ANITA ANOMALİLERİ

Bilim insanları bir süredir, evreni anlamamızda kilit önem taşıdıklarını düşündükleri nötrino parçacıklarının gizemini çözmek için Antarktika’da gözlemler ve deneyler yapıyorlar. Evrenin çok uzak yerlerinden yola çıkıp bize de uğrayan bu nötrinolar çevresindekilerle çok az etkileşime girdikleri için onca yolu bozulmadan gelebiliyorlar. Bu da bize onların kökenleri ve yola çıkış sebepleri hakkında saf bilgilere ulaşma şansı veriyor. Ancak bu kadar az iletişime girmelerinin bir de kötü bir yanı var, nötrinoları tespit etmek zor oluyor. Neyse ki zaman içinde zayıf bir noktaları keşfedildi: Buz. Nötrinolar buzla etkileşime giriyorlar. Bu yüzden de bu deney ve gözlemler, gezegenimizde buzun en yoğun olarak bulunduğu yerde, Antarktika’da yapılıyor.

Yakın zamanda bu deneylerde bir takım “tuhaf” sonuçlar elde edildi. Bu “tuhaf” sonuçlar kimi ciddi bilim adamlarınca bir tür paralel evren (ya da alternatif evren ya da belki anti-evren) kanıtı olarak yorumlandı. Bu makaleler boyalı basın tarafından allandı pullandı, sosyal medyada bir kartopuna dönüştü ve sonra herkes NASA’nın alternatif bir evren bulduğunu konuşmaya başladı.

Bu konuyla ilgili geçtiğimiz günlerde CNN International’ın haber sitesinde uzunca bir haber yazısına rastladım. Yazıyı kaleme alan Ashley Strickland, konuyu enine boyuna ve fizikci olmayan ama meraklı olan bizim gibi insanların anlayabileceği bir dilde toparlıyor. Aşağıda bu yazının bana göre önemli yerlerinin çevirisi var. En dipte ise haberde bahsi geçen iki bilimsel makalenin pdf linklerini koydum. İleri bir okuma için değerlendirmek isteyebilirsiniz.

1a1eaa_40b3fae4aee94cdcb0031ad8e6223940_mv2

Onları göremesek de, hayatımızı etrafımızı saran nötrinolarla yaşıyoruz. Bu küçük, yüksek enerjili kozmik parçacıklar genellikle “hayalet” olarak adlandırılırlar çünkü bunlar her türlü maddeden değişmeden geçebilen aşırı uçucu, buharlı bir yapıda olan parçacıklardır. Nötrinoların neredeyse hiç kütlesi yoktur ve yıldızlar, gezegenler gibi en aşırı ortamlara ve bir uçtan diğerine tüm galaksilere seyahat edebilirler ve yapılarını birazcık bile değiştirmezler. Manoa’daki Hawaii Üniversitesi’nde fizik profesörü olan Peter Gorham onları şöyle açıklıyor: “Nötrinolar, çılgın, garip parçacıklardır. Kimse onlara bu kadar çılgın olmalarını söylemedi. Öylesine ortaya çıktılar ve biz hâlâ onların ne olduklarını anlamaya çalışıyoruz. Evren ağzına kadar bunlarla doludur. Her saniyede bir milyar tanesi burnumuzdan geçer ve bunu hissetmeyiz bile.”

Antarktika’daki detektörler ve kendini bu işe adamış bilim insanları tarafından toplanan veriler, nötrinolarla ilgili yeni bilgileri ve açıklanamayan bazı aykırılıkları ortaya çıkardı. Aynı zamanda ANITA projesinin başında bulunan Gorham, bununla birlikte, bu verilerin, paralel bir evrenin varlığını kanıtlamadığı söylüyor. ANITA, Antarktika’daki yüksek enerjili bir parçacık detektörünün kısa ismidir. (Antarctic Impulsive Transient Antenna )

Peki bu karmaşa nereden çıktı?

