Neutrinos'U Yanlış Anlatıyor Evren Neden Var?

{h1}

Yeni bulgular evrenin neden maddeden oluştuğunu açıklayabilir mi?

Bilim adamları gizemleri keşfetmeye başlarlar ve daha büyük olan gizem, daha büyük bir hevestir. Bilimde çok büyük cevapsız sorular var, ama büyük olduğunuzda, "Neden hiçbir şey yerine, neden bir şey var?"

Bu, felsefi bir soru gibi görünebilir, ancak bilimsel araştırmaya çok uygun bir şey. Biraz daha somut olarak ifade edilen "Evren, insan hayatını mümkün kılan madde türlerinden neden oluşuyor ki, bu soruyu bile sorabiliriz?" Japonya'da araştırma yapan bilim adamları, geçen ayın en çok sorulan sorulara doğrudan hitap eden bir ölçümü açıkladı. Ölçümlerinin mevcut teorinin en basit beklentileriyle uyuşmadığı ve bu zamansız sorunun cevabını işaret edebileceği görülmektedir.

Ölçümleri, belirli bir atom altı parçacık grubu için madde ve antimadde'nin farklı davrantığını söylemektedir.

Madde v. Antimadde

Japonya'nın Tokai kentinde bulunan J-PARC hızlandırıcısını kullanan bilim adamları, Japonya'da Kamioka'da bulunan Süper Kamiokande deneyine, Dünya boyunca nötinolar ve antimadde karşıtları (antineutrinos) denen hayalet gibi atomaltı parçacıkların bir demetini ateşledi. Bu deney, T2K (Tokai'den Kamiokande'ye) denen, evrenimizin neden maddeden oluştuğunu belirlemek için tasarlanmıştır. Nötrinolar tarafından nötrino salınımı olarak adlandırılan tuhaf davranış, bu çok rahatsız edici soruna ışık tutabilir. [Fizikte 18 En Büyük Çözümsüz Gizem]

Evrenin maddeden neden oluştuğunu sormak tuhaf bir soru gibi gelebilir, ancak bilim adamlarının buna şaşkınlık duymasının çok iyi bir nedeni vardır. Çünkü, maddenin varlığını bilmenin yanı sıra, bilim adamları da antimaddeni bilirler.

1928'de İngiliz fizikçi Paul Dirac, madde karşıtı bir madde olan antimaddenin varlığını öne sürdü. Eşit miktarda maddeyi ve antimaddeni ve iki tane birbirini birleştirin, bu da muazzam miktarda enerjinin salınmasına neden olur. Ve, fizik prensipleri genellikle ters olarak eşit derecede iyi çalıştığı için, eğer saygın bir enerji miktarına sahipseniz, tam olarak eşit miktarda maddeye ve antimaddeye dönüşebilir. Antimadde 1932'de Amerikan Carl Anderson tarafından keşfedildi ve araştırmacıların özelliklerini incelemek için yaklaşık bir yüzyılı vardı.

Bununla birlikte, "tam olarak eşit miktarlarda" ifadesi, bilmecenin zıttıdır. Büyük Patlama'dan hemen sonraki kısa anlarda evren enerjiyle doluydu. Genişledikçe ve soğutulduğunda, bu enerji bugün gözlemlenebilir olması gereken eşit parça maddesine ve antimadde atomaltı parçacıklarına dönüşmüş olmalıdır. Ve yine de evrenimiz esasen tamamen maddeden oluşur. Nasıl olabilir?

Evrendeki atomların sayısını sayarak ve bunu gördüğümüz enerji miktarı ile karşılaştırarak, bilim adamları "tam olarak eşit" olduğunu doğru olarak belirleyemediler. Her nasılsa, evren ikinci bir trilyonun üçte biri kadar olduğunda, doğanın kanunları madde yönünden sürekli olarak çarpıtıldı. Her 3,000,000,000 antimadde partikülü için 3,000,000,000 madde parçacık vardı. 3 milyar madde partikülü ve 3 milyar antimadde partikülü kombine edildi - ve enerjiyi tekrar yok ederek, bugün gördüğümüz evreni oluşturmak için hafif madde fazlalığını bıraktı.

Bu bulmaca neredeyse bir asır önce anlaşıldığı için, araştırmacılar maddeyi ve antimadeni inceleyerek, maddenin fazlalığını açıklayacak olan atomaltı parçacıklarda davranışlar bulabileceklerini gördüler. Madde ve antimaddenin eşit miktarlarda yapıldığı konusunda eminlar, fakat aynı zamanda, kuarklar denilen bir atom altı parçacık sınıfının, antimadde üzerinde maddeyi hafifçe destekleyen davranışlar sergilediklerini de gözlemlemişlerdir. Bu ölçüm, süptilden antimaddeye ve tekrar tekrar dönüşebilen K mezonları adı verilen bir parçacıklar sınıfını içeren incelikliydi. Ancak, antimaddeye, tersine kıyasla, maddede hafif bir fark vardır. Bu olay beklenmedik bir şekilde gerçekleşti ve keşfi 1980 Nobel ödülüne yol açtı, ancak etkinin büyüklüğü, evrende neden maddenin egemen olduğunu açıklamak için yeterli değildi.

