Skip to content Skip to navigation

Kayıp Antimadde Sorusunun Cevabı Nötrinolar mı?

Dr. Mahir E. Ocak
22/05/2020 - 16:20

Uluslararası bir araştırma grubu, nötrinoların ve antinötrinoların birbirlerine dönüşme süreçleri arasında belirgin farklar tespit etti. Bu farkların, neden evrendeki madde miktarının antimadde miktarından çok daha fazla olduğunu açıklayabilecek kadar büyük olduğu belirtiliyor.

Günlük hayattan aşina olduğumuz sıradan maddeyi oluşturan proton, nötron ve elektron gibi parçacıkların hepsinin birer antiparçacığı da vardır. Sıradan parçacıklar ve antiparçacıklar aynı kütleye sahiptir ancak elektrik ve diğer fiziksel yükleri zıt işaretlidir. Örneğin elektronun antiparçacığı pozitron olarak adlandırılır. Elektron ve pozitronun kütleleri aynıdır. Ancak elektron -1, pozitronsa +1 elektrik yüküne sahiptir.

Sıradan parçacıklar ve antiparçacıklar etkileştiklerinde birbirlerini yok ederek enerjiye dönüşür. Örneğin proton ve antiproton etkileştiğinde yok olur. Parçacıkların sahip olduğu tüm kütle enerjisi E=mc2 eşitliğine uygun olarak enerjiye dönüşür ve bir foton tarafından ortamdan uzaklaştırılır. Benzer biçimde yüksek enerjili fotonlar da E=mc2 eşitliğine uygun biçimde parçacık-antiparçacık çiftlerini oluşturabilir.

Yüksek enerjili fotonlar madde ve antimadde çiftleri oluşturabilir (altta). Bir foton, elektron ve pozitron üretirken aynı zamanda bir elektronu da harekete geçiriyor (üstte).

Sıradan parçacıkların bir araya gelerek sıradan maddeyi oluşturmasına benzer biçimde, antiparçacıklar da bir araya gelerek antimaddeyi oluşturabilir. Ancak bugün evreni gözlemlediğimizde neredeyse tamamen maddeden oluştuğunu, antimadde miktarınınsa çok az olduğunu görürüz. Bu ilk bakışta beklenmeyen bir durumdur. Çünkü Büyük Patlama sırasında eşit miktarda madde ve antimadde oluşmuş olmalıdır. Peki öyleyse neden madde ve antimadde zamanla birbirini yok etmedi? Nasıl oldu da antimadde büyük oranda yok olurken madde var olmaya devam etti? Sıradan parçacıklar ve antiparçacıkların uyduğu fizik yasaları arasında, bu durumun ortaya çıkmasına yol açabilecek hangi farklar olabilir?

Neden evrendeki madde miktarının antimadde miktarından fazla olduğuyla ilgili bugüne kadar çeşitli görüşler öne sürülmüştü. Ancak hiçbiri tam olarak gözlemsel ve deneysel verileri açıklayamıyordu. Uluslararası bir araştırma grubu tarafından yakın zamanlarda Nature’da yayımlanan bir makaleye göreyse sorunun cevabı nötrinolar ve antinötrinoların fiziksel davranışları arasındaki farklarda gizli olabilir.

Nötrinolar, leptonlar olarak adlandırılan temel parçacıklardandır. En bilinen örneği elektron olan bu parçacıkların “üç nesli” vardır. Her bir nesilde elektrik yükü -1 olan bir temel parçacık ve çeşitli fiziksel etkileşimlerde bu parçacıkla beraber yer alan bir nötrino bulunur. Bu üç nesildeki parçacıklar sırasıyla şunlardır: elektron ve elektron nötrinosu, müon ve müon nötrinosu, tau ve tau nötrinosu. Nötrinolar, diğer parçacıklarla çok az etkileşir. Öyle ki Güneş’ten yayılan 50 trilyon nötrino siz farkında olmadan her saniye vücudunuzun içinden geçip gider.

Farklı tür nötrinolar zaman içinde birbirlerine dönüşebilir. Aynı durum antinötrinolar için de geçerlidir. Eğer doğa yasaları madde ve antimadde parçacıkları için tamamen simetrikse, nötrinolar ve antinötrinolar arasındaki bu dönüşüm süreçlerinin de benzer olmasını beklersiniz. Ancak yakın zamanlarda yayımlanan sonuçlar bu süreçlerde belirgin farklar olduğunu söylüyor.

