İsvec ’teki Lund Universitesi ’nden araştırmacılar, evrendeki karanlık maddenin araştırılması konusunda diğer alternatifler duşunulduğunde onlara oranla daha etkili sonuclar verebilecek yeni bir teknik geliştirdiler. Bu yeni teknikle birlikte artık CERN ’de uretilen verilerin cok daha buyuk miktarlarını analiz edebiliyorlar.
Keşfedilmemiş yeni parcacıklara ait verileri siliyor olabiliriz The CERN Data Center CERN ’deki araştırma tesisindeki LHC (The Large Hadron Collider) hızlandırıcısında, neredeyse ışık hızında carpışan protonlar uzerine uzun bir deney serisi halen ve durmadan devam etmektedir. Hızlandırıcı kapasitesi arttıkca, veri miktarı surekli artmaktadır. Bununla birlikte, uretilen buyuk miktardaki bu veriyi işlemek ve depolamak da git gide zorlaşmaktadır. Bu nedenle araştırmacılar, hangi verileri daha yakından incelemeleri gerektiğine dair surekli bir değerlendirme icinde bulunmaktadırlar.
Lund Universitesi ’nde bir parcacık fizikci olan ve CERN ’deki ATLAS deneylerinden gelen veriler uzerinde calışan Caterina Doglioni; “Eğer dikkatli olmazsak, karanlık madde oluşturan parcacıklar gibi bugune dek keşfedilmemiş, tamamen yeni parcacıklara ait verileri silebiliriz”. diyor.
Caterina Doglioni, CERN ’de uretilen bu muazzam miktardaki verinin nasıl daha iyi kullanılacağına odaklanan soz konusu calışmanın arkasındaki araştırmacılardan biri.
Gorunur ve Karanlık Madde arasındaki bağın izlerine bakmaya calışıyoruz Teknik aslında basit bir yaklaşımla başlıyor…
Tum bilgileri deney suresince kaydetmek ve daha sonraki bir tarihte analiz etmek yerine, verilerin analizinin buyuk bir kısmını kısa surede yaparsak, boylece olayın cok daha kucuk bir kısmını kaydedip saklamak zorunda kalırız. Diğer LHC deneyleri tarafından da kullanılan bu teknik, boylece araştırmacıların yeni parcacıkların izlerini icerebilecek daha bircok olayı kaydetmelerini ve saklamasını sağlar.
Doglioni ’ye gore umut ettikleri şey; gorunur ve karanlık madde arasında bir bağlantı oluşturabilecek kuvvetlerin taşıyıcısı olma ihtimali olan ve şu ana kadar bilinmeyen parcacıklar hakkında belirtiler bulabilmek.
“Aracı” olarak adlandırdığımız bu yeni parcacıklar, son derece kısa omurlu olan kuark ciftlerine, yani atomlardaki protonların ve notronların yapı bloklarına parcalanabilir. Kuarklar parcalandığındaysa, ekipmanlarımızla tespit edebileceğimiz bir tur parcacık banyosu oluşuyor.”
Evrenimizin % 95 ’i karanlık Araştırma topluluğu, oldukca uzun bir zamandır evrenimizin buyuk bir bolumunu oluşturan zorlu karanlık madde hakkında cevaplar arıyor. Şu anda algıladığımız, olcebildiğimiz ve uzerine tartıştığımız tum fizik aslında evrenin yalnızca % 5 ’ini oluşturuyor. Bilim insanlarının buyuk coğunluğu, kalan % 95 ’lik kısmın; henuz keşfedilmemiş olan Karanlık Madde (Dark Matter) ve Karanlık Enerji ’den (Dark Enerji) oluştuğuna inanıyor.
Peki bizleri evrenin % 95 ’ini gormediğimiz bir şeyin oluşturduğu fikrine iten şey ne?
Diğer tum kuvvetli deliller ve ayrıntıların dışında bu yaklaşımın temeli; galaksilerin, onların icinde gorebildiğimizden cok daha fazla maddeye sahipmiş gibi donmeleri gerceğine dayanmaktadır.
Karanlık madde bu temel gok mekaniği hesaplarından tahmin edildiğine gore, tum evrenimizin % 27 ’sini oluşturmaktadır.
Bunun yanında, bir de evrenin genişlemesiyle ilgili hesaplarımızda, nereden geldiğini bilmediğimiz bir fazlalık faktoru bulunmakta. Bu goremediğimiz fazla enerji, evrenimizi genişlerken surekli hızlanmasına neden oluyor. İşte buna da karanlık enerji diyoruz ve hesaplamalarımıza gore bu enerji de evrenimizin % 68 ’ini oluşturmakta.
Araştırmacılar 31 Ekim gunu; tum dunya uzerindeki bir dizi araştırma ve olaya ithafen “Karanlık Madde Gunu” (Dark Matter Day) olarak ilan ettiler.
Karanlık Madde avı Caterina Doglioni, “Karanlık maddenin var olduğunu biliyoruz. Normalde olcum araclarımızdan gecip gidiyor, ancak kaydedemiyoruz. Ve fakat araştırmamızda ona bağlı parcacıkların urunlerini gormeyi umuyoruz” dedi.
Karanlık maddelerin, cok duşuk etkileşimli parcacıklar oldukları duşunulmektedir. Bu nedenle madde ile etkileşime girmeleri olasılığı duşuktur. Araştırmacılar, egzotik ve yaratıcı yeni yontemler dışında karanlık maddeleri kalorimetreler ile gozlemlemeye calışmaktadır. Bu sistemlerde sensorler neredeyse evrenin mutlak sıcaklık noktasına dek soğutulurlar. Boylece sensorler icin zaman durma noktasına gelir ve atomları titreşimleri git gide kuculur.
Sensorler karanlık madde ile karıştırılabilecek (en cok notrinolarla karıştırılırlar) parcacıklar icin kademeli bir filtreleme girişine sahiptir ve sensorun kalbine yalnızca karanlık maddeye ait parcacığın girip bir iz bırakması istenir.
Ayrıca karanlık maddenin sensorun icinden gecerken onunla etkileşebilmesi icin —ozellikle tuz madeniz gibi- yer altı yapılarının parcacıkları yavaşlatma etkisi kullanılır. Boylece olcum sistemleri buyuk oranda yalıtılmış yer altı tesislerde calıştırılmak uzere hazırlanır.
Sensorler soğutuculara yerleştirilip iyice muhurlenir ve -genellikle 2 yıl civarı surecek- olcumlere başlanılır. Olcum sureci sonunda sensorde bir sinyal varsa, olculen enerji aralığına bağlı olarak parcacığın bir karanlık maddeye ait olup olmadığı uzerine yorumlar yapılır ve bu yorumlar bir sonraki olcