Neden Bu Kadar Az Antimadde Var: MIT Açıkıyor

Öne Çıkanlar

Bir fırtına bulutundaki bir toz parçacığını hayal edin; bir nötronun, içinde bulunduğu molekülün büyüklüğüne kıyasla önemsizliği hakkında bir fikir edinebilirsiniz. Ancak bir toz zerresi bulutun izini etkileyebileceği gibi, bir nötron da boyutunun milyonda birinden daha az olmasına rağmen molekülünün enerjisini etkileyebilir. Ve şimdi MIT’deki ve başka yerlerdeki fizikçiler, bir nötronun radyoaktif bir moleküldeki küçük etkisini başarıyla ölçtüler.

Ekip, hassas bir şekilde kontrol edebildikleri nötron sayılarına sahip kısa ömürlü radyoaktif molekülleri üretmek ve incelemek için yeni bir teknik geliştirdi. Aynı molekülün, her biri diğerinden daha fazla nötron içeren birkaç izotopunu elle seçtiler. Her molekülün enerjisini ölçtüklerinde, tek bir nötronun etkisiyle nükleer boyuttaki küçük, neredeyse algılanamaz değişiklikleri tespit edebildiler.

Bu kadar küçük nükleer etkileri görebildikleri gerçeği, bilim adamlarının artık bu tür radyoaktif molekülleri, örneğin karanlık maddenin neden olduğu daha ince etkiler için veya bazılarıyla ilgili yeni simetri ihlali kaynaklarının etkileri için arama şansına sahip olduklarını gösteriyor.

MIT fizikçileri, radyoaktif moleküllerin küçük nükleer etkilere duyarlı olduğunu ve evrende neden antimaddeden daha fazla madde olduğunu açıklamak için ideal sondalar olabileceğini buldular.

“Fizik yasaları düşündüğümüz gibi simetrikse, o zaman Büyük Patlama madde ve antimaddeyi aynı miktarda yaratmış olmalıdır. Gördüklerimizin çoğunun madde olması ve milyarda bir antimaddenin sadece bir parçası olması, fiziğin en temel simetrilerinin, tüm bildiklerimizle açıklayamayacağımız bir şekilde ihlal edildiği anlamına gelir. ”diyor MIT’de fizik profesörü olan Ronald Fernando Garcia Ruiz.

Radioactive Molecules Matter Antimatter

“Artık doğadaki diğer moleküllerde göremediğimiz nükleer olaylara karşı aşırı duyarlılığa sahip bu ağır radyoaktif molekülleri kullanarak bu simetri ihlallerini ölçme şansımız var” diyor. “Bu, evrenin nasıl yaratıldığına dair ana gizemlerden birine cevap sağlayabilir.”

Ruiz ve meslektaşları, sonuçlarını bugün (7 Temmuz 2021) Fiziksel İnceleme Mektuplarında yayınladılar .

Özel bir asimetri

Doğadaki atomların çoğu, nötron ve protonların eşit olarak dağıldığı simetrik, küresel bir çekirdeğe ev sahipliği yapar. Ancak radyum gibi bazı radyoaktif elementlerde, atom çekirdekleri, içindeki nötron ve protonların eşit olmayan dağılımı ile garip bir şekilde armut şeklindedir. Fizikçiler, bu şekil bozulmasının, evrendeki maddenin kökenini oluşturan simetrilerin ihlalini artırabileceğini varsayıyorlar.

MIT Fizik Bölümü’nde yüksek lisans öğrencisi olan çalışmanın baş yazarı Silviu-Marian Udrescu, “Radyoaktif çekirdekler, simetriyi bozan bu etkileri kolayca görmemizi sağlayabilir” diyor. “Dezavantajı, çok kararsız olmaları ve çok kısa bir süre yaşamaları, bu yüzden onları hızlı bir şekilde üretmek ve tespit etmek için hassas yöntemlere ihtiyacımız var.”

Ekip, radyoaktif çekirdekleri kendi başlarına tespit etmeye çalışmak yerine, onları simetri ihlallerine duyarlılığı daha da artıran bir moleküle yerleştirdi. Radyoaktif moleküller, bir veya daha fazla başka atoma bağlı en az bir radyoaktif atomdan oluşur. Her atom, fizikçilerin simetri ihlali etkileri gibi ince nükleer etkileri artırabileceğine inandıkları molekülde birlikte son derece yüksek bir elektrik alanı oluşturan bir elektron bulutu ile çevrilidir.

