Kara Madde ağı (temsili)
(Kaynak: Getty Images; scientificamercan.com)
Scientificamerican.com’da, Daniel Garisto tarafından, 9 Haziran 2020’de yayımlanan bir haberde, yeni jenerasyon Kara Madde dedektörleriyle, devrimsel bir keşfin yapılmış olabileceği duyuruldu.
Birkaç on yıl süren araştırmalardan sonra, bilim insanları Kara Maddeyi oluşturduğuna inanılan atomaltı parçacığın varlığını büyük ölçüde kabul etse de, bu parçacığın yapısı hakkında bir bilgiye henüz ulaşılamadı.
Fizikçiler, birkaç onyıl süren araştırmalarında, Kara Maddeyi oluşturan parçacığın, ağır ve zayıf olarak etkileşen, büyük bir parçacık (WIMPS) olması gerektiğini öngördüler; bunun, laboratuvar ortamında belirlenebileceğini düşündüler.
Yıllarca süren araştırmalardan sonra, WIMP’lerin izine rastlanamaması sebebiyle, araştırmacılar araştırma kapsamını genişlettiler.
Bu yıl başında bazı araştırmacılar, Kara Madde tarafından üretilen ‘plasmon’ların (elektronların bir madde içinde kümeleşmiş olarak hareket etmesi) dedektörler tarafından belirlenebileceğini ileri sürdü.
Bu konuda ilk araştırma, bir grup araştırmacı tarafından Fermilab’da (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, University of Illinois, Urbana-Champaign; University of Chicago) gerçekleştirildi.
Bu araştırmacılar, düşük-kütleli Kara Madde’nin, bazı dedektörlerin halen belirlemekte olduğu, ‘plasmon’ları üretiyor olabileceğini ileri sürdüler.
Fizikçiler Tongyan Lin ve Jonathan Kozaczuk (University of California, San Diego; ABD), düşük-kütleli Kara Madde’nin bir dedektörde ‘plasmon’ları nasıl oluşturabileceğini hesapladı.
Parçacık fizikçileri ve astrofizikçiler, düşük-kütleli Kara Madde’nin belirlenmesinin nasıl mümkün olabileceği hususunda, on yılı aşan bir süreden beri, kafa yormaktaydı. Ancak, bıraktığı iz (signture) açısından kimyacılara ve malzeme bilimcilerine daha tanıdık olan ‘plasmon’ların araştırılması düşünülmemişti.
Bu araştırma bulgularının önemli olduğunu söyleyen Yonit Hochberg gibi teorik fizikçilerin (Hebrew University, Jerusalem) yanında, bu araştırma sonunçlarından fazla heyecanlanmayan Kathryn Zurek (California Institute of Technology) gibi Kara Madde fizikçileri de mevcut.
Bu araştırma grubundan Noah Kurinsky (Fermilab and the Kavli Institute for Cosmological Physics) ise, bu tartışmaların yapılan araştırmaya olumlu katkıda bulunduğunu söylüyor.
Kara Madde belirleme araştırmalarının başlangıcı 1985’e kadar uzanmakta. Bu araştırmaların temeli, Kara Madde parçacığının, bir dedektörde, bilinen bir madde parçacığına (olası) çarpması sonunda açığa çıkacak (olası) elektron veya fotonun belirlenmesi prensibine dayanmakta.
Fizikçiler, ‘plasmon’ların, grup halindeki elektronlar olduğunu ve parçacık çarpışmalarında, belirgin bir titreşim (woble) hareketi yaptıklarını söylüyor. Bir atom çekirdeği grubu titreştiğinde, bunların birlikte yaptıkları ‘uyarılma hareketi’ne (excitation) ‘phonon’ adı verilmekte. Bu hareketi astrofizikçilerin ve Kara Madde araştırmacılarının aşina oldukları bir davranış.
Araştırmacılar, ‘düşük-kütleli Kara Maddenin elektron ve foton üretimine kıyasla, onbindebir oranında ‘plasmon’ ürettiğini hesapladı. Fizikçiler, bu seyrek ortaya çıkışın araştırmacılar için yeterli bir oran olduğunu söylüyor.
Daha önceleri sıvı Xenon kullanılarak gerçekleştirilen deneyler artık daha küçük ve katı madde kullanan, daha gelişmiş, EDELWEISS III, SENSEI ve CRESST-III gibi dedektörlerle yapılabilmekte.
Kara Madde deneylerinde ortaya çıkan (beklenenden fazla orandaki) düşük-enerjiye dikkat eden araştırmacılar, bunun kaynağının Kara Madde olabileceğini düşündüler. Bunlardan biri olan Lin, ‘plasmon’ hesaplamaları yaptı.
Araştırmacılar Kara Maddenin izini heyecanla sürmekte…!
Yararlanılan Kaynaklar:
