Yeni bir evren teorisi öneren çalışmaya göre, karanlık maddeye ve diğer temel bilmecelere giden yol, çarpık bir ekstra boyuttan geçiyor olabilir.
Bilim adamları, ışık ve karanlığın kozmik alemlerine aracılık eden çarpık bir beşinci boyutta bir portal görevi görebilecek varsayımsal bir parçacığı aramak istiyorlar.
Cümlenin bir bilim kurgu özeti olduğunu varsayarsanız affedilirsiniz. Ama aslında bilimdeki en ısrarcı muammalardan bazılarını aydınlatmayı amaçlayan yeni bir çalışmanın akıllara durgunluk veren bir sonucu.
Yeni araştırmaya göre, bu spekülatif parçacığın varlığı, evrenin kütlesinin çoğunu açıklayan tanımlanmamış bir madde olan karanlık madde bolluğuna "doğal bir açıklama sağlayabilir" ve fermiyonlar olarak bilinen atom altı parçacıklarla ilgili çetin sorunları çözebilir.
Çalışma, "yeni fiziğin varlığı" nın, parçacıklar tarafından geçilebilen beşinci bir boyuta sahip bir evren modeli sunarak bu temel gizemleri açıklayabileceğini ekliyor.
Çalışma, Mainz Johannes Gutenberg Üniversitesi PRISMA + Mükemmellik Kümesi'nde teorik fizikçiler olan Javier Castellano, Matthias Neubert ve Granada Üniversitesi'nde teorik fizik ve kozmos bölümünde Athenea3i görevlisi olan Adrián Carmona tarafından yazılmıştır.
Ekip bir e-postada "Uzun süredir benzer bir konu üzerinde çalışıyoruz" dedi.
"İlk motivasyonumuz, teorilerdeki fermiyon kütlelerinin olası kökenini çarpık bir ekstra boyutla açıklamaktı."
"Bu bileşenlerin kitlelerinin bir açıklama isteyen bazı özel nitelikleri olduğunu biliyorduk" dediler.
Araştırmacılar, insanların kavrayabileceği dört boyutun (3B uzay ve zaman) gerçekten evrenin sunduğu tek şey olup olmadığını sorgulayan uzun bir bilimsel geleneğin parçası. Bu araştırma hattı, ekstra bir boyutun evren ve gerçekliğin kendisi üzerindeki etkilerini ifade eden 5 boyutlu alan denklemleri üretti.
Ekip, bu denklemleri fermiyon kütleleri ile ilgili olarak araştırırken, ünlü Higgs bozon parçacığı ile ilişkili Higgs alanına kabaca benzeyen spekülatif bir parçacıkla ilişkili yeni bir skaler alanın varlığını taslak haline getirdi.
Ekip, "Yeni skaler alanın ekstra boyut boyunca ilginç, önemsiz bir davranış sergilediğini gördük," diye açıkladı. "Bu yeni parçacık, Higgs bozonu ile çok benzer kuantum özelliklerine sahip olduğundan, iki parçacığın birbiriyle karışması gerektiğini varsaymak çok doğaldı, bu da onların kuantum mekanik dalga fonksiyonlarının iç içe geçtiği anlamına geliyor."
Araştırmacılar, "Bu karışımı incelemek, bu çalışmanın orijinal motivasyonlarından biriydi" diye ekledi.
Fizikçiler bu hipotezi araştırdıklarında, ağır parçacığın karanlık maddeye "benzersiz bir pencere" sunabileceğini fark ettiler, çünkü karanlık maddeyi ve biçim veya yıldızları alan daha tanıdık görünen karşılığını birbirine bağlayan yeni bir kuvvete aracılık edebiliyordu. Gezegenler ve geleneksel ışık temelli astronomi ile tespit edebileceğimiz diğer her şey.
"Bu ağır parçacık varsa, karanlık maddenin ekstra boyutta yaşayan temel fermiyonlardan oluştuğunu varsayarsak, karanlık maddenin bileşenlerine mutlaka bildiğimiz ve detaylı olarak çalıştığımız görünür maddeyi bağlayacaktır. "Fizikçiler açıkladı…
"Bu çok uzak bir fikir değil, çünkü sıradan maddenin fermiyonlardan oluştuğunu ve bu ekstra boyut varsa, büyük olasılıkla ona yayılacağını biliyoruz" dediler.
Varsayımsal parçacığın modelleri, evrendeki karanlık madde bolluğunun gerçek gözlemsel kanıtlarıyla çelişmedi
Ekip, "Bu nedenle, böylesine yeni bir skaler parçacığın varlığının doğrulanması, karanlık maddenin olası keşfine doğru heyecan verici bir yol açacaktır" dedi. "Bu, bize karanlık maddenin olası kütle aralığı ve bugünlerde bildiğimiz parçacıklarla etkileşimleri hakkında özellikle çok yararlı bilgiler verecek."
Artık bilim insanları bu varsayımsal parçacık ve onun 5. boyutu konusunda bir ipucuna sahip olduklarına göre, onu gerçekten aramalılar. Higgs bozonu, sonunda 2012'de İsviçre'de Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) tarafından fark edildi ve Nobel Fizik Ödülü'nü kazanan bir başarı. Bununla birlikte, mevcut herhangi bir tesiste üretilemeyecek kadar ağır olacağından, LHC yeni belgede önerilen parçacığı arayacak şekilde donatılmayacaktır.
Parçacık, Uluslararası Doğrusal Çarpıştırıcı, Kompakt Doğrusal Çarpıştırıcı (CLIC) ve Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı gibi yeni nesil önerilen çarpıştırıcılar için tespit edilebilir olsa da, araştırmacılar “büyük kütlesi nedeniyle böyle bir Doğrudan keşif, böyle bir makine için tartışılan yüksek enerjilerde (100 TeV) bile çok zor görünüyor. "
Öyle olsa bile, araştırmacılar parçacığın daha dolaylı olarak, örneğin uzay-zamanda dalgalanmalar olan yerçekimi dalgalarını gözlemleyerek tespit edilebileceğine inanıyor.
Araştırmacılar, "Henüz keşfetmediğimiz bir başka olasılık da, bu yeni parçacığın evrenin kozmolojik tarihinde önemli bir rol oynayabileceği ve gelecekteki kütleçekim dalgası dedektörleriyle aranabilecek yerçekimi dalgaları üretebileceğidir."
Karanlık madde ile ilgili gelecekteki araştırmalar, parçacığın var olma ihtimalini sınırlamaya da yardımcı olabilir, bu nedenle ekip, parçacık fiziği ve kozmolojideki ilerlemelerin yanı sıra 5. boyut konseptlerinin de gelişeceği konusunda iyimser.
Araştırmacılar, "Gelecekteki hadron çarpıştırıcılarında bu parçacığı araştırmanın yeni yollarını bulmaya da çalışılabilir" sonucuna vardı. "Gördüğünüz gibi, gerçekten akla gelebilecek pek çok şey var!"
Kaynak:
https://www.vice.com/en/article/z3vkny/scientists-have-proposed-a-new-particle-that-is-a-portal-to-a-5th-dimension