Dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) önemli bir geliştirmeyle gücüne güç katmaya hazırlanıyor.
İsviçre-Fransa sınırındaki CERN laboratuvarında bulunan LHC, on yılı aşkın bir süre önce iki temel hedefle inşa edilmişti. Birincisi, parçacık fiziğinin Standart Modeli'nin temel taşı olan ve 1960'larda varlığı öngörülen Higgs bozonunun varlığını kanıtlamaktı. İkincisi ise, Standart Model'in ötesindeki fizik teorilerine kapı aralayabilecek yeni parçacıkları, özellikle de rakip teorileri doğrulayabilecek olanları bulmaktı.
LHC, 2012 yılında CERN bilim insanları tarafından varlığı doğrulanan Higgs bozonu konusunda büyük bir başarıya imza atsa da, yeni parçacıklar keşfetme konusunda henüz beklenen sonucu veremedi. On yılı aşkın süredir devam eden arayışlara rağmen, çarpıştırıcı Standart Model'in ötesinde bir fiziğe işaret eden hiçbir ize rastlamadı.
Yeni parçacıklar bulamamak tamamen kötü bir durum değil. Sürekli elde edilen negatif sonuçlar, birçok alternatif modelin yanlışlanmasını sağladı. Bu da bilim insanlarının en azından hangi fikirlerin geçerli olmadığını ve üzerinde çalışmaya değmeyeceğini bilmelerine olanak tanıdı. Ancak pozitif sonuçların eksikliği, modern parçacık fiziğini bir belirsizlik içinde bıraktı ve hangi hipotetik fikirlerin hala takip edilmeye değer olduğu konusunda çok az ipucu verdi.
LHC, atom altı parçacıkları görme konusundaki muazzam gücüne rağmen bir kör noktaya sahip. Çarpıştırıcı, özellikle elektrik yükü olan ve çok kısa ömürlü olmayan belirli varsayımsal parçacıklar düşünülerek tasarlanmıştı. Ancak 'uzun ömürlü nötr parçacıklar' olarak bilinen bir hipotetik parçacık sınıfı, LHC'nin iki ana dedektöründen fark edilmeden kaçabiliyor. Yani dev makine her gün yeni fiziksel olgular ortaya çıkarıyor olabilir, ancak bu parçacıklar şimdiye kadar tespit edilemiyordu.
Bu durum, LHC'nin ilk tasarımcılarının gözünden kaçmadı. Çarpıştırıcının faaliyete geçmesinden kısa bir süre sonra, bir ekip uzun ömürlü parçacıkları aramak için ek bir dedektör tasarlamak üzere bir araya geldi. Adını uzun ömrü simgeleyen bir karakterden alan ve 'Ultra Kararlı Nötr Parçacıklar için Devasa Zamanlama Hodoskopu' (MAssive Timing Hodoscope for Ultra-Stable neutraL pArticles) anlamına gelen MATHUSLA adlı bu dedektör, projede yer alan 30'dan fazla bilim insanının yakın zamanda yayınladığı bir rapora göre son tasarım aşamasında.
Eğer finansman planlandığı gibi ilerlerse, ekibin bu yıl inşaata başlamayı umduğu belirtiliyor.
MATHUSLA Uyanıyor
MATHUSLA, 40 metre genişliğinde, içi sadece hava ile dolu dev bir odadan oluşacak ve etrafı dedektör sıralarıyla çevrelenecek. Ana çarpıştırıcı hattından yaklaşık 100 metre uzağa yerleştirilecek ve aradaki boşluk toprak ve kaya ile doldurulacak.
Parçacık fiziğinde 'uzun ömürlü' göreceli bir terimdir. Bu bağlamda, birçok varsayımsal parçacığın ömrü birkaç yüz nanosaniye civarındadır – bu süre, LHC'de şu anda incelenen parçacıkların büyük çoğunluğunun ömrüne kıyasla bir sonsuzluktur.
Eğer MATHUSLA beklendiği gibi çalışırsa, bu ek dedektör, uzun ömürlü parçacıklardan birinin ana odaya girmesini bekleyecek. Parçacık burada başka parçacıklardan oluşan bir sağanağa dönüşerek bozunacak ve dedektör sıraları bu parçacıkların karakteristik parlamalarını tespit etmeye çalışacak.
Uzun ömürlü parçacıklar, fizikçilere Higgs bozonunun detaylı doğası, Higgs'in olası yoldaşları ve kütleçekim kuvvetinin neden bu kadar zayıf olduğuna dair açıklamalar hakkında değerli bilgiler sunabilir. Hatta evrendeki tüm maddenin yaklaşık %85'ini oluşturduğu tahmin edilen ancak bilim tarafından büyük ölçüde bilinmeyen gizemli madde olan karanlık maddenin kimliğini ortaya çıkarmaya bile yardımcı olabilirler.
Potansiyel olarak bu kadar heyecan verici sonuçlar ufukta görünürken, umalım ki MATHUSLA'nın inşası için 900 yıl beklemek zorunda kalmayız.