Çalışmaya imza atan araştırmacılar T2K çalışma grubu adı altında faaliyet gösteriyorlar. Müon nötrinolarının elektron nötrinolarına dönüştüğünü gösteren ilk deneysel çalışmalar da yine bu grup tarafından 2013 yılında yapılmıştı.

Süper-Kamiokande dedektöründe nötrinolar kaydedilirken ortaya ışık çıkıyor.

Yaptıkları son çalışmada araştırmacılar, Japonya’nın Tokai kentindeki J-PARC tesisinden 295 kilometre uzaklıktaki Süper-Kamiokande dedektörüne doğru müon nötrinolarını ve müon antinötrinolarını ateşlemişler. Daha sonra dedektöre ulaşan elektron nötrinoları ve elektron antinötrinolarının sayısını tespit etmişler. Eğer nötrinoların ve antinötrinoların birbirlerine dönüşme süreçleri tamamen simetrik olsaydı elektron nötrinolarına ve antinötrinolarına dönüşen müon nötrinosu ve antinötrinosu sayısının aynı olması beklenirdi. Ancak araştırmacılar dedektöre ulaşan elektron nötrinoları ve antinötrinoları arasında belirgin bir fark tespit etmişler. Araştırma ekibinin üyelerinden Dr. Patrick Dunne, yapılan keşfin kendi başına zaten önemli bir bilimsel gelişme olduğunu ancak daha da önemlisi gözlemlenen farkın neden evrenin büyük ölçüde maddeden oluştuğunu açıklayabilecek kadar da büyük olduğunu belirtiyor.

 

İlgili İçerikler

Gökbilim ve Uzay

Uluslararası Uzay İstasyonu’nda yapılan çalışmalar sonucunda mezosfer deliklerini aydınlatan yeni bir tür “kutup ışığı” keşfedildi.

Gökbilim ve Uzay

Kaliforniya Teknoloji Enstitüsünde çalışan bir grup araştırmacı da 2012 yılında tamamlanan Rossi X-Işını Zamanlama Kâşifi (RXTE) görevi sırasında toplanan verilerde karadelikler tarafından hareket yönü tersine çevrilen ışık ışınlarının izlerine rastlamışlar. 

Gökbilim ve Uzay

Son günlerde gökyüzünde ip gibi dizilmiş parlak noktaların geçişine tanık olmuş olabilirsiniz. Bu durumun nedeni, fütüristik projeleriyle bildiğimiz Elon Musk’ın sahip olduğu SpaceX şirketi tarafından geliştirilen Starlink projesi.

Gökbilim ve Uzay

Mayıs ayında Merkür ve Venüs’ü gün batımından sonra; Mars, Satürn ve Jüpiter’i ise gün doğumundan sonra gökyüzünde görebilirsiniz.

Gökbilim ve Uzay

TÜBİTAK tarafından düzenlenen canlı bilim söyleşilerinin dördüncüsü, 7 Mayıs 2020 tarihinde saat 17.00’de TÜBİTAK Bilim Genç YouTube kanalında canlı olarak yayınlanacak. 

Gökbilim ve Uzay

Güneş panellerinden yansıyan ışıklar sayesinde uyduları geceleri gökyüzünde rahatça görmek mümkün. Uydulardan yansıyan bu ışık, ışığa duyarlı gözlem aletleri tarafından da algılanıyor ve bu durum bazen verilerde bozulmalara sebep olabiliyor.

Gökbilim ve Uzay

Dünya’dan Mars’a gitmek için neden belirli zamanlar daha uygun diye merak etmiş miydiniz?

Gökbilim ve Uzay

Bu soruyu cevaplayabilmek için ilk olarak ısının nasıl yayıldığını anlamamız gerekir. Isı ışıma, iletim ve konveksiyon olmak üzere üç yolla yayılır.

Gökbilim ve Uzay

Bütün dünyada hayatı etkileyen yeni tip koronavirüs salgını uzay çalışmalarını da olumsuz etkiledi. Birçok ülkede okullar kapanınca anne ve babalar da çocuklara bakmak üzere işi bırakmak ya da yavaşlatmak durumunda kaldı.

Gökbilim ve Uzay

Evrendeki toplam madde miktarının %85’ini karanlık madde oluşturur. Karanlık madde ışıkla etkileşmediği için doğrudan görülemez.