Hayalet kirişler

Böylece bilim adamları, davranışlarının fazlalığı açıklayıp açıklayamadığını görmek için dikkatlerini nötrinoza çevirmişlerdir. Nötrinolar, atom altı dünyanın hayaletleridir. Sadece zayıf nükleer kuvvetle etkileşime girerek, neredeyse hiç etkileşim kurmadan maddenin içinden geçebilirler. Ölçek duygusu vermek için, nötrinolar en çok nükleer reaksiyonlarda yaratılır ve etraftaki en büyük nükleer reaktör Güneş'dir. Kişinin benliğini güneş nötrinolarının yarısından korumak için yaklaşık 5 ışıkyılı derinliğinde bir katı kurşun kütlesi alır. Neutrinos gerçekten çok fazla etkileşmiyor.

1998 ve 2001 yılları arasında, biri Super Kamiokande detektörünü kullanan ve Sudbury, Ontario'daki SNO dedektörünü kullanan bir dizi deney, nötrinoların da başka bir şaşırtıcı davranış sergilediğini kesin olarak kanıtladı. Kimliklerini değiştiriyorlar.

Fizikçiler, her biri elektronlar, müonlar ve taus adı verilen benzersiz bir atom altı kardeşi ile ilişkili üç ayrı nötrino türünü bilirler. Elektronlar elektriğe neden olan şeydir ve muon ve tau parçacığı elektronlara çok benzer, ancak daha ağır ve kararsızdır.

Elektron nötrino, muon nötrino ve tau nötrino denilen üç çeşit nötrino, diğer nötinoz tiplerine "tekrar" ve tekrar dönebilir. Bu davranış nötrino salınımı olarak adlandırılır.[Tuhaf Fizik: Doğada Havalı Küçük Parçacıklar]

Neutrino salınımı benzersiz bir kuantum olgusudur, ancak bir kase vanilyalı dondurma ile başlamak benzerdir ve gidip bir kaşık bulduktan sonra, çanağın yarım vanilya ve yarım çikolatanın olduğunu bulmak için geri dönersiniz. Neutrinos, kimliklerini tamamen bir türden, türlerin bir karışımına, tamamen farklı bir türe ve daha sonra da orijinal türüne dönüştürür.

Antineutrino salınımları

Nötrinolar madde parçacıklarıdır, ancak antineutrinos adı verilen antimadde nötrinoları da vardır. Ve bu çok önemli bir soruna yol açar. Nötrinolar salınım yapar, ancak antineutrinos da salınım yapar ve nötrinolarla aynı şekilde salınır mı? İlk soruya verilen cevap evet, diğerine cevap ise bilinmemektedir.

Bunu biraz daha tam olarak ele alalım, fakat basit bir şekilde: Sadece iki nötrino türü olduğunu düşünün - muon ve elektron. Ayrıca, tamamen muon tipi nötrinoların bir demetinin olduğunu varsayalım. Nötrinolar belirli bir hızda salınım yaparlar ve ışık hızına yakın hareket ettikleri için, oluşturuldukları yerden bir mesafe işlevi olarak salınırlar. Böylece, saf muon nötrinoların bir ışını, bir mesafede muon ve elektron tiplerinin bir karışımı gibi görünecek, sonra başka bir mesafede tamamen elektron tiplerine ve daha sonra yalnızca muon'a dönecektir. Antimadde nötrinoları da aynı şeyi yapar.

Bununla birlikte, eğer madde ve antimadde nötrinoları biraz farklı hızlarda salınım yaparsa, saf muon nötrinoların veya muon antineutrinos demetinin oluşturulduğu noktadan sabit bir mesafede olsaydınız, o zaman göreceğiniz nötrino olgusunda beklersiniz. Muon ve elektron nötrinoların bir karışımı, ama antimadde nötrino durumunda, antimatter muon ve elektron nötrinoların farklı bir karışımını göreceksiniz. Gerçek durum üç tip nötrino ve salınımın ışın enerjisine bağlı olması gerçeğiyle karmaşıktır, ancak bunlar büyük fikirlerdir.

