‘Hayalet Parçacık’, nötrinonun keşfini ve öğrenilecek ne kaldığını anlatıyor
Hayalet Parçacık
Alan Chodos ve James Riordon
MIT Basın, $32.95
Bir nötrino denizinde yaşıyoruz. Her saniye trilyonlarcası vücudumuzdan geçer. Güneşten, nükleer reaktörlerden, Dünya atmosferine çarpan kozmik ışınların çarpışmalarından, hatta Büyük Patlama’dan geliyorlar. Temel parçacıklar arasında yalnızca fotonların sayısı daha fazladır. Yine de nötrinolar madde ile zar zor etkileşime girdiği için, tespit edilmeleri herkesin bildiği gibi zordur.
Nötrino’nun varlığı ilk olarak 1930’larda öne sürüldü ve ardından 1950’lerde doğrulandı (SN: 2/13/54). Yıllar sonra, kısmen elektrik yükü olmadığı için adlandırılan nötrino hakkında pek çok şey, kaç çeşit nötrino var olduğu, ne kadar kütleye sahip oldukları, bu kütlenin nereden geldiği ve manyetik özelliklere sahip olup olmadıkları da dahil olmak üzere bir sır olarak kalıyor.
Bu gizemler, fizikçi Alan Chodos ve bilim muhabiri James Riordon tarafından yazılan Ghost Particle’ın kalbinde yer alıyor. Kitap, şaşırtıcı parçacığa bilgilendirici, takip etmesi kolay bir giriş niteliğindedir. Chodos ve Riordon, okuyuculara nötrinonun nasıl keşfedildiği, onun hakkında bildiklerimiz – ve bilmediklerimiz – ve yanıtları sağlayacak (parmak çarpı işareti) devam eden ve gelecekteki deneyler konusunda rehberlik ediyor.
Bu cevapları bekleyenler sadece nötrino fizikçileri değil. Riordon, nötrinoların “hem evreni hem de onun içindeki varlığımızı anlamak için inanılmaz derecede önemli olduğunu” söylüyor. Örneğin, nötrinonun maskesini düşürmek, karanlık maddenin doğasını açığa çıkarmanın anahtarı olabilir. Ya da evrenin madde muammasını açıklığa kavuşturabilirdi: Büyük Patlama eşit miktarda madde ve antimadde, yani elektronların, protonların vb. karşıt yüklü karşılıklarını üretmiş olmalıydı. Madde ve antimadde temas ettiklerinde birbirlerini yok ederler. Yani teoride, bugün evren boş olmalı – ama değil (SN: 22.9.22). Maddeyle dolu ve nedense çok az antimadde var.
Science News, dergiye sık sık katkıda bulunanlardan biri olan Riordon ile bu bulmacalar ve nötrinoların evreni gözlemlemek ve hatta kendi gezegenimizi görmek için nasıl bir araç olarak hareket edebileceği hakkında konuştu. Aşağıdaki konuşma, uzunluk ve netlik için düzenlendi.
SN: İlk bölümde, nötrinolar hakkında cevaplanmamış sekiz soru sıralıyorsunuz. Cevaplanması en acil olan hangisi?
Riordon: Kendi antiparçacıkları olup olmadıkları muhtemelen en büyüklerinden biridir. Nötrinoların kendi antiparçacıkları olduğu önermesi, içinde yaşadığımız bu madde kalıntısının varlığı dahil her türlü soruna zarif bir çözümdür. [of particle physics]. Bu, var olan en başarılı teorilerden biridir, ancak nötrinoların kütlesi olduğu gerçeğini açıklayamaz.
SN: Neden şimdi nötrinolar hakkında bir kitap yazmak için iyi bir zaman?
Riordon: Nötrinolarla ilgili tüm bu sorular şu anda bir şekilde kafa karıştırıyor – nötrinoların kendi antiparçacıkları olabileceğine dair ipuçları, nötrinoların standart modele pek uymadığı, steril nötrinoların olup olmadığı. [a hypothetical neutrino that is a candidate for dark matter]. Önümüzdeki birkaç yıl içinde, on yıl kadar sonra, birçok deney olacak. [help answer these questions,] ve her iki şekilde de çözünürlük heyecan verici olacak.
SN: Nötrinolar, bilim adamlarının bir dizi fenomeni gözlemlemelerine yardımcı olmak için de kullanılabilir. Nötrinoların yardımcı olabileceği en ilginç sorulardan bazıları nelerdir?
Riordon: Sadece nötrinolarla yapılması gereken, başka teknolojik alternatifi olmayan bazı gözlemler var. Geçmişe bakmak için ışığa dayalı teleskopları kullanmanın bir sorunu var. Tarihin çok gerisini görebilen bu gerçekten harika James Webb Uzay Teleskobumuz var. Ama bir noktada, yeterince geriye gittiğinizde, evren temelde ışığa karşı opaktır; içini göremezsin. Kozmik nötrino arka planının nasıl tespit edileceğini ve nasıl ölçüleceğini daralttıktan sonra [neutrinos that formed less than a second after the Big Bang], en başa dönüp bakmanın bir yolu olacak. Yerçekimi dalgaları dışında, başka hiçbir şeyle o kadar geriyi göremezsiniz. Yani bize evrenin başlangıcına bir tür teleskop verecek.
Diğer bir şey ise, bir süpernova olduğunda, içeride her türlü gerçekten harika şey olur ve bunu nötrinolarla görebilirsiniz çünkü nötrinolar hemen bir patlamayla ortaya çıkar. Biz buna “kozmik nötrino bombası” diyoruz, ancak süpernovayı devam ederken takip edebilirsiniz. Işıkta, dışarı çıkması biraz zaman alır [of the stellar explosion]. biz bir [nearby] süpernova. 1987’den beri bir süpernovamız olmadı. Gökyüzündeki son görünür süpernovaydı ve araştırma için bir nimetti. Artık dünyanın her yerinde nötrino dedektörlerimiz olduğuna göre, bu bir sonraki daha da iyi olacak [for research]daha da heyecan verici.
Ve daha iyi aletler geliştirirsek, Dünya’nın merkezinde neler olup bittiğini anlamak için nötrinoları kullanabiliriz. Dünyanın merkezini araştırmanızın başka yolu yok. Sismik dalgalar kullanıyoruz, ancak çözünürlük gerçekten düşük. Böylece gezegenin nötrinolardan oluştuğuna dair birçok soruyu çözebiliriz.
SN: Nötrinoların hikayesinde favori bir “karakteriniz” var mı?
Riordon: Büyükbabam Clyde Cowan’a kesinlikle çok düşkünümdür. [he and Frederick Reines were the first physicists to detect neutrinos]. Ancak Reines sürükleyici bir karakter. O şiirseldi. O bir şarkıcıydı. O gerçekten bu yaratıcı güçtü. bahsettim [in the book] o zamanki balistik füze erken uyarı sistemlerini bir nevi yankılayan “süpernova erken uyarı sistemi” için dedektörlerine bu “SNEWS” işaretini koyduklarını [during the Cold War]. Bu çok olgun.
Bookshop.org’dan Ghost Particle satın alın. Science News, bir Bookshop.org üyesidir ve bu makaledeki bağlantılardan yapılan satın alımlardan komisyon alacaktır.