Nanyang Teknoloji Üniversitesi önderliğinde yürütülen yeni bir çalışmada karanlık maddeye dair en çok kabul gören parçacık modeli deneyle doğrulandı.
Singapur’daki Nanyang Teknoloji Üniversitesi’nden (NTU Singapore) bilim insanları, karanlık maddeyi tespit etmek için zemin hazırlayabilecek ve insanlığı kozmosa dair sırların çözülmesine bir adım daha yaklaştırabilecek bir sistem geliştirdi. Çalışmaya dair bulgular 9 Ocak 2025’te Science dergisinde yayınlandı.
Dünya’da ve uzaydaki şeyler yani gözlemlenebilir madde, evrenin yalnızca küçük bir kısmını oluşturuyor. Bilim insanları, kozmosun yüzde 85’ini görünmez karanlık maddenin oluşturduğuna inanıyor. Bu gizemli madde, galaksileri bir arada tutan görünmez bir tutkal olarak tanımlanıyor. Karanlık maddeye dair detayları öğrenmek, sadece görülen maddelerle açıklanamayan kozmik fenomenleri anlaşılmasına yardımcı olabilir.
Ancak karanlık maddenin varlığını kanıtlamak ve özelliklerini ölçmek, büyük bir zorluk. Karanlık madde, adından da anlaşılacağı üzere karanlık; yani ışık yaymıyor veya yansıtmıyor, elektriksel bir yük taşımıyor ve normal maddeyle çok zayıf bir şekilde etkileşime giriyor. Bu nedenle geleneksel bilimsel araçlarla tespit edilmesi mümkün değil.
Karanlık maddenin, en çok kabul gören hipotezlere göre, “axion” (aksiyon) adı verilen parçacıklardan oluştuğu düşünülüyor.
Bilim insanları, axion parçacıklarını yaklaşık 40 yıldır araştırıyor. Bu parçacıkları tespit etmek için geliştirilen bir yaklaşım, doğadaki mevcut parçacıkların (örneğin elektronların veya fotonların) axionlar gibi davranıp davranamayacağını deneylerle kanıtlamaya çalışıyor. Hipoteze göre, böyle bir davranış gözlemlenirse, axionların var olma olasılığı artıyor.
NTU Singapore’un öncülüğünde gerçekleştirilen araştırmada, gözlemlenebilir parçacıkların da axion gibi davranabildiği kanıtlandı. Araştırma ekibi, özel olarak tasarlanmış kristal yapılar içinde hareket eden ışık parçacıklarının (fotonlar), axionlar gibi davrandığını gösterdi.
NTU’nun Fizik ve Matematik Bilimleri Fakültesi’nden Prof. Zhang Baile üniversite bültenine verdiği demeçte, “Kristal yapılardan elde ettiğimiz bulgular, bir gün bu kristalleri gerçek axionları tespit etmek için kullanabileceğimize bizi daha çok inandırıyor. Axionlar, karanlık madde için umut vadeden bir aday. Bu araştırma evrenin en büyük sırlarından biri olan karanlık maddeyi anlamak için bir temel oluşturabilir,” değerlendirmesinde bulundu.
Axionların, evrenin başlangıcındaki Büyük Patlama sırasında ortaya çıktığı ve karanlık maddenin temel bileşenleri olduğu düşünülüyor. Ancak bu parçacıkların tespit edilmesi son derece zor. Teori, axionların güçlü manyetik alanlarda fotonlara dönüşebileceğini öngörüyor. Bu dönüşüm, geleneksel cihazlarla ışık parçacıklarının tespit edilmesini mümkün kılabilir. Ancak bu süreç son derece verimsiz olduğundan, fotonlardan gelen sinyaller zayıf kalıyor ve bu da diğer sinyaller tarafından maskelenmiş olabileceği anlamına geliyor.
NTU’nun geliştirdiği yapay kristal yapılar, bu zorluğu aşma açısından umut vadediyor. “Yttrium demir garnet” adlı yapay bir kristal kullanılarak yapılan deneylerde, fotonların kristalin üç boyutlu kenarlarında axion benzeri bir şekilde hareket ettiği gözlemlendi. Bu, teoride axionların nasıl davrandığını öngören modelle uyumluydu.
Bu araştırma, karanlık maddeyi tespit etme sürecinde bilim insanlarına yeni bir yol haritası sunabilir. NTU tarafından tasarlanan özel kristal yapılar, axionların davranışını simüle ederek, gelecekte karanlık maddeyi tespit etmeye yönelik deneylerin hassasiyetini artırabilir. Bu tür yenilikler, yalnızca karanlık maddenin anlaşılmasına yardımcı olmakla kalmayıp, aynı zamanda evrenin kökeni, yapısı ve dinamiklerine dair daha derin bir anlayış geliştirilmesini sağlayabilir.
Kaynak: Science