ANITA tarafından toplanan bazı olağan dışı verilerle ilgili diğer medya kuruluşlarında yayınlanan son makaleler, bu deneyin dışındaki bazı fizikçilerin teorilerini ANITA’yı yöneten araştırmacılarınkiyle birleştirmişti. Bu teorilerden biri de paralel bir evren fikrini içeriyordu. Ancak Gorham, araştırmaya doğrudan dâhil olan ekibinin bu teoriyi asla öne sürmediğini belirtiyor. “Nötrinoları, Dünya’da tespit edilen ve evrende yaygın olan garip parçacıkları, anlama arayışı hakkında heyecan verici olan şey, bunun devam eden ve gelişen bir süreç olmasıdır ve henüz yeni başladı, gerçekten.” Bu parçacıkların bize ne söyleyebileceklerini gerçekten anlamak onlarca yıl alabilecekken, bilim insanları nötrinoların kaynaklarına geri dönülmesinin uzak evrendeki kökenlerine ışık tutabileceğine inanıyorlar. Bazı fizikçiler bunun yeni bir nötrino astronomi çağını başlatacağını söylüyor. Tüm tuhaflıklarına rağmen nötrinolar evreni yeni yollarla anlamamıza yardımcı olabilir. İşte nedeni.

Dünyadaki Nötrinolar

Dünyadaki nötrinoları tespit etmek, onları kaynaklarına kadar izlememize imkan verebilir, bu da gizemli kozmik ışınların kaynağı hakkında daha fazla bilgi ortaya çıkaracaktır. Evrendeki en yüksek enerjili parçacıklar olan kozmik ışınlar, Dünya’yı uzaydan bombalar. Bu ışınların atmosferimizdeki iyonlaştırıcı parçacıkları ilk kez 100 yıldan fazla bir zaman önce, 1912’de fizikçi Victor Hess tarafından tespit edilmişti.  Hess, onların uzaydan geldiklerini belirledi. Kozmik ışınlar çoğunlukla protonlardan veya atom çekirdeğinden oluşur ve evrenin diğer ucundan fırlatılmışlardır, çünkü onları üreten şey her ne ise o kadar güçlü bir parçacık hızlandırıcıdır ki Cenevre’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı onun yanında minicik kalır. Ancak bu ışınlar, keşiflerinden bu yana bilim insanlarını bir bulmacanın içine attılar. Nereden geliyorlar ve onları yaratan ve bize yollayan nedir? İşte nötrinolar bunu söyleyebilirler.

Chicago Üniversitesi, Enrico Fermi Enstitüsü ve Kavli Kozmolojik Fizik Enstitüsü fizik bölümünde doçent olan Abigail Vieregg, “Bana göre, nötrinolar evreni, en aşırı haliyle öğrenmenin anahtarıdır,” diyor. “Nötrinolar üzerimize yağmur gibi yağan en enerjik şeylerin evrendeki kaynaklarını öğrenmemizi sağlayacaklar, mesela kozmik ışınların. Evrende çok uzun mesafelere seyahat ediyorlar. Diğer parçacıklar evrenin tozuyla karışırken, nötrinolar, nereden geldiklerine işaret eden saf ve güzel bir sinyaldir. Onları mükemmel birer haberci olarak düşünüyorum ve bize uzaklardaki kaynakları anlatıyorlar.” Ancak Vieregg, nötrinoların sağladığı saf sinyalin güzelliğinin iki ucu keskin bir kılıç gibi çalıştığını söylüyor: “Saptamaları zor çünkü çevreleriyle pek sık etkileşime girmezler.” Bununla birlikte, nötrinolar buzla etkileşime giriyorlar. Ve gezegenimizdeki en yoğun buz kütlesi de Antarktika’da bulunuyor.

