Z ve W bozonları gibi temel parçacıkların kütlelerinin kökenine dair yeni bir teorik makale, bu kütlelerin gizli boyutların bükülmüş geometrisinden kaynaklanabileceğini ortaya koydu. Yapılan çalışma, parçacık kütlelerinin kaynağı olarak kabul edilen Higgs alanını devre dışı bırakarak, Higgs alanının kendisinin nasıl ortaya çıkmış olabileceğini anlamak için yeni bir araç sunuyor. Ayrıca bu teori, parçacık fiziğinin Standart Modeli’ndeki kalıcı boşluklardan bazılarını ele almak için olası bir yol öneriyor. Slovak Bilimler Akademisi’nden teorik fizikçi Richard Pinčák, “Bizim resmimizde madde, dışsal bir alandan değil, geometrinin kendi direncinden ortaya çıkıyor” ifadelerini kullandı.
Higgs alanı, ilk kez 1960’larda temel parçacıkların neden kütleye sahip olduğunu açıklamak amacıyla öne sürülmüştü. Bu durum, o dönemde tutarlı bir parçacık fiziği modeli oluşturma çabalarını engelleyen büyük bir problemdi. Fizikçilerin bugün güvendiği Standart Model’i inşa etmeleri, kısmen Higgs alanı sayesinde mümkün oldu.
Sistemin işleyişi şu şekilde tasvir ediliyor: Evrenin görünmez, yapışkan bir maddeyle dolu olduğunu hayal edin. Evren boyunca hareket eden herhangi bir parçacık bu maddenin içinden geçiyor ve her parçacık bu maddeyle farklı şekillerde etkileşime giriyor. Çamurda yürüyormuş gibi bu maddeyle güçlü bir şekilde etkileşime giren parçacıklar, W ve Z bozonları gibi “ağır” davranıyor. Elektronlar gibi maddeyle çok az etkileşime girenler ise “hafif” davranıyor. Fotonlar ise bu maddeyle hiç etkileşime girmiyor. Higgs mekanizması olarak bilinen bu etkileşim, parçacık kütlelerini oldukça net bir şekilde açıklıyor. Higgs alanının gerçek olduğunu biliyoruz çünkü onun kuantum dalgalanması olan Higgs bozonu, nihayet 2012 yılında Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda keşfedildi. Ancak bu, Higgs mekanizmasının hikayenin tamamı olduğu anlamına gelmiyor.
Örneğin, Higgs alanının neden sahip olduğu özelliklere sahip olduğunu hala bilmiyoruz. Ayrıca Higgs çözümü, karanlık maddeyi, karanlık enerjiyi veya Higgs alanının en başta neden var olduğunu açıklamıyor. Bir yerlerde bazı bilgilerin eksik olduğu düşünülüyor. Pinčák ve meslektaşları, G2 manifoldu adı verilen yedi boyutlu bir uzay üzerine yaptıkları çalışmaya dayanarak, bazı ipuçlarının gizli geometride yatabileceğine inanıyor.
İçindekiler
Geometri ve gizli boyutlar
Manifold, eğrileri, kıvrımları veya bükülmeleri olabilen herhangi bir ‘şekil’ için kullanılan genel bir matematiksel uzay terimidir. Fizikçiler manifoldları genellikle uzay-zamanın geometrisini veya sicim teorisi gibi teorilerde önerilen gizli ekstra boyutları tanımlamak için kullanırlar. Bu uzaylar, günlük hayatta alışkın olduğumuz yukarı-aşağı, sol-sağ ve ileri-geri yönlerinden daha fazla yöne sahip olabilir. Bazı manifoldlar tam yedi bağımsız yön gerektirir. Çok sıkı bir şekilde sınırlandırılmış belirli bir yedi boyutlu yapıya sahip manifold, G2 manifoldu olarak bilinir.
Araştırmacılar, bir G2 manifoldunun zaman içinde nasıl değiştiğini modellemelerine olanak tanıyan “G2-Ricci akışı” adını verdikleri yeni bir denklem geliştirdiler. Pinčák, “DNA’nın bükülmesi veya amino asitlerin elliliği gibi organik sistemlerde olduğu gibi, bu ekstra boyutlu yapılar da bir tür içsel bükülme olan burulmaya sahip olabilir” açıklamasını yaptı. Pinčák, “Zaman içinde evrimleşmelerine izin verdiğimizde, soliton adı verilen kararlı konfigürasyonlara yerleşebildiklerini görüyoruz. Bu solitonlar, kendiliğinden simetri kırılması gibi fenomenlerin tamamen geometrik bir açıklamasını sağlayabilir” dedi.
Solitonlar ve Torstone parçacığı
Soliton, şeklini sonsuza kadar koruyabilen, kendi kendini sürdüren tek bir dalga gibidir. Araştırmacılar, G2 manifoldlarının tam da böyle kararlı bir konfigürasyona gevşediğini keşfetti. Bu konfigürasyon, W ve Z bozonlarına damgasını vuran bir bükülme veya burulmaya sahipti ve bu durum, Higgs mekanizmasıyla tamamen aynı kütle kazandırma etkisini üretiyordu.
Sonuçlar ayrıca evrenin ivmelenerek genişlemesinin, bir G2 manifoldunun verebileceği türden bir burulma tarafından aktarılan eğrilikle bağlantılı olabileceğini de geçici olarak öne sürüyor. Eğer bu burulma bir alan gibi davranırsa, Higgs alanının Higgs bozonunu ortaya çıkarması gibi parçacıklar tezahür ettirmelidir. Araştırmacılar bu varsayımsal parçacığa “Torstone” adını verdiler ve böyle bir parçacığın nasıl davranması gerektiğini tanımladılar.
Eğer varsa, Torstone parçacığı çarpıştırıcı anomalilerinde, kozmik mikrodalga arka plan ışımasındaki garip hatalarda ve hatta kütleçekimsel dalga hatalarında tespit edilebilir. Varlığı kanıtlanmaktan henüz uzak olsa da, eğer burulma alanı varsa, artık nereye bakılması gerektiği biliniyor. Bu teori oldukça çılgın ve kafa karıştırıcı görünebilir ancak Higgs alanı da zamanında öyleydi ve kanıtlanması neredeyse 50 yıl sürdü. G2 manifoldları hakkındaki cevaplar için o kadar beklemek gerekmeyeceği umuluyor, ancak şu ana kadar bu yaklaşım bazı yakıcı sorulara çözüm yolları vaat ediyor.
Doğanın genellikle basit çözümleri tercih ettiğini belirten Pinčák, “Belki de W ve Z bozonlarının kütleleri ünlü Higgs alanından değil, doğrudan yedi boyutlu uzayın geometrisinden geliyordur” dedi. Söz konusu araştırma Nuclear Physics B dergisinde yayımlandı.
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]