Fizikçileri heyecanlandıran gelişme! Karanlık maddenin ilk sinyali geldi!

Bilim insanları, karanlık maddenin ilk sinyalini yakalamış olabileceklerini açıkladı. Ancak gözlemlenen olayın bu gizemli maddenin varlığını kesin biçimde ortaya koyduğunu söylemek için henüz erken. Araştırmacılar, elde edilen bulgunun olağanüstü bir gelişmenin işareti olabileceğini değerlendiriyor.

Yıldızlardan gezegenlere, insanlardan çevremizde gördüğümüz diğer tüm yapılara kadar bildiğimiz maddeler baryonik, yani normal maddeden oluşuyor. Standart kozmolojik modele göre ise bu maddeler evrendeki toplam maddenin yalnızca yüzde 15'ini oluşturuyor. Geriye kalan yüzde 85'lik bölümün karanlık maddeden meydana geldiği tahmin ediliyor.

Karanlık maddenin varlığına ilişkin teori yaklaşık 100 yıl önce ortaya atılmış olsa da ışıkla etkileşime girmemesi nedeniyle doğrudan görülmesi ve tespit edilmesi mümkün olmuyor. Buna rağmen galaksiler ile galaksi kümeleri üzerindeki kütleçekimsel etkileri, karanlık maddenin varlığına yönelik güçlü kanıtlar sağlıyor.

LUX-ZEPLIN DENEYİNDE DİKKAT ÇEKEN SİNYAL

Karanlık maddeyi bulmak amacıyla yürütülen çalışmalardan biri LUX-ZEPLIN (LZ) karanlık madde deneyi. Deneyde, ABD'nin Güney Dakota eyaletindeki Sanford Yeraltı Araştırma Tesisi'nin yaklaşık 1500 metre altında yer alan ve 10 ton ultra saf sıvı ksenon atomu içeren bir tank kullanılıyor.

Bilim insanları, karanlık maddenin görülebilir maddeyle son derece nadir etkileşime girdiğini düşünüyor. Bu nedenle deney kapsamında ksenon atomlarıyla etkileşime giren karanlık madde parçacıkları araştırılıyor. Bir parçacık saçıldığında ortaya çıkan ışık parlamaları inceleniyor ve bu parlamaların özellikleri sayesinde ksenonla etkileşime giren parçacığın türü belirlenmeye çalışılıyor.

Tankın yerin derinliklerine yerleştirilmesinin nedeni ise Dünya'nın maruz kaldığı kozmik ışınların deneyi etkilemesini önlemek.

Bristol Üniversitesi'nden Sam Eriksen liderliğindeki araştırmacılar, LZ deneyinde "zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacık" (WIMP) tarafından tetiklenmiş olabilecek bir parçacık etkileşimi tespit ettiklerini dün (1 Eylül) duyurdu.

Karanlık madde adayı olarak değerlendirilen ancak varlıkları henüz kanıtlanmayan WIMP'lerin, görülebilir maddeden daha ağır olduğu belirtiliyor.

Japonya'da düzenlenen 2026 TeV Parçacık Astrofiziği Konferansı'nda bulgularını sunan ekip, gözlemlenen olayın bir WIMP'in ksenon atomunun çekirdeğiyle çarpışması sonucu meydana gelmiş olabileceğini düşünüyor. Bu durumda parçacığın az miktarda enerji aktararak deneyde tespit edilen zayıf UV ışığı parlamasına neden olmuş olabileceği ifade ediliyor.

SİNYALİN KAYNAĞI HENÜZ KESİN DEĞİL

Araştırmacıların tespit ettiği sinyal, bildikleri hiçbir arka plan olayının özellikleriyle örtüşmüyor. Buna karşın tek bir olay üzerinden WIMP'in veya karanlık maddenin tespit edildiğini söylemek henüz mümkün değil.

Eriksen, "Elimizde yalnızca tek bir olay olduğu için bunun karanlık maddeden kaynaklandığını öne sürmüyoruz" diye açıklıyor.

Araştırmacıların hesaplamalarına göre gözlenen sinyalin bilinen arka plan olaylarından kaynaklanma ihtimali yaklaşık 200'de bir. Bu oran düşük görünse de yaklaşık 100 yıldır aranan karanlık maddenin doğrulanabilmesi için çok daha güçlü kanıtlara ihtiyaç duyuluyor.

Hakemli dergi Physical Review Letters'ın değerlendirmesine sunulan makalenin yazarlarından Alvine Kamaha da bulgunun önemine dikkat çekti. Kamaha, "Olağanüstü bir şeye bakıyor olabiliriz ancak bu sonuca varmadan önce son derece titiz davranmalıyız" diyerek ekliyor:

Her saniye vücudumuzun içinden milyonlarca karanlık madde parçacığı geçiyor olabilir. Ancak bunların neredeyse hiçbiri vücudumuzdaki atomlarla etkileşmiyor.

Bilim insanları, elde edilen bulgular konusunda diğer araştırmacıların görüşlerini almak istediklerini ve benzer olayların tekrar yaşanıp yaşanmayacağını takip edeceklerini belirtiyor.

Karanlık madde etkileşimlerinin son derece seyrek olduğu düşünüldüğünden, LZ'nin 2028'e kadar toplayacağı verilerin tamamında dahi yalnızca birkaç benzer sinyal görülmesinin mümkün olduğu ifade ediliyor.

LZ DENEYİ 2028'E KADAR SÜRECEK

Eriksen, karanlık madde araştırmalarında kullanılan dedektörlerin giderek büyüdüğünü ve daha karmaşık hale geldiğini belirterek LZ'nin bugüne kadar yapılan deneyler arasında en hassas dedektör olduğunu ifade ediyor:

Son çalışmamızda, bildiğimiz hiçbir arka plan olayına benzemeyen bir sinyal gözlemledik. Bu, daha önce kimsenin görmediği son derece nadir bir arka plan olayı olabilir. Ancak karanlık maddenin ilk kez doğrudan gözlendiğine işaret eden en erken bulgulardan biri olma ihtimali de var.

Böylece LZ deneyinde tespit edilen tekil sinyal, karanlık maddenin doğrudan gözlemlenmiş olabileceği ihtimalini gündeme getirdi. Ancak bilim insanları, kesin bir sonuca ulaşılabilmesi için daha fazla verinin toplanması ve benzer sinyallerin gözlemlenmesi gerektiğine dikkat çekiyor.

Independent, Reuters, IFLScience, Bristol Üniversitesi ve TeV Parçacık Astrofiziği Konferansı kaynaklarından derlenen haberde, çalışmayı Büşra Ağaç derledi.