• BilimAvcısı

Çarpışan Fotonlar Madde Yaparken Görüldü. Ama Fotonlar 'Gerçek' mi?


Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'ndaki (gösterilen) STAR deneyi, atom çekirdeği içlerinde çarpıştığında üretilen parçacıkları tespit eder. Bilim adamları, çarpışan ışık parçacıklarının madde ve antimadde oluşturduğuna dair kanıtlar buldular.


Işıkla ışık çarpışır ve puf, madde ve antimadde elde edersiniz. Kulağa basit bir fikir gibi geliyor, ancak kanıtlanması şaşırtıcı derecede zor görünüyor.


Bir fizikçi ekibi, iki ışık parçacığının veya fotonun birbirine çarptığı ve bir elektron ve onun antimadde karşılığı olan bir pozitron ürettiği - uzun süredir aranan- Breit-Wheeler sürecinin ilk doğrudan gözlemini gerçekleştirdiklerini iddia ediyor.


Ancak felsefeye giriş dersindeki bir tartışma gibi, tespitin önemi “gerçek” kelimesinin tanımına bağlıdır. Bazı fizikçiler, fotonların gerçek olarak nitelendirilmediğini iddia ederek, gözlemin sonuçları hakkında sorular ortaya koyuyor.


80 yıldan daha uzun bir süre önce tahmin edilen Breit-Wheeler süreci hiçbir zaman doğrudan gözlemlenmemişti. Ancak bilim adamları ışığın ışıktan saçılması gibi ilgili süreçleri görmüşlerdi.

Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nın Göreceli Ağır İyon Çarpıştırıcısı'ndaki STAR deneyinden elde edilen yeni ölçümler, anlaşılması zor dönüşüm için tahminleri eşleştiriyor. Brookhaven fizikçisi Daniel Brandenburg ve meslektaşları 30 Temmuz Fiziksel İnceleme Mektuplarında raporu açıkladılar.

Brandenburg, "Işığın bir araya gelmesinden madde yaratabileceğiniz fikri ilginç bir kavram." diyor. Enerji ve kütlenin aynı madalyonun iki yüzü olduğunu ortaya koyan Einstein'ın E=mc² denkleminde ölümsüzleştirilen fiziğin çarpıcı bir kanıtı.


Gözlemin gerçekten yeterli olup olmadığı, fotonların Breit-Wheeler sürecinin talep ettiği gibi “gerçek” veya “sanal” olarak kabul edilip edilmemesine bağlıdır. Parçacık fiziğinde sanal parçacıklar, yalnızca kısa anlar için ortaya çıkan ve normal kütlelerini taşımayan parçacıklardır.

Fizikçiler, ampul veya lazer gibi sıradan bir ışık kaynağından gelen fotonların gerçek olduğu konusunda hemfikir. Ancak Brandenburg ve meslektaşlarının fotonlarının gerçekleri tartışmaya açık. Bunun nedeni, ekibin çarptığı ışığın alışılmadık bir kaynaktan gelmesidir.

Göreceli Ağır İyon Çarpıştırıcısında, atom çekirdekleri birbirine çarpmadan önce neredeyse ışık hızında hareket eder. Bu hızlı çekirdekler elektromanyetik alanlarla çevrilidir ve bu alanların kendileriyle ilişkili fotonları vardır. Normalde, elektromanyetik alanlardan gelen bu tür fotonlar sanaldır. Ancak deneyde, iki çekirdeğin birlikte hareket ettiği yüksek hızlar nedeniyle fotonlar gerçekmiş gibi davranırlar.


Breit-Wheeler süreci için yeni kanıtlar, çekirdeklerin birbirini kaçırdığı çarpışmalardan geliyor. Bu durumlarda, iki çekirdeğin elektromanyetik alanları örtüşür ve bu alanlardan gelen iki foton çarpışabilir.


İki atom çekirdeği (kırmızı) yakınından geçtiğinde, iki ışık parçacığı (sarı) çarpışır ve negatif yüklü bir elektron (e – ) ve pozitif yüklü bir pozitron (e + ) üretir.

Ancak, Upton, NY'deki Brookhaven'da fizikçi olan ve çalışmanın yazarlarından biri olan Zhangbu Xu, "Mesele bunların diğer süreçlerden değil, gerçek fotonlardan geldiğini nasıl söylediğinizdir." diyor. Araştırmacılar, parçacıkların gerçek fotonlardan geldiği iddiasını desteklemek için bu parçacıklar arasındaki, gerçek veya sanal fotonların çarpışmasına bağlı olarak değişen açıları incelediler. Açıların gerçek fotonlar için beklentileri karşıladığı, ekibin yasal Breit-Wheeler sürecini gördüğünü düşündürdü.


Yine de, Oxford Üniversitesi'nden parçacık fizikçisi Lucian Harland-Lang, "Kesin konuşmak gerekirse, deney, gerçek Breit-Wheeler sürecinden bir adım uzakta. Fotonlar neredeyse gerçekmiş gibi davransalar da teknik olarak sanaldırlar." diyor.


Gerçeğin tanımıyla ilgili zorlu soruları aşmanın bir yolu, bu deneyi tartışmasız gerçek fotonlarla gerçekleştirmek olabilir. Mangles ve diğerleri, bu makaleyi okumanıza izin veren ışık kadar gerçek ışık üreten lazerlerle Breit-Wheeler sürecini tespit etmeye çalışıyor.


Kaynak: https://www.sciencenews.org/