayıf güç
Yalnız zorluk şu ki, kütle çekim kuvveti evrendeki çok büyük şeyleri (Galaksiler, kara delikler, yıldızlar, gezegenler vs) yönetip yönlendiren en temel güç olmasına rağmen aslında doğadaki temel güçlerden en zayıfı. Bu zayıflık nedeniyle, örneğin devasa bir nesne olan güneşimizin veya dünyamızın kütle çekimini hesaplamak da saptamak da kolay ama bir atomun çekirdeğinin ya da atomun çekirdeğini oluşturan atomaltı parçacıkların yarattığı kütle çekim gücünü de etkisini de saptamak ve hesaplamak çok zor, hatta bugüne kadar imkansız kaldı.
Şimdi eğer muonların davranışındaki anormallikten hareketle gerçekten bir beşinci doğal güç daha olduğu ortaya çıkarsa işler daha da zorlaşacak, öteden beri aranan ‘Büyük Birleşik Teori’yi bulmak daha da çetrefil hale gelecek.
