Yeni bir araştırma, karanlık maddenin çekirdeklerle etkileşiminde ek parçacıklar üreterek keşfedilebileceğini öne sürüyor.
Evrenin yüzde 80’ini oluşturduğu düşünülen karanlık madde, henüz deney yolu ile kanıtlanamadığından teoriden ileriye geçemiyor. Karanlık madde parçacıkları ışık yaymıyor, ışığı yansıtmıyor veya soğurmuyor, bu da keşfedilmesini oldukça zorlaştırıyor.
Bugüne kadar geliştirilen tüm yöntemler, karanlık maddenin, maddeyle zayıf etkileşimlerini gözlemlemeye çalışıyordu. Bu sebeple; hafif olarak adlandırılan düşük kütleli karanlık madde parçacıkları tespiti edilemiyor.
Texas A&M Üniversitesi’nden araştırmacılar, karanlık maddenin doğrudan tespitini mümkün kılabilecek bir yaklaşım geliştirdi. Bhaskar Dutta, Aparajitha Karthikeyan, Mudit Rai ve Hyunyong Kim tarafından kaleme alınan çalışma, karanlık maddeyle çekirdekler arasındaki etkileşimlerde ek parçacık üretimini hedefliyor.
Çalışma; karanlık madde parçacığının, çekirdek ile saçıldığında görünür bir tepki üretebileceğini öne sürüyor. Saçılma deneylerinde karanlık madde parçacıkları, deneyde kullanılan atom çekirdekleriyle çarpıştığında etkilerinin gözlemleniyor.
Hafif karanlık madde parçacıkları, deneylerde kullanılan ağır atom çekirdekleri ile çarpıştığında, çekirdeğe yeterince enerji aktarmak kinematik olarak zor oluyor. Bu durum, çekirdeğin hareket etmesini ve dolayısıyla tespit sinyalinin ortaya çıkmasını zorlaştırıyor. Araştırmacılar, bu sınırı aşmak için karanlık madde parçacığının enerjisinin birden fazla parçacık arasında paylaşıldığını öne süren yeni bir mekanizma geliştirdi. Bu sayede çekirdek hareketsiz kalırken, ortaya çıkan enerjik elektron, müon çiftleri ya da fotonlar deneylerde algılanabilir sinyaller oluşturabilir.
Dutta ve ekibinin önerdiği karanlık madde tespit yöntemi Dark Matter Internal Pair Production (DIPP), enerjik karanlık madde (energetic dark matter) parçacıklarının yoğun malzemelerdeki çekirdeklerle çarpışabileceği teorisine dayanıyor. DIPP mekanizması, karanlık madde parçacığının yoğun malzemelerdeki çekirdeklerle çarpışması sırasında, geçici ve sanal bir foton değiş tokuşu yoluyla lepton-antilepton çiftlerinin (örneğin elektron-pozitron veya müon-antimüon çiftleri) üretildiğini öngörüyor.
Deneyde; çarpışma sonrası sadece çekirdek hareket etmiyor, ek parçacıklar ortaya çıkıyor. Bu yeni parçacıkların oluşması, karanlık madde parçacığının enerjisinin bu parçacıklar arasında bölüşülmesine izin veriyor. Böylece çekirdek neredeyse yerinde kalıyor, ama ortaya çıkan bu ek parçacıklar enerjik ve görünür oluyor.
Araştırmacılar, şu anda bu mekanizmayı kısa mesafeli nötrino deneylerinde uyguladıklarını ve olumlu sonuçlar aldıklarını belirtiyor. İlerleyen dönemde ise sistemi karanlık maddeyi araştırmak için genişletmeyi planlıyor.
Kaynak: Phys.org
