Hızlı Elektronların Karanlık Dansı
Yazar: Arif Bayırlı
(3 oy, ortalama: 4,67 / 5)Kozmik kaynaklı elektron fazlalığı karanlık maddeye mi iÅŸaret ediyor? Antarktika’da yapılan ve NASA’nın desteklediÄŸi yüksek irtifa balon deneyinde (Advanced Thin Ionization Calorimeter – ATIC) kozmik mikrodalga fon ışınımından ayrı bir kaynaktan gelen yüksek enerjili elektronlar keÅŸfedildi. AraÅŸtırmacılar bulguların uzun süredir aranan karanlık madde üzerine ışık tutacağını tahmin ediyorlar.
Kozmolojide günümüzün en büyük problemlerinden biri olan ve evrendeki tüm maddenin %22’sini oluÅŸturduÄŸu bilinen karanlık madde, ismindeki karanlık sıfatını ÅŸu ana kadar açıklanamamasına borçlu. Dev galaksileri bir arada tutan ve normal madde (proton, elektron gibi bildiÄŸimiz parçacıklardan oluÅŸan) ile etkileÅŸime girmeyen karanlık maddenin varlığı, kütle çekim alanı ile etkileÅŸimi sonucu gözlenebiliyor. Mevcut yöntemlerde doÄŸrudan gözlenemeyen karanlık maddenin ne olduÄŸuna dair araÅŸtırmacılar WIMP (weakly interacting massive particles – zayıf etkileÅŸen devasa parçacıklar) veya axionlar gibi egzotik parçacıklar öneriyorlar. EtkileÅŸimlerinin zayıf olması sebebiyle karanlık madde adayları araÅŸtırmalarında uzun süredir somut adımlar atılamıyor.
ATIC deneyi sonucunda araÅŸtırmacılar, GüneÅŸ’ten 3000 ışık yılı ötede bir kaynaktan gelen 300 milyar elektron volt (1 elektron volt = 1 elektronun 1 Volt gerilim ile kazandığı enerji) ile 800 milyar elektron volt arasında birden artan elektron sayısının, bu çok yüksek enerjilerde ÅŸu ana kadar karşılaşılmamış olan karanlık madde bozunmasına iÅŸaret edebileceÄŸi düÅŸünüyorlar.
ATIC yüksek enerjili elektron sayımı (Credit: J. Chang et al.)
Louisiana State Üniversitesi’nden ATIC’in baÅŸ yürütücüsü John Wefel, “Bu elektron fazlalığını kozmik ışınlar için geliÅŸtirilmiÅŸ standart anlayışla açıklamak mümkün deÄŸil. Bu hızlı parçacıkları bize nispeten yakın bir kaynak üretiyor olmalı” diyor.
Evrenin oluÅŸumunun izleri olarak da bilinen Kozmik Arka Fon Dalga Işınımını (CMB) oluÅŸturan hızlandırılmış parçacıklar, uzayda ilerlerken, enerjileriyle doÄŸru orantılı olarak bir enerji kaybına uÄŸrarlar. ATIC ile ölçülen enerji seviyeleri ise parçacıkların kozmik kaynaklı olamayacakları, daha yakın bir kaynaktan gelmesi gerektiÄŸi öngörülüyor.
Teoriler tarafından karanlık maddenin bozunması sonucunda bir çok yüksek enerjili elektron, pozitron (artı yüklü elektron –anti elektron), gama ışınının oluÅŸacağı öngörülüyor. ATIC’in gözlediÄŸi bu yüksek enerjili elektronların, karanlık madde adaylarından WIMP ailesinden ve kütlesine eÅŸdeÄŸer 650 milyar elektron volt enerjide bulunan egzotik Kaluza – Klein parçacığı olabileceÄŸinden ÅŸüpheleniliyor. Bu parçacık türlerini ortaya atan teorilerde uzayın gözlediÄŸimiz 4 boyutunun (3 uzay boyutu + 1 zaman boyutu) dışında ekstra boyutlarının olduÄŸu belirtiliyor.
GeçtiÄŸimiz günlerde diÄŸer bir karanlık madde araÅŸtırma grubu olan PAMELA (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-Nuclie Astrophysics) araÅŸtırmacıları da 100 milyar elektron volt enerji deÄŸerlerinde tespit ettikleri pozitron fazlalığını olası bir karanlık madde bozunmasıyla iliÅŸkilendirmiÅŸlerdi. ATIC araÅŸtırmacıları bulgularının her ne kadar farklı enerji aralıklarında olsalar da PAMELA ekibinin bulgularıyla örtüÅŸtüÄŸünü belirtiyorlar.
AraÅŸtırmacılar bahsedilen yüksek enerjili elektronların karanlık madde dışında, ÅŸu ana kadar o bölgede keÅŸfedilmemiÅŸ bir pulsardan da kaynaklanabileceÄŸini sözlerine ekliyorlar. Büyük kütleli yıldızların ölümü sonucu oluÅŸan ve çevresinde çok yüksek manyetik alanlara sahip pulsarlar da elektronları bu yüksek enerjilere çıkarmış olabilir. Fakat tüm bunlara neden olabilecek GüneÅŸ sistemine bu kadar yakın çok az gök cismi bulunuyor.
2008 yılı içerisinde uzaya gönderilen ve yakın zamanda aktif çalışmalara baÅŸlayan Fermi Uzay teleskobunun yapacağı detaylı araÅŸtırmalarla daha tatmin edici sonuçlar alacağına inanan araÅŸtırmacılar, 2009 yılı içerisinde bu yüksek enerjili parçacık kaynaklarının doÄŸasını çözeceklerini belirtiyorlar.
Kaynaklar