Nötrino araştırmaları son yıllardaki heyecan verici sonuçlarla birlikte bir süredir yapılmaktadır. 2018’de bilim adamları, Güney Kutbu Nötrino Gözlemevi’ndeki “IceCube” detektörünün Antarktika buzundaki derin sensörlerinin yardımıyla 3,7 milyar ışık yılı uzaktan gelen bir nötrino’nun kökenini izleyebildi. IceCube detektörü 2010 yılında faaliyete geçmişti. Büyük ölçüde Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edilen IceCube, yüksek enerjili nötrinoları tespit etmek için inşa edildi ve türünün en büyük detektörü. Detektörü inşa etmek için, işçiler buzun üstüne her biri 2 km derinliğinde 86 delik açtı ve 1 metreküplük bir alana 5.160 ışık sensörü ağı yaydılar. Detektör, Wisconsin-Madison Üniversitesi’nden bir ekip tarafından işletilmekte, ancak IceCube iştiraki için çalışan 300 bilim insanı ve 49 kurum var.

Ancak Antarktika’nın buzları arasındaki nötrinoları anlamaya çalışan tek detektör IceCube değil.

ANITA deneyleri

IceCube’ün sensörleri buzun altındayken, ANITA buzun üzerinde uçar. Gorham, ANITA’nın köklerinin 20 yıl öncesine dayandığını söylüyor. O ve Kaliforniya Üniversitesinde fizik ve astronomi bölümü profesörü fizikçi David Saltzberg, Rus-Ermeni fizikçi Gürgen Askaryan’ın bir tahminini doğrulamak için bazı deneyler üzerinde çalışıyorlardı. Askaryan, yüksek enerjili bir parçacığın buz gibi katı bir ortamda etkileşime girdiğinde, elektromanyetik çağlayan olarak bilinen ikincil bir parçacık sağanağı oluşturduğunu öne sürmüştü. Bu etki, etkileşime girdiği malzemenin içinde neredeyse bir mini şimşek oluşturabilirdi. Örneğin, bu parçacık Antarktika buzunun içine nüfuz eder ve derinlemesine bir etkileşme girerse, 6 ila 9 metre uzunluğunda bir şimşek ile görünür bir mavi parlama oluşturur. Bu mavi ışık Cherenkov radyasyonu olarak bilinir. Askaryan, mavi ışığa ek olarak, radyo emisyonlarının da ortaya çıkacağını fark etmişti. 2001’de Gorham ve Saltzberg, laboratuvar deneyinde bu ikincil radyo dalgalarının patlamasını ilk kez ölçmeyi başardı ve Askaryan’ın 1962 tahmininin doğru olduğunu kanıtladılar.

Böylece, ultra yüksek enerjili kozmik-ışın nötrinolarının etkileşimini tespit etmek için buz kullanma fikri Gorham ve Saltzberg’in aklına girmiş oldu. Radyo dalgaları ayrıca, soğuk buzda optik ışıktan daha uzağa yayılıyordu. Jeofizikçiler ve buzulbilimciler buzulların alt taraflarını bu şekilde inceleyebilmişler ve kalın buz tabakalarına bakmak için radar kullanabilmişlerdi. Gorham, böylece ANITA’nın bir sonraki mantıklı adım haline geldiğini söylüyor. “Nötrinoları görmek istiyorsak, belki de Antarktika’nın üstünde bir radyo detektörü uçurmalı ve radyo patlamalarının görünmesini beklemeliyiz,” Gorham,  Saltzberg ile birlikte ANITA tasarımı hakkında vaktiyle yaptığı bir mülakatta CNN’e böyle söylediğini hatırlatıyor. ANITA cihazını, Antarktika üzerinde uçan bir bilimsel balona takılabilecek ve yüksek enerjili nötrinoları tespit edecek bir radyo teleskobu olarak tasarladılar. Her uçuş yaklaşık bir ay sürdü, ilk uçuş 2006’da ve son uçuş 2016’nın sonlarında gerçekleşti. ANITA, NASA tarafından finanse edildi.

ANITA anomalileri

Şu ana dek, ANITA’nın araştırmacıları -aradıkları geleneksel tanımda-  buz tabakalarındaki çağlayan patlamaları yöntemiyle nötrinoların ikna edici bir kanıtı görmediler. Ama başka ilginç bir şey tespit ettiler. ANITA, kozmik ışın parçacık sağanaklarını, buzdan aşağı doğru giderken ya da sıçradıktan sonra yukarıya doğru hareket ederken tespit etmek için tasarlanmıştı. ANITA uçuşları sırasında buzdan gelen yüksek enerjili parçacık çeşmeleri buldu, bunlar bir tür baş aşağı kozmik ışın sağanaklarıydılar. Nötrinoların üç çeşidi vardır: elektron nötrinoları, muon nötrinoları ve tau nötrinoları. Gorham, bu üçünün, benzersiz özelliklere sahip yüklü parçacık kuzenleri olmasına rağmen, aralarında ayrım yapmanın sınırlı yolları olduğunu söylüyor. Tau nötrino, yenilenmek gibi ilginç bir özelliğe sahiptir. Bu tür nötrinoların kısa ömürleri vardır, ancak yüksek enerjilerde bozulduklarında, başka bir tau nötrino ve tau lepton adı verilen bir parçacık üretirler. Bu, onların kaybolmadan paçayı kurtarma ihtimalinin diğer nötrinolardan daha fazla olması anlamına gelir. Ve eğer bu bozulma atmosferde meydana gelirse, kozmik ışın gibi bir dizi parçacık oluşturur.

İşe bakın ki, ANITA, Dünya’ya yağan ve el feneri ışını gibi hareket eden radyo dalgaları yaratan ultra yüksek enerjili kozmik ışınlara duyarlıdır. ANITA’nın bu benzersiz bakış açısı, aşağıdaki buza, buzun yüzeyine yağacak ve oradan yansıyacak bir ışın ile aynı yönden bakabildiği anlamına gelir. ANITA kozmik bir ışını izlediğinde, el feneri ışını gerçekten de bir saniyenin milyarda biri kadar bir sürede, haritalandırılabilir radyo dalgaları patlamalarına sebep olur. Bu haritada denizdeki bir dalga gibi, ışının buzdan nasıl yansıdığını gösteren, belli sırada dizilmiş ve asıl dalganın ters çevrilmişi gibi görünen tepe ve çukur noktaları vardır.

Ancak ANITA uçuşlarından elde ettikleri verilerde araştırmacılar, buzdan çıkan yüksek enerjili bir parçacığın patlaması gibi görünen şeyleri fark ettiler. Üstelik bundaki tepe ve çukur sırası ters çevrilmiş durmuyordu. Düşük enerjili nötrinolar belki gezegenimizden tek parça halinde geçebilir, ancak yüksek enerjili nötrinolar mutlaka sıkı bir fren yaparlar ve buzdan böyle kolay zıplayamazlar. Araştırmacılar önce şöyle düşündüler: Belki bir tau nötrino, Dünya’ya yayılıyor, buzdan kaçıyor ve yol boyunca yenileniyorsa, ANITA’nın işaret ettiğine benzer bir radyo el feneri ışını yaratabilirdi. Ama bir tau nötrino, rejenerasyonlarıyla bile olsa, Dünya’nın bu kadar derinine inip, ANITA’nın tespit ettiği türden bir sağanak yaratabilir miydi? Gorham ve meslektaşları öyle olduğuna inanmadılar -tabiri caizse,  böyle bir durumda nötrinonun benzinin çoktan bitmesi gerekirdi.

Bu bir gizemin sadece başlangıcıydı, normal anlamda bir nötrino için fazla derin olan bir şeyin imzasıydı ve bunun ötesinde bir açıklama yoktu. Nisan ayında, New Scientist dergisi ANITA’nın nötrino araştırmaları ve anormal tespitleri hakkında bir makale yayımlarken, Gorham’ın araştırmasıyla bağlantılı olmayan diğer saygın fizikçilerin teori ve önerilerine de yer verdi. Bunların içinde, Lehman College’da fizik ve astronomi bölümünde profesör olan fizikçi Luis A. Anchordoqui’nin 2018 yılındaki bir çalışması da vardı. Bu çalışmada, fizikçi Neil Turok’un “CPT simetrik evren” olarak adlandırılan paralel bir evren  konsepti, ANITA’nın tanık olduğu iki yüksek enerjili parçacık tespiti olayının olası bir fizik açıklaması olarak kullanılıyordu.

Burada bir ara verip CPT simetrik evren hakkında bildiklerimi aktarayım. Fizikte CPT kısaltması şu anlama geliyor:  Charge / parity / time reversal  Yani Türkçesi ile yük/parite/zaman tersinirliği. CPT simetrisi teorisi ise şu: Eğer şu üçünü aynı anda değiştirebilirseniz, yani yükü, değerini değiştirmeden artıyken eksi, eksiyken artı yaparsanız, vektörel anlamda sağı sol, solu sağ yaparsanız ve zamanı da terse işletirseniz fizik yasaları değişmeden kalır.

Hem makalede hem de Turok ve Anchordoqui’nin çalışmalarında çok daha fazla ayrıntı var. Diğer medya kuruluşları hikâyeyi yaymaya başlayınca, paralel evren fikri Gorham’ın ANITA ile ilgili araştırmaları ve açıklamalarıyla doğrudan ilişkiliymiş gibi bir intiba oluştu. NASA’dan yapılan açıklamaya göre, “NASA ve Gorham’ın ekibi toplanan verilerin paralel bir evrenin kanıtı olduğuna inanmıyor. NASA, araştırma dergi ve yayınları aracılığıyla bilimsel topluluğun hakemlik sürecine güvenmektedir. Tabloid gazeteleri, NASA ve Gorham’ın verilerdeki bazı anormallikleri tanımlayan deneysel çalışmasını, bu çalışmaya bağlı olmayan fizikçiler tarafından önerilen bir başka teoriye yönlendirmiştir. Bu anomalilere getirilebilecek daha mantıklı ve daha kolay açıklamalar var.”

Gorham, araştırmalarının vardığı bu noktada, içtenlikle, anormalliklerin olası açıklamalarının hiçbirinin tamamen tatmin edici olmadığını söylüyor. Occam’ın usturası yaklaşımını hatırlatarak: “Herhangi bir fenomenin en olası açıklaması en basit olanıdır,” diyor Gorham. “Ama şu anda elimizde basit bir açıklama yok.” Paralel evren fikri gibi egzotik fizik uygulamaları da basit açıklamalar sağlamıyor. Gorham, “Bu tür bir serbest spekülasyonla ilgili bir sorunum yok,” diyor. “Bence fizikçilerin herhangi bir anormal sonuçtan çıkabilecek tüm olasılıkların üzerine gitmeleri harika. Bu (paralel evren açıklaması) hâlâ geçerli bir açıklama, ama tahminime göre, muhtemelen en olası açıklama değil. Neil Turok ve Luis Anchordoqui, bunlar ciddi fizikçiler,” diyor Gorham. “Hiçbir zaman varsaydıkları şeyleri küçümsemem ve bilim de bu şekilde işlemez zaten. Biz hipotezlere bakarız, test edilebilir olup olmadıklarını görürüz ve bu testleri yapmaya çalışırız.”

Bu konuyla ilgili Neil Turok’un çalışması burada:
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.121.251301

Luis A. Anchordoqui’nin makalesi ise şu:

1803.11554.pdf erişimi için tıklayın

CNN’den Ashley Strşckland’in orijinal yazısı ise bu linkte bulunuyor:
https://edition.cnn.com/2020/05/27/world/neutrino-research-anita-scn-trnd/index.html

ANITA ANOMALİLERİ” için bir yorum

Kendininkini ekle

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Google fotoğrafı

Google hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s

WordPress.com'da Blog Oluşturun.

Yukarı ↑

%d blogcu bunu beğendi: