CERN’de Tesadüfi Bir Keşif: Parçacık Fiziğinde Yeni Bir Rekor
Bilim dünyası, bazen planlanmamış deneylerin dahi çığır açan sonuçlar doğurabildiğine bir kez daha tanıklık etti. Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi’nde (CERN) gerçekleştirilen LHCb deneyi esnasında, son derece nadir bir parçacık tepkimesi gözlemlendi. Bu tepkime, Σ⁺ (sigma artı) olarak adlandırılan kararsız bir baryonun, her 100 milyon bozunumda yalnızca bir kez meydana gelen özel bir bozunumuydu. Bir proton, bir müon ve bir antimüon olmak üzere üç farklı parçacık üreten bu süreç, bugüne dek kaydedilen en nadir baryon bozunumu olarak bilim tarihine geçti.
Standart Modelin Sınırlarında: Baryonlar ve Nadir Bozunmalar
Atom çekirdeğini oluşturan proton ve nötron gibi parçacıklar, üç kuarktan meydana gelen baryonlar sınıfında yer alır. Ancak, daha kararsız kuark türlerinden oluşan ve daha az bilinen baryonlar da mevcuttur. Bu kararsız parçacıklar, zamanla bozunarak farklı parçacıklara dönüşme eğilimindedir. Yeni gözlemlenen bu olayda, Σ⁺ parçacığı bir proton, bir müon ve bir antimüona dönüşmektedir. Bu dönüşüm o kadar nadirdir ki, her 100 milyon Σ⁺ üretiminden sadece birinde gerçekleşir.
LHCb Deneyinde Beklenmedik Sonuç: Ne Arandı, Ne Bulundu?
LHCb deneyinin temel amacı, evrende maddenin neden antimaddeye karşı daha baskın olduğunu anlamaktı. Fakat Σ⁺ parçacığının, diğer birçok kararsız parçacığa kıyasla birkaç metre daha uzun süre “yaşaması”, bu ender olayın tespit edilmesini mümkün kıldı. Gerçekleştirilen deneylerde 100 trilyon Σ⁺ üretimi arasında yalnızca 237 adet bu özel bozunum türü kaydedilebildi.
Bir Zamanlar Yeni Fizik Umudu Olan Süreç Standart Modeli Doğruladı
Bu özel bozunum, ilk olarak Fermilab’da gözlemlendiğinde, bilim insanları sürecin araya giren bilinmeyen yeni bir parçacık aracılığıyla gerçekleştiğini düşünmüştü. Ancak, LHCb’den elde edilen yeni ve daha kesin veriler, bu fikri çürüttü. Veriler, bozunumun doğrudan üç parçacıkla meydana geldiğini ve fizikçilerin evreni anlamak için kullandığı “standart model” ile tam bir uyum içinde olduğunu ortaya koydu. Bu sonuç, yeni fizik teorileri peşindeki araştırmacılar için bir hayal kırıklığı olsa da, mevcut modelin ne kadar sağlam olduğunu göstermesi açısından büyük bir önem taşımaktadır.