Bilim insanları nötrinoların kütle farkını ölçtü

Japonya ve Amerika Birleşik Devletleri’nde yürütülen iki büyük nötrino deneyinin sonuçlarını birleştiren yeni çalışma, nötrinolar hakkında elde edilen en iyi bilgileri sunuyor.

Nötrinolar, maddeyle nadiren etkileşime giren ve her şeyin içinden geçebilen çok küçük parçacıklar. Evrenin en bol bulunan parçacıkları olan nötrinoların her saniye trilyonlarcası farkında olmadan vücudumuzun içinden geçer. Yine de bilim insanları hala bu hayaletimsi parçacıkları tam olarak anlamakta zorlanıyor.

Güneşin çekirdeği ve patlayan yıldızlar gibi ortamlarda oluşan nötrinolar, üç türde ya da “tat” halinde bulunur ve yol alırken bir türden diğerine geçebilirler , bu olaya salınım (oscillation) denir. 

ABD Enerji Bakanlığına bağlı Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı (Fermilab) tarafından yürütülen NOvA deneyi, Chicago yakınlarından yer altından yaklaşık 810 kilometre uzaklıktaki Minnesota’daki Ash River tesisine bir nötrino ışını gönderiyor.

Japonya’daki T2K deneyi ise, Tokai kasabasından başlayarak Dünya’nın kabuğu boyunca yaklaşık 295 kilometre uzaktaki Kamioka şehrinde bulunan dedektöre nötrinolar iletiyor.

Her iki deney de nötrino salınımı (oscillation) olarak bilinen olguyu, yani nötrinoların farklı türlere dönüşümünü inceliyor. Ancak deneyler farklı enerji düzeyleri, mesafeler ve dedektör tasarımlarıyla çalışıyor.

Bilim insanları, yaklaşık on yıllık T2K ve NOvA verilerini birleştirerek, nötrinoların doğasına ilişkin önemli ilerlemeler kaydetti. Sonuçlar, Nature dergisinde yayımlanan araştırmayla kamuoyuna duyuruldu.

T2K araştırma ekibinin eş sözcüsü ve Michigan Eyalet Üniversitesi fizikçisi Kendall Mahn, iki deneyin sonuçlarının uyumu konusunda şu değerlendirmede bulundu:

“İlk başta T2K ve NOvA verilerinin birbiriyle uyumlu olup olmadığı merak konusuydu. Ancak yaptığımız analizler, sonuçların son derece tutarlı olduğunu ortaya koydu.”

Araştırmacılar, üç farklı nötrino türünün kütlesini ya da hangisinin en hafif olduğunu hala bilmiyor. Bu konu, “nötrino kütle sıralaması” olarak adlandırılıyor ve modern fiziğin en önemli sorularından biri olarak görülüyor.

Ohio Eyalet Üniversitesinden fizikçi ve NOvA ekibi üyesi Zoya Vallari, araştırmanın önemini şöyle açıkladı:

“Hangi nötrinonun en hafif olduğunu öğrenmek için biraz daha beklememiz gerekecek. Ancak bu çalışma, üç nötrino türünden ikisi arasındaki kütle farkını şimdiye kadarki en yüksek hassasiyetle ölçtü. Belirsizlik oranı yüzde 2’nin bile altında. Bu da bu parametre için elde edilen en doğru ölçümlerden biri anlamına geliyor.”

Her iki deney, nötrinoların karşıt parçacıkları olan antinötrinolar ile aynı şekilde tür değiştirip değiştirmediği sorusuna da odaklanıyor. Vallari bu konunun önemini şöyle vurguladı:

“Bu soru özellikle kritik, çünkü evrende neden maddenin antimaddeden daha fazla olduğunu açıklamaya yardımcı olabilir. Büyük Patlama sırasında madde ve antimadde eşit miktarda var olmalıydı ve birbirlerini yok etmeliydi. Fakat bir şekilde madde galip geldi ve biz bugün burada onun sayesinde varız.”

Bulgular, evrenin kökeni ve maddenin hakimiyetinin ardındaki gizemleri çözmede önemli bir adım olarak değerlendiriliyor.

Kaynak: Reuters