Teorik parçacık fiziğinde yeni ve şaşırtıcı bir ikilik keşfedildi. İkilik yani Dualite dediğimiz fenomen , Cern’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısında yapılan proton çarpışmalarında meydana gelen iki tür saçılma işlemi arasında ortaya çıktı.
Elde edilen sonuçlar standart parçacık fiziği modelinin karmaşık ayrıntılarında tam olarak anlaşılamayan bir şey olduğu gerçeğine işaret ediyor. Standart model, tüm parçacıkları ve etkileşimlerini açıklayan atom altı ölçekte dünyanın modelidir, bu nedenle sürprizler ortaya çıktığında dikkat çekmek için bir neden vardır. Bu çalışma Physical Review Letters’da yayınlandı.
Fizikte Dualite
Dualite kavramı fiziğin farklı alanlarında ortaya çıkar. En iyi bilinen dualite muhtemelen kuantum mekaniğindeki parçacık-dalga dualitesidir. Ünlü çift yarık deneyi ışığın bir dalga gibi davrandığını gösterirken, Albert Einstein ışığın bir parçacık gibi davrandığını gösterdiği için Nobel Ödülü’nü aldı.
Garip olan şey, ışığın aslında ikisinde de aynı anda olmamasıdır. Bu varlığa bakabilmemizin iki yolu vardır. Işıkta her birinin matematiksel bir açıklaması vardır. Her ikisi de tamamen farklı bir sezgisel fikirle, ama yine de aynı şeyi tarif etmektedir.
Niels Bohr Uluslararası Akademisi’nde yardımcı doçent olan Matthias Wilhelm, “Şimdi bulduğumuz şey benzer bir ikilik” diye açıklıyor. “Bir saçılma süreci ve başka bir saçılma süreci için tahmini hesapladık.
Mevcut hesaplamalarımız, ünlü çift yarık deneyinden deneysel olarak daha az elle tutulur, ancak ikisi arasında net bir matematiksel harita var ve her ikisinin de aynı bilgiyi içerdiğini gösteriyor. Bir şekilde birbirlerine bağlılar.”
Fizikte Teoriler Deneylerle Güçlenir
Büyük Hadron Çarpıştırıcısı çok sayıda proton çarpıştırılır. Bu protonlarda çok daha küçük parçacıklar, atom altı parçacıklar gluonlar ve kuarklar vardır.
Çarpışmada, farklı protonlardan iki gluon etkileşime girebilir. Higgs parçacığı gibi yeni parçacıklar oluşturulur, dedektörlerde karmaşık desenlerle sonuca varılmaya çalışılır.
Araştırmacılar ortaya çıkan modellerin nasıl göründüğünü haritalandırmaktadır. Deneylerle ilgili olarak yapılan teorik çalışmalar, genel bir formülasyon oluşturmak ve deneylerin sonuçlarıyla karşılaştırılabilecek tahminler yapmaya çalışırlar. Sonunda da matematiksel terimlerle neler olup bittiğini tam olarak tanımlamayı hedeflerler.
Araştırmacı Matthias Wilhelm çalışmalarında aşağıdakileri ifade ediyor.
“Dört gluon üretmek için etkileşime giren iki gluonun saçılma sürecini dikkate aldık.
Her ikisi de standart modelin biraz basitleştirilmiş bir versiyonunudur.
Bir gluon ve bir Higgs parçacığı üretmek için etkileşime giren iki gluonun saçılma sürecini hesapladık.
Bu iki hesaplama sonuçları ile ilgili bizim için sürpriz oldu ve karşımıza klasik bir dualite olayın çıktı.
Her nasılsa, bir saçılma sürecinin gerçekleşmesinin ne kadar muhtemel olduğuna dair cevap, diğer saçılma sürecinin gerçekleşmesinin ne kadar muhtemel olduğuna dair cevabı içinde barındırıyor.
Bu dualite ile ilgili garip olan şey, iki farklı saçılma süreci arasındaki bu ilişkinin neden var olduğunu bilmememizdir.
İki tahminin birbirinden çok farklı iki fiziksel özelliğini karıştırıyoruz ve ilişkiyi görüyoruz, ancak bağlantının olduğu yerde hala biraz gizem var “diyor.
Dualite İlkesi ve Uygulaması
Mevcut anlayışa göre, ikisi birbirine bağlı olmamalıdır. Ancak be keşif bizleri daha da fazla araştırma yapmaya sürüklemektedir.
Sürprizler her zaman ve bu deneyin sonucunda bildiğimiz ve anlamadığımız bir şeyin olduğunu gösterir. 2012 Yılında Higgs parçacığının keşfedilmesinden sonra, yeni, sansasyonel parçacıklar keşfedilmemiştir. Şimdi yeni fizikte umduğumuz yol ne olmasını beklediğimize dair çok kesin tahminler yapmak, sonra bunları doğanın bize gösterdikleriyle ilgili çok kesin ölçümlerle karşılaştırmak ve orada sapmalar bulup bulamayacağımıza bakmaktır.
Hem deneysel hem de teorik olarak çok fazla doğruluğa ihtiyacımız var. Ancak daha hassas bir şekilde üzerinde daha fazla çalışılması gerektiği ortadadır.
Eğer basit hesaplamayı kabul edebilirsek, aksi takdirde daha karmaşık hesaplamalar gerektirecek soruyu cevaplamak için ikiliği kullanabiliriz. Bu da dualitenin anlaşılması ile mümkün olabilecektir.
Henüz dualitenin sebeplerini de anlamadığımıza göre beklenmedik sonuçları deneyimlememiz genellikle düzenli ve öngörülebilir bir sonuçtan çok daha ilginçtir.”
Kaynak: Physorg