Parçacık fiziği söz konusu olduğunda bilim dünyası onlarca yıldır sırtını “Standart Model“e dayamış durumda. 20. yüzyılın ikinci yarısında Sheldon Glashow, Abdus Salam ve Steven Weinberg gibi isimlerin katkılarıyla geliştirilen bu model, evrendeki temel parçacıkları ve bu parçacıklar arasındaki etkileşimleri oldukça yüksek doğrulukla açıklayabiliyor. Bugüne kadar yapılan deneylerin büyük çoğunluğunda başarılı sonuçlar alınmış olsa da Standart Model’in yerçekimini ve karanlık maddeyi tam olarak açıklayamaması gibi önemli eksiklikleri de bulunuyor. Bu yüzden fizikçiler, bu modelin ötesine geçebilecek yeni bir model geliştirmeye çalışıyor. Bu noktada en çok başvurdukları kaynak ise CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda (LHC) yürütülen deneyler. Nitekim CERN’den gelen son bulgular, bu konuda kritik bir kırılma noktasına yaklaşılmış olabileceğini gösteriyor.
CERN’deki LHC’de yürütülen yeni bir araştırma, belirli atom altı parçacıkların davranışlarının Standart Model’in öngörüleriyle tam olarak örtüşmediğini ortaya koydu. Araştırma kapsamında özellikle “B mezonları” adı verilen parçacıkların bozunma süreçleri incelendi. Bozunma, bu parçacıkların daha küçük ve farklı parçacıklara dönüşmesi anlamına geliyor. Ancak yapılan ölçümler, bu dönüşümlerin gerçekleşme biçiminin teorik beklentilerden saptığını gösteriyor.
Araştırmacılar, özellikle “penguen bozunumu” olarak adlandırılan oldukça nadir bir sürece odaklandı. Bu süreçte bir B mezonu; bir kaon, bir pion ve iki müon olmak üzere dört farklı parçacığa ayrışıyor. Standart Model’e göre bu tür bir bozunma son derece nadir gerçekleşiyor; yaklaşık her bir milyon B mezonundan sadece biri bu şekilde parçalanıyor. Ancak yapılan analizler, bu süreçte ortaya çıkan parçacıkların enerji dağılımları ve açılarının teorik hesaplamalarla uyuşmadığını gösteriyor. Araştırma sonuçları, Standart Model beklentilerinden yaklaşık “dört sigma” seviyesinde bir sapmaya işaret ediyor. Bu, istatistiksel olarak oldukça güçlü bir sinyal anlamına gelse de, bilim dünyasında kesin bir keşif olarak kabul edilmesi için gereken “beş sigma” eşiğinin henüz altında. Yine de bu seviyede bir sapmanın tesadüfen ortaya çıkma ihtimali yaklaşık 16 binde bir olarak hesaplanıyor ki bu da bulguların ciddiye alınması gerektiğini gösteriyor.
CERN’de Yürütülen Farklı Bir Deneyde de Benzer Tutarsızlıklar Gözlemlendi
Üstelik bu sonuçlar tek başına da değil. Geçtiğimiz yıl LHC’de yürütülen başka bir deneyden gelen veriler de benzer yönde sinyaller içeriyor. Her ne kadar bu veriler daha düşük hassasiyete sahip olsa da, LHCb bulgularıyla uyumlu olması dikkat çekiyor.
Araştırmanın en dikkat çekici yönlerinden biri ise bu tür nadir bozunmaların, doğrudan üretilemeyen ağır parçacıkların dolaylı etkilerini ortaya çıkarabilmesi. Yani LHC’nin mevcut enerji seviyelerinde üretilemeyecek kadar ağır olan hipotetik parçacıklar, bu tür süreçler üzerinden iz bırakabiliyor. Bu bağlamda bazı teoriler, “leptoquark” adı verilen ve kuarklar ile leptonlar arasında köprü kuran yeni parçacıkların varlığını öne sürüyor. Diğer bazı modeller ise Standart Model’deki parçacıkların daha ağır versiyonlarının bu anomalilere yol açabileceğini savunuyor.
Öte yandan araştırmacılar, henüz kesin bir sonuca ulaşılmış olmadığının da altını çiziyor. Özellikle “charming penguins” olarak bilinen ve Standart Model içinde yer alan bazı karmaşık süreçlerin etkilerinin tam olarak hesaplanamaması, bu anomalinin yorumlanmasını zorlaştırıyor. Ancak mevcut teorik tahminler, bu etkilerin gözlemlenen sapmayı açıklamak için yeterli olmadığını gösteriyor.
Önümüzdeki yıllarda bu konuda çok daha net sonuçlar elde edilmesi bekleniyor. Zira LHCb deneyi, 2011-2018 yılları arasında toplanan verilerin çok daha fazlasını şimdiden kaydetmiş durumda. Ayrıca 2030’lu yıllarda planlanan yükseltmelerle birlikte veri miktarının katlanarak artması hedefleniyor. Bu sayede mevcut anomalinin gerçek bir keşif olup olmadığı kesin olarak ortaya konulabilecek.