Nötrinolar ve antineutrinoslar tarafından farklı salınım frekanslarının gözlemlenmesi, evrenin maddeden oluştuğunu anlamak için önemli bir adım olacaktır. Hikayenin tamamı değil, çünkü yeni fenomenlerin de tutması gerekiyor, ama evrende neden daha fazla madde olduğunu açıklamak için madde ve antimadde nötrinoları arasındaki farkın olması gerekiyor. [Dünya'nın Yüzeyinin Altında Keşfedilecek Gizemli Parçacıklar]

Nötrino etkileşimlerini tanımlayan mevcut hakim teoride, nötrinoların ve antineutrinosun farklı şekilde salınım olasılığına duyarlı bir değişken vardır. Bu değişken sıfır ise, iki tip parçacık aynı oranlarda salınım yapar; eğer bu değişken sıfırdan farklıysa, iki parçacık tipi farklı olarak salınım yapar.

T2K bu değişkeni ölçtüğünde, nötrinoların ve antineutrinosun aynı şekilde salındığı hipoteziyle tutarsız olduğunu bulmuşlardır. Biraz daha teknik olarak, bu değişken için bir dizi olası değer belirlediler. Bu değişkenin gerçek değerinin o aralığın içinde olduğu ve yüzde 5'inin gerçek değişkenin bu aralığın dışında olduğu ihtimalinin yüzde 95'i var. "Fark yok" hipotezi yüzde 95 aralığının dışında.

Daha basit bir ifadeyle, mevcut ölçüm, kesin bir iddiada bulunma düzeyine yükselmemekle birlikte, nötrinolar ve antimadde nötrinolarının farklı olarak salındığını düşündürmektedir. Aslında, eleştirmenler, bu düzeydeki istatistiksel anlamlılık ölçümlerinin çok, çok kuşkucu bir şekilde görülmesi gerektiğine işaret etmektedir. Ama kesinlikle muazzam bir şekilde provokatif bir ilk sonuçtur ve dünyadaki bilimsel topluluk, gelişmiş ve daha kesin çalışmaların görülmesiyle son derece ilgilenmektedir.

T2K deneyi, kesin bir ölçüm yapmak umuduyla ek veriler kaydetmeye devam edecektir, ancak bu şehirdeki tek oyun değildir. Chicago'nun dışında bulunan Fermilab'da, NOVA denen benzer bir deney, T2K'yi yumrukla dövmeyi ümit ederek hem Minnesota hem de antimadde nötinolarını kuzey Minnesota'ya çekiyor. Ve geleceğe daha çok baktığımızda, Fermilab bu önemli fenomeni incelemek için çok üstün yeteneklere sahip olacak olan DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) adlı amiral gemisi deneyi olacak.

T2K sonucu kesin değil ve dikkatli olunca da, bu kesinlikle tetalize oluyor. Evrenimizin neden kayda değer bir antimadde sahip olmadığı sorusunun büyüklüğü göz önüne alındığında, dünyanın bilimsel topluluğu daha fazla güncellemeyi bekliyor.

Aslen Canlı Bilim'de yayınlandı.

Don Lincoln, Fermilab'da bir fizik araştırmacısıdır. “Büyük Hadron Çarpıştırıcısı: Higgs Boson'un Olağanüstü Hikayesi ve Zihnini Darbe Edecek Diğer Şeyler” nin yazarıdır (Johns Hopkins University Press, 2014) ve bir dizi fen eğitim videosu üretmektedir.. Onu Facebook'ta takip et. Bu yorumda dile getirilen görüşler onun.

Don Lincoln, bu makaleyi WordsSideKick.com'ın Uzman Sesleri: Op-Ed & Insights'a katkıda bulundu.


Video Takviyesi: .




Araştırma


Benzin Nasıl Çalışır?
Benzin Nasıl Çalışır?

Cecilia Helena Payne-Gaposchkin
Cecilia Helena Payne-Gaposchkin

Bilim Haberleri


Stephen Hawking Doktora Tezi, Multimillion-Dolar Açık Artırmada Tekerlekli Sandalye Satışı
Stephen Hawking Doktora Tezi, Multimillion-Dolar Açık Artırmada Tekerlekli Sandalye Satışı

Dinozorları Öldüren Asteroit Etkisi: Yeni Kanıt
Dinozorları Öldüren Asteroit Etkisi: Yeni Kanıt

Muhafazakârlar Ve Liberaller Gözden-Göze Anlamsız Görmez
Muhafazakârlar Ve Liberaller Gözden-Göze Anlamsız Görmez

Güneş Işınları Hayat Açıklığı Kesebilir
Güneş Işınları Hayat Açıklığı Kesebilir

Toplam Güneş Tutulması 2017: Bilmeniz Gereken Her Şey
Toplam Güneş Tutulması 2017: Bilmeniz Gereken Her Şey


TR.WordsSideKick.com
Her Hakkı Saklıdır!
Herhangi Bir Malzemenin Çoğaltılabilir Sadece Siteye Aktif Linki Prostanovkoy TR.WordsSideKick.com

© 2005–2019 TR.WordsSideKick.com