Ancak, nötron yıldızlarının birleşmesi ve yıldız patlamaları gibi belirli astrofiziksel süreçlerin dışında, söz konusu radyoaktif moleküller doğada mevcut değildir ve bu nedenle yapay olarak yaratılmalıdır. Garcia Ruiz ve meslektaşları, laboratuvarda radyoaktif moleküller oluşturmak ve özelliklerini tam olarak incelemek için teknikler geliştiriyorlar. Geçen yıl, bir kararsız radyum atomu ve bir florür atomu içeren radyoaktif bir molekül olan radyum monoflorür veya RaF moleküllerini üretmek için bir yöntem bildirdiler .

Ekip, yeni çalışmalarında RaF izotoplarını veya radyoaktif molekülün değişen sayıda nötron içeren versiyonlarını üretmek için benzer teknikler kullandı. Daha önceki deneylerinde yaptıkları gibi, araştırmacılar küçük miktarlarda RaF izotopları üretmek için İsviçre’nin Cenevre kentinde bulunan CERN’deki İzotop kütle Ayırıcı On-Line veya ISOLDE tesisini kullandılar.

Tesis, ekibin bir hedefe yönelttiği düşük enerjili bir proton ışını barındırıyor – üzerine bir karbon florür gazı da enjekte ettikleri yarım dolar büyüklüğünde bir uranyum karbür diski ile bu işlem gerçekleştiriliyor. Ardından gelen kimyasal reaksiyonlar, ekibin hassas bir lazer sistemi, elektromanyetik alanlar ve iyon tuzakları kullanarak ayırdığı RaF dahil olmak üzere bir molekül bahçesi üretti.

Araştırmacılar, bir molekülün radyum çekirdeğindeki nötron sayısını tahmin etmek için her molekülün kütlesini ölçtüler. Daha sonra molekülleri nötron sayılarına göre izotoplara göre sıraladılar. Sonunda, her biri diğerinden daha fazla nötron taşıyan beş farklı RaF izotopundan oluşan demetler ayırdılar. Ekip, ayrı bir lazer sistemiyle her molekülün kuantum seviyelerini ölçtü.

MIT Nükleer Bilimler Laboratuvarı’nda yüksek lisans öğrencisi olan Udrescu, “Belli bir miktarda enerjiyle, bir yay üzerindeki iki top gibi titreşen bir molekül hayal edin” diye açıklıyor. “Bu toplardan birindeki nötron sayısını değiştirirseniz, enerji miktarı değişebilir. Ancak bir nötron, bir molekülden 10 milyon kat daha küçüktür ve şu anki hassasiyetimizle, bir nötron değiştirmenin bir enerji farkı yaratmasını beklemiyorduk ama yarattı. Ve bu etkiyi net bir şekilde görebildik.”

Udrescu, ölçümlerin hassasiyetini, güneşin yüzeyine yerleştirilen Everest Dağı’nın, çok küçük de olsa güneşin yarıçapını nasıl değiştirebileceğini görebilmeye benzetiyor. Karşılaştırıldığında, simetri ihlalinin belirli etkilerini görmek, tek bir insan saçının genişliğinin güneşin yarıçapını nasıl değiştireceğini görmeye benzer.

Sonuçlar, RaF gibi radyoaktif moleküllerin nükleer etkilere karşı aşırı duyarlı olduğunu ve duyarlılıklarının, evrenin madde-antimaddesini açıklamaya yardımcı olabilecek, küçük simetriyi ihlal eden nükleer özellikler gibi daha önce hiç görülmemiş etkileri ortaya çıkarabileceğini gösteriyor.

Udrescu, “Bu çok ağır radyoaktif moleküller özeldir ve doğadaki diğer moleküllerde göremediğimiz nükleer olaylara duyarlıdır” diyor. “Bu, simetriyi ihlal eden etkileri aramaya başladığımızda, onları bu moleküllerde görme şansımızın yüksek olduğunu gösteriyor.”

Bu yazı Astraphysic.com tarafından Türkçeye aktarılmış olup yazının aslı scitechdaily.com sitesine aittir, orijinaline mümkün olduğunca sadık kalmak koşuluyla dilimize çevirilmis olsa da editoryal tarafından katkıda bulunulmuştur. Bu sebeple Astraphysic.com içerik izinlerine tabidir. Astraphysic.com referans gösterilmek koşuluyla kullanıma izin verilmiştir.

Kaynak: https://scitechdaily.com/mit-physicists-find-new-clues-to-why-theres-so-little-antimatter-in-the-universe/

Çeviri: Sinan YAVUZ

Diğer Yazılar

Okuyucu Yorumları

Bir Cevap Yazın

Popüler İçerikler