CERN’de 125 GeV Kütleli Yeni Bir Parçacık Gözlendi

Neden maddenin kütlesi neden var?“.. İnsanoğlu maddeyi neyin oluşturduğu konusunda molekülden atoma, atomdan elektrona giderek daha küçük parçalara doğru inen keşiflerine bir yenisini ekledi. CERN’de çalışan fizikçiler, yeni bir atomaltı parçacık keşfettiklerini duyurdular. Biliminsanları bu keşfin, Higgs bozonu (Tanrı parçaçığı) adı altında varlığını kuram çerçevesinde on yıllardır tahmin ettikleri; ama bir türlü kanıtlayamadıkları parçacık olduğunu düşünüyor. Higgs bozonu, atomlara kütlesini veren parçacık. Fizikçiler, Tanrı Parçacığı’nın, Büyük Patlama’da (Big Bang) saniyenin trilyonda birinden bile daha kısa bir süre belirdiğini ve ardından da diğer parçacıklara dönüştüğünü düşünüyor.

CERN’den yapılan açıklamaya göre, Higgs bozonunun varlığına işaret eden “güçlü ve sağlam” bulgulara ulaşıldı. Araştırmayı yürüten ekip, deney sırasında 125,3 gigaelektrronvolt (GeV)[1], yani her bir atomun içindeki protondan yaklaşık 133 kere daha ağır bir parçacığa rastladığını bildirdi.

Ben hayattayken bunun olmasına şaşırdım. Ben hayatteyken bunun gerçekleşeceğine dair hiçbir fikrim yoktu yani başlangıçta, 40 yıldan uzun bir süre önce. Çünkü insanların bunu nerede arayacaklarına dair hiçbir fikirleri yoktu.
—Peter Ware Higgs

Unutulmamalı ki bu küçük keşif, evrenin işleyişini anlamaya giden yolda çok ufak bir adım. Biliminsanları bu gelişmenin ancak evrenin görülebilir yüzde dörtlük (%4) kısımını açıklayabileceğini söylüyor. Galaksileri (gökadaları) açıklanamayan bir hızla birbirinden uzağa iten karanlık madde ya da karanlık enerji hala gizemini koruyor.

Resmî açıklamanın resmî Türkçe çevirisinin öz bölümü aşağıda.. Çevirinin hepsini okumak için tıklayın!

4 Temmuz 2012, CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki (BHÇ) CMS deneyi araştırmacıları, CERN’de ve Melbourne’daki “ICHEP 2012” konferansında düzenlenen ortak bir seminerde, Haziran 2012 tarihine kadar elde edilen veriler ile standart model (SM) Higgs bozonunun aranmasında en son ulaşılan sonuçları sundular.

CMS yaklaşık 125 GeV kütlesinde, beklenen fon olaylarının beş standart sapma (5 sigma)[2] kadar üzerinde olay fazlalığı gözlemektedir. Beklenen fon olaylarının gözlenen bu veya daha büyük bir fazlalığı tesadüfen oluşturma olasılığı yaklaşık üç milyonda birdir. En kuvvetli kanıt kütle çözünürlüğü en iyi olan iki bozunum şeklinde gözlenmektedir; ilki iki fotona bozunma şekli, ikincisi ise iki çift yüklü leptona bozunma (elektronlar veya müonlar) şeklidir. Bu fazlalığı, kütlesi 125 GeV civarında olan, daha önce gözlenmemiş bir parçacığın üretilmesi olarak yorumluyoruz..

CMS verileri SM Higgs bozonunun 110-122.5 GeV ve 127-600 GeV aralıklarında bulunmasını %95 güven aralığı[3] ile dışlamaktadır − daha düşük kütleler CERN’deki LEP çarpıştırıcısında aynı güven aralığı ile zaten dışlanmıştır.

Değişik arama kanallarında bulunan sonuçlar, istatistiksel ve sistematik belirsizlik sınırları içinde, SM Higgs bozonu için olan beklentilerle uyum içindedir. Bununla birlikte, bu yeni parçacığın SM Higgs bozonunun bütün özelliklerine sahip olup olmadığına veya bazı özelliklerin uyuşmayıp standart modelin ötesinde yeni fiziğe işaret edip etmediğine karar vermek için daha fazla veri gerekmektedir.

BHÇ inanılmaz bir hızla yeni veriler sağlamaya devam etmektedir. 2012’nin sonuna kadar CMS şu andaki toplam verilerini üç katının üstüne çıkarmayı ümit etmektedir. Bu veriler, CMS’nin bu yeni gözlenen parçacığın doğasını daha iyi açıklığa kavuşturmasını sağlayacaktır. Bunlar aynı zamanda CMS’nin daha pek çok yeni fizik olaylarını arayıp bulmada ulaşacağı kapsamı genişletecektir.


CMS dedektörünün 2012’deki 8 TeV’lik bir proton-proton kütle merkezi enerjisinde kaydettiği bir olay. Olay, SM Higgs bozonunun bir çift fotona (kesikli sarı çizgiler ve yeşil kuleler) bozunumundan beklenen karakteristikleri göstermektedir. Olaya, bilinen standart model fon süreçlerinden birisi de yol açabilir.


İzleyemeyenler için http://vimeo.com/41038445

Dipnotlar
[1] Elektron volt (eV) bir enerji birimidir. GeV, 1.000.000.000 eV’tur. Kütle ve enerjinin çoğu zaman aynı bağlamda kullanıldığı parçacık fiziğinde kütle birimi olarak eV/c2’yi kullanmak adettendir (E = mc2’den, burada c ışığın boşluktaki hızıdır). Daha yaygın olarak c’nin 1 olarak alındığı (dolayısıyla E = m) doğal birimler kullanıldığında eV bir kütle birimi olur.

[2] Standart sapma, eldeki verilerin ortalama değer etrafında nasıl dağıldığının bir ölçümüdür. Verilerin bir hipoteze (varsayıma) göre beklenen sonuçtan ne kadar farklı olduğunun bir ölçüsü olarak da kullanılır. Fizikçiler bu değeri ‘sigma” birimi cinsinden verirler. Sigma değeri ne kadar büyük ise veri o hipotez ile o kadar uyumsuzdur. Tipik olarak, bir keşif ne kadar beklenmez ise, fizikçiler, ikna olmak için daha büyük sigma sapmaları göstermesini ister.

[3] Güven aralığı, deneme sonuçlarının yüzde kaçının belirli bir aralıkta olmasının beklenebileceğinin bir istatistiksel ölçümüdür. Örneğin, %95 güven aralığı, bir olayın sonucunun denemelerin %95’inde beklentilere uygun olması anlamına gelir.

Kaynakça
BBC, Tanrı parçacığı gün ışığına çıkıyor, 7 Temmuz 2012
BBC, CERN’de yeni parçacık keşfi, 7 Temmuz 2012
BBC, CERN: Higgs parçacığını gördük, 7 Temmuz 2012
CERN, Observation of a New Particle with a Mass of 125 GeV, 7 Temmuz 2012
EN, Evrenin sırrı çözülüyor mu?
EN, ‘Tanrı Parçacığı’ bulundu mu?, 7 Temmuz 2012
EN, Atomaltı parçacık bizi tanımlayabilir mi?, 7 Temmuz 2012
PHD Comics, The Higgs Boson Explained, 8 Temmuz 2012