Karanlık fotonlar için dünyanın en büyük atom parçalayıcısında geliştirmeler yapıldı

Karanlık fotonlar, parçacık fiziğinin standart modeli tarafından öngörülmeyen “egzotik ve uzun ömürlü parçacıklar” olarak tanımlanıyorlar. Bu fotonlar saniyenin milyarda birinden fazla olan olağanüstü ortalama ömürleri nedeniyle uzun ömürlü olarak sınıflandırılıyorlar. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı‘ndaki (LHC) Compact Muon Selenoid (CMS) deneyi, bulunması oldukça zor olan karanlık fotonlarla ilgili ilk bulguları ortaya çıkarmıştı. Bilim insanları bu parçacıkları arıyor çünkü görünmez karanlık madde gibi evrenin en şaşırtıcı gizemlerinden bazıları bu sayede çözülebilir.

CERN’de Run 3 deneyi

İsviçre’nin Cenevre kenti yakınlarındaki CERN‘de (Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi) bulunan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), dünyanın en güçlü ve en büyük parçacık hızlandırıcısı olma özelliğini taşıyor. Protonları ve diğer ağır parçacıkları ışığa yakın hızlara çıkaran 27 kilometrelik bir süper iletken mıknatıs halkasından ve hızlandırıcı yapılardan oluşuyor.

Açıklamaya göre devam etmekte olan Run 3 deneyi, karanlık fotonların esrarengiz alanına ilişkin büyüleyici bilgiler sağladı. Resmi açıklamaya göre, mevcut CMS deneyi, dedektör içindeki Higgs bozonu bozunumu sırasında karanlık foton oluşumu olasılığına odaklanıyor. Halk arasında “Tanrı parçacığı” olarak bilinen Higgs bozonları, standart modelde önemli bir rol oynuyor ve davranışlarındaki herhangi bir değişiklik, şimdiye kadar bilinmeyen yeni parçacıkların varlığına işaret edebilir.

LHC’nin Run 3 deneyi geçen yılın temmuz ayında başladı. Deney kapsamında bilim insanları daha yüksek anlık parlaklık elde ettiklerini söyledi. Daha yüksek parlaklık, herhangi bir anda daha fazla çarpışmanın gerçekleştiği anlamına geliyor. Daha fazla çarpışma da yeni parçacıkların keşfedilmesine veya teorik tahminlerin doğrulanmasına yol açabilecek nadir veya beklenmedik olayları görmek için daha fazla şans anlamına geliyor.

Öte yandan, çarpışmaların çokluğu pratik bir sorun teşkil ediyor. Açıklamada, “LHC, her saniye on milyonlarca çarpışma üretiyor, ancak her çarpışmayı kaydetmek mevcut tüm veri depolama alanını hızla tüketeceğinden, bunların yalnızca birkaç bin tanesi saklanabilir” denildi.

Bu zorluğu çözmek için LHC, artık “tetikleyici” adı verilen gerçek zamanlı bir veri seçim mekanizmasına sahip. Tetik mekanizması, belirli bir çarpışmanın daha sonra incelenmek üzere kaydedilecek kadar kayda değer olup olmadığını hızlı bir şekilde belirlemeyi amaçlıyor. CMS deneyinde yer alan bilim insanları basın açıklamasında “Yer değiştirmiş müonlar üzerinde tetikleme yeteneğimizi gerçekten geliştirdik” dedi.

Bu sayede çarpışma noktasından birkaç yüz mikrometre ile birkaç metre arasında değişen mesafelerde yer değiştiren müonlarla eskisinden çok daha fazla miktarda olaya tanık olunabiliyor. Bu gelişmeler sayesinde, eğer karanlık fotonlar varsa, CMS’nin onları bulma olasılığı artık çok daha yüksek.