LHC’de yeni bir bozon keşfedilmiş olabilir

Higgs’i unutun, şehirde artık yeni bir bozon var. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndan (LHC) gelen son veriler en azından bunu ima ediyor. Potansiyel keşif, elde edilen verilerin açıklanmasından saatler sonra arXiv.org internet sitesine dokuz ayrı makalenin yüklenmesinden anlaşılacağı üzere teorik fizikçiler arasında bir çılgınlık halini aldı.

ATLAS ve CMS’den oluşan LHC deneylerinin ikisi de, proton-proton çarpışmalarını takip eden olaylardan elde edilen verilerde bir çıkıntı tespit ettiler. Deneyler, çarpışmalar tarafından üretilen parçacıklar arasında, foton çifti fazlalığını görmüşlerdi. Bu genellikle yeni bir parçacık olduğunu bir göstergesidir.

Çıkıntı, ATLAS deneyinde 40 ve CMS deneyinde 10 olmak üzere 50 foton çiftinde görülürken her foton 750 gigaelektronvolt (GeV) düzeyinde enerjiye sahipti. Bu potansiyel yeni parçacığın, mutlaka Higgs gibi olmasa da bir bozon ve ağırlığının da neredeyse 1.600 protona eşdeğer olacak şekilde 1.500 GeV olduğunu gösteriyor. Fizikçiler, o kütlede herhangi bir şey beklemedikleri için fazlasıyla heyecanlandılar.

Çok heyecan verici olmakla birlikte, bu ipucunun bir parçacık ya da sadece bir tesadüf olup olmadığı kanıtlanmadan önce, yapılması gereken daha çok şey var. Tespit sayısının düşük olması, düşük bir istatistiksel kesinliğe karşılık geliyor. ATLAS deneyi 99.99 oranında (3.9 sigma) bir güven düzeyine sahip ve CMS deneyi ise 98.9 oranında (2.6 sigma) bir güven seviyesine sahiptir. Bu değerler gerçekten yüksek görünüyor, ama bunları sırasıyla 10.000’de 1 ve 100’de 1’den biraz fazla olarak görebilirsiniz. Eğer bineceğiniz uçağın düşme olasılığı bu olsaydı o uçağa binmezdiniz.

Yeni parçacıklar, ancak güven seviyesi 5 sigma düzeyine (yüzde 99.9999) ulaştıysa teyit edilebilir. Bunun anlamı, tesadüf olması olasılığının 3,5 milyonda bir olmasıdır. LHC’nin, bu yıl için çalışmalarını sonlandırmış olması nedeniyle 2016’da makinenin hedefi 5 sigma düzeyine ulaşmak olacak.

Potansiyel yeni parçacığı açıklamak için çeşitli teorik açıklamalar öne sürüldü. Fiziğin standart modelinin bazı egzotik varyasyonlarından karanlık madde ve sicim teorisine, açıklamalar mevcut sınırlı verilerden mümkün olan her şeyi çıkarmaya çalışıyor.

Ancak, ATLAS ve CMS deneylerinde çalışan fizikçiler, iş karşılaştıkları sonuçlara geldiğinde sağduyulu davranıyorlar. ATLAS deneyinin sözcüsü Profesör Dave Charlton, “İmkansız diyemeyeceğimiz bir istatistiksel dalgalanmadan daha fazlasını gördüğümüzü düşünmek için henüz çok erken.” diyor.

Charlton şöyle devam ediyor: “Eğer sadece talihli bir tesadüf değilse, ne olabileceği hakkında da spekülasyon yapmak istemem. Bizim işimiz, deneylerde, daha fazla öğrenebileceğimiz bir şey olup olmadığını tespit etmek için verileri sıkı şekilde incelemek ve en önemlisi önümüzdeki yıl gelecek yeni veri örnekleri için hazırlanmaktır. Biz bunu yapıyoruz!”

Bu ipuçlarının bir keşif olduğu ortaya çıkarsa, parçacık fiziği dünyası aynı kalmayabilir. LHC, Mart ayında tekrar çalışmaya başlayacak ve fizikçiler, önümüzdeki yıl 10 kat fazla veri bekliyor. CERN’deki fizikçilerden CMS ekibinin sözcüsü Tiziano Camporesi ise, “Bu dalgalanmaların ardında gerçekten bir doğal fenomen varsa bunu bileceğiz” diye konuşuyor.