Doğu Asya, evrendeki kayıp kütleyi bulma çabalarında önemli bir rol oynamaya başladı. LUX-ZEPLIN deneyinin son bulguları dikkat çekiyor.
Evrenin büyük bölümünü oluşturduğu düşünülen ancak bugüne kadar doğrudan gözlemlenemeyen karanlık maddeyi bulmak için yürütülen çalışmalarda dikkat çekici bir gelişme yaşandı. Güney Dakota’daki Sanford Yeraltı Araştırma Tesisi’nde bulunan LUX-ZEPLIN (LZ) deneyinin araştırmacıları, standart arka plan süreçleriyle açıklanması zor tek bir parçacık etkileşimi tespit ettiklerini açıkladı.
Mart 2023 ile Nisan 2024 arasında toplanan 220 günlük verinin içinden çıkan olay, yaklaşık 2,6 sigma istatistiksel anlamlılığa sahip. Bu değer bilimsel bir keşif ilan etmek için yeterli değil. Fizikte yeni bir parçacık ya da olayın keşfi için genel olarak 5 sigma seviyesi aranıyor. Dolayısıyla LZ araştırmacıları da şu aşamada karanlık maddeyi bulduklarını söylemiyor.
Ancak sinyalin neden dikkat çektiğini anlamak için önce karanlık maddenin ne olduğunu bilmek gerekiyor.
Kayıp Kütle Arayışında Doğu Asya’nın Rolü
stronomlar uzun yıllardır galaksilerin ve galaksi kümelerinin hareketlerini inceliyor. Karşılaşılan temel sorun şu: Gözle görebildiğimiz yıldızlar, gaz, gezegenler ve diğer maddeler, evrendeki kütleçekim etkilerinin tamamını açıklamaya yetmiyor.
Örneğin bazı galaksiler, yalnızca içlerinde gördüğümüz maddelerin oluşturabileceği kütleçekiminden beklenenden farklı şekilde dönüyor. Uzak gökadaların ışığının kütleçekim nedeniyle bükülmesi de benzer bir probleme işaret ediyor.
Bu nedenle fizikçiler, evrende göremediğimiz ancak kütleçekim uygulayan başka bir madde türünün bulunduğunu düşünüyor. Buna karanlık madde adı veriliyor.
Buradaki “karanlık” kelimesi maddenin siyah olduğu anlamına gelmiyor. Karanlık madde ışığı yaymadığı, soğurmadığı veya ışıkla çok zayıf etkileştiği için teleskoplarla doğrudan görülemiyor. Varlığı, çevresindeki madde üzerindeki kütleçekimsel etkilerinden çıkarılıyor.
Karanlık maddenin ne olduğu henüz bilinmiyor. Öne çıkan teorilerden biri, WIMP adı verilen “zayıf etkileşimli kütleli parçacıklar” olarak bilinen parçacıkların karanlık maddeyi oluşturabileceği yönünde.
LUX-ZEPLIN deneyi de bu ihtimali test ediyor.
Deney, dünyanın derinliklerinden gelen kozmik ışınların oluşturduğu parazitleri mümkün olduğunca azaltmak amacıyla yerin yaklaşık 1,5 kilometre altında çalışıyor. Dedektörün merkezinde ise son derece saflaştırılmış sıvı xenon bulunuyor.
Araştırmacıların aradığı şey son derece basit bir fikir üzerine kurulu: Eğer bir karanlık madde parçacığı xenon atomlarından biriyle çarpışırsa, ortaya çok küçük bir enerji sinyali çıkabilir.
Sorun ise böyle küçük bir sinyalin başka parçacıklar tarafından da oluşturulabilmesi. Bu nedenle bilim insanları yüzlerce günlük verinin içinden gerçekten karanlık maddeden kaynaklanabilecek olayları ayıklamaya çalışıyor.
LZ’nin açıkladığı olay tam da bu noktada önem kazanıyor. Araştırmacılar, standart arka plan süreçlerinin bu olayı açıklamakta zorlandığını belirtiyor.
Fakat tek bir olay üzerinden karanlık madde keşfi yapmak mümkün değil.
2,6 sigma seviyesindeki sonuç, araştırmacılara “burada ilginç bir şey olabilir” dedirtiyor ancak bilimsel keşif için gereken güven düzeyine ulaşmıyor. Daha fazla veri toplanması ve benzer olayların tekrarlanıp tekrarlanmadığının görülmesi gerekiyor.
Bu nedenle LZ ekibinin yaklaşımı temkinli. Araştırmacılar ortada karanlık maddenin kesin kanıtı olduğunu değil, daha yakından incelenmesi gereken bir sinyal bulunduğunu söylüyor.
Çin, Güney Kore ve Japonya’nın Çabaları
Karanlık madde arayışı yalnızca ABD ve Avrupa’daki deneylerle sınırlı değil. Çin, Japonya ve Güney Kore de dünyanın en hassas yeraltı deneylerinden bazılarını yürütüyor.
Çin’in en önemli merkezlerinden biri Sichuan’daki Çin Jinping Yeraltı Laboratuvarı. Dağların altında kurulan bu tesis, yüzeydeki kozmik ışınlardan korunarak son derece hassas parçacık deneyleri yapılmasına olanak sağlıyor.
Buradaki önemli deneylerden biri PandaX-4T. Adından da anlaşılacağı gibi deneyde yaklaşık 3,7 ton ultra saf xenon kullanılıyor. Amaçlardan biri, WIMP adı verilen olası karanlık madde parçacıklarının normal maddeyle ne kadar zayıf etkileşebileceğini sınırlandırmak.
Güney Kore’de ise farklı bir soru araştırılıyor.
İtalya’daki DAMA/LIBRA deneyi 1990’ların sonlarından bu yana yıl boyunca değişen bir sinyal gözlemlediğini ve bunun Dünya’nın karanlık madde içindeki hareketiyle bağlantılı olabileceğini savunuyor.
Ancak başka deneyler bu sonucu aynı şekilde tekrarlayamadı.
Güney Kore’deki COSINE-100 deneyinin önemli amaçlarından biri de bu tartışmayı bağımsız olarak test etmek. Eylül 2025’te yayımlanan sonuçlarda yıllık modülasyon sinyaline rastlanmadığı ve DAMA/LIBRA’nın sonucunun 3 sigma düzeyinde reddedildiği bildirildi.
Karanlık madde gerçekten bulunabilecek mi?
Bugün için kesin cevap yok.
LZ’den gelen 2,6 sigma seviyesindeki olay heyecan verici olabilir ancak tek başına karanlık maddenin keşfi anlamına gelmiyor. Bilim insanlarının aradığı şey, farklı deneylerde tekrarlanabilen ve istatistiksel olarak çok daha güçlü bir sinyal.
Eğer böyle bir sinyal doğrulanırsa sonuç yalnızca yeni bir parçacığın keşfi anlamına gelmeyecek. Evrenin kütlesinin önemli bir bölümünü oluşturduğu düşünülen karanlık maddenin fiziksel yapısını anlamak, modern fiziğin en büyük sorularından birine cevap verebilir.
Şimdilik ise bilim insanlarının elinde bir keşif değil, takip edilmesi gereken küçük bir işaret bulunuyor. Karanlık maddenin peşindeki yarış da ABD’den Çin’e, Güney Kore’den Japonya’ya uzanan dev yeraltı laboratuvarlarında devam ediyor.
Kaynak: The Diplomat
