Temel parçacıkların, örneğin W ve Z bozonlarının kütlelerinin, gizli boyutların bükülmüş geometrisinden kaynaklanabileceği yeni bir teorik makalede ortaya kondu. Bu çalışma, parçacık kütlelerinin kaynağı olarak Higgs alanına bir alternatif sunarak, Higgs alanının kendisinin nasıl ortaya çıkmış olabileceğini anlamak için yeni bir araç ve parçacık fiziğinin Standart Modeli'ndeki bazı açıklanamayan boşlukları gidermeye yönelik olası bir yol sunuyor.
Teorik fizikçi Richard Pinčák'ın (Slovak Bilimler Akademisi) açıklamasına göre, "Bizim modelimizde madde, harici bir alandan değil, geometrinin kendi direncinden ortaya çıkıyor."
Higgs alanı ilk olarak 1960'larda temel parçacıkların neden kütleye sahip olduğunu açıklamak amacıyla öne sürülmüştü. Bu, parçacık fiziği için tutarlı bir model oluşturma çabalarını sekteye uğratan büyük bir sorundu. Günümüzde güvendiğimiz Standart Modeli'ni inşa edebilmemiz, kısmen Higgs alanına dayanıyordu.
Higgs alanının çalışma prensibini şöyle hayal edebiliriz: Evrenin görünmez, yapışkan bir sıvı ile dolu olduğunu düşünün. Evrende hareket eden her parçacık bu sıvıdan da geçiyor ve her parçacık bu sıvı ile hafifçe farklı etkileşimler kuruyor. Sıvı içinde çamurda yürüyen bir parçacık gibi güçlü etkileşim kuran parçacıklar, W ve Z bozonları gibi "ağır" davranır. Neredeyse hiç etkileşim kurmayanlar ise elektronlar gibi "hafif"tir. Fotonlar ise hiç etkileşim kurmaz. Bu etkileşime Higgs mekanizması denir ve parçacık kütlelerini oldukça zarif bir şekilde açıklar.
Higgs alanının gerçek olduğunu biliyoruz çünkü onun kuantum dalgalanması olan Higgs bozonu, 2012'de Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda nihayet ve oldukça güvenilir bir şekilde keşfedildi. Ancak bu, Higgs mekanizmasının hikayenin tamamı olduğu anlamına gelmez. Örneğin, Higgs alanının neden o özelliklere sahip olduğunu hala bilmiyoruz. Ayrıca Higgs çözümü, karanlık maddeyi veya karanlık enerjiyi ya da Higgs alanının neden var olduğunu da açıklamaz.
Bir yerlerde bilgi eksikliği var ve Pinčák ile meslektaşları, G2 manifold olarak adlandırılan yedi boyutlu bir uzay üzerine yaptıkları çalışmaya göre, bazı ipuçlarının gizli geometride yatabileceğine inanıyor. Bir manifold, herhangi bir 'şekil' için kullanılan genel bir terimdir ve kıvrımlara, katlanmalara veya bükülmelere sahip olabilir. Fizikçiler genellikle manifoldları uzay-zamanın geometrisini veya sicim teorisi gibi teorilerde önerilen gizli ekstra boyutları tanımlamak için kullanırlar.
Bu uzaylar, günlük yaşamımızdaki yukarı-aşağı, sol-sağ ve ileri-geri yönlerinden daha fazla yöne sahip olabilir. Bazı manifoldlar tam yedi bağımsız yön gerektirir. Belirli bir yedi boyutlu yapıya sahip, çok sıkı bir şekilde kısıtlanmış bir şekilde düzenlenmiş bir manifold, G2 manifold olarak bilinir.
Araştırmacılar, bir G2 manifoldunun zamanla nasıl değiştiğini modellemelerine olanak tanıyan G2-Ricci akışı adında yeni bir denklem geliştirdiler.
Pinčák, "Organik sistemlerde olduğu gibi, DNA'nın bükülmesi veya amino asitlerin eliliği gibi, bu ekstra boyutlu yapılar burulma, yani bir tür içsel bükülme özelliğine sahip olabilir." diye açıklıyor.
"Onları zamanla evrildiğimizde, soliton adı verilen kararlı konfigürasyonlara yerleşebildiklerini görüyoruz. Bu solitonlar, kendiliğinden simetri kırılması gibi olguların tamamen geometrik bir açıklamasını sağlayabilir."
Bir soliton, şeklini sonsuza dek koruyabilen tek, kendi kendini sürdüren bir dalga gibidir. Araştırmacılar, G2 manifoldlarının bu tür kararlı bir konfigürasyona rahatladığını ve bu konfigürasyonda W ve Z bozonlarına işlenen, Higgs mekanizması ile aynı kütle kazandıran etkiyi üreten bir bükülme, yani burulma olduğunu buldular.
Sonuçlar ayrıca, Evren'in hızlanan genişlemesinin, bir G2 manifoldunun burulmasının verebileceği eğrilikle bağlantılı olabileceğini de ihtiyatlı bir şekilde öne sürüyor. Ve eğer bu burulma bir alan gibi davranırsa, Higgs alanının Higgs bozonunu ortaya çıkarması gibi, parçacıklar oluşturmalıdır.
Araştırmacılar bu varsayımsal parçacığa Torstone adını verdiler ve böyle bir parçacığın nasıl davranması gerektiğini tanımladılar.
Eğer Torstone mevcutsa, parçacık çarpıştırıcı anomalilerinde, kozmik mikrodalga arka planındaki garip aksaklıklarda ve hatta kütleçekimsel dalga aksaklıklarında tespit edilebilir olabilir. Varlığı kanıtlanmaktan uzaktır, ancak eğer burulma alanı mevcutsa, artık nerede bakmaya başlayacağımızı biliyoruz.
Bunlar oldukça vahşi ve kafa karıştırıcı şeyler, ancak Higgs alanı da zamanında öyleydi ve kanıtlanması neredeyse 50 yıl sürdü. Umarım, olası G2 manifoldları hakkındaki cevaplar için bu kadar uzun süre beklemeyiz, ancak şu ana kadar bu yaklaşım bazı acil sorulara çözümler sunma vaadinde bulunuyor.
Pinčák, "Doğa genellikle basit çözümleri tercih eder." diyor.
"Belki de W ve Z bozonlarının kütleleri meşhur Higgs alanından değil, doğrudan yedi boyutlu uzayın geometrisinden gelir."
Araştırma, Nuclear Physics B dergisinde yayınlandı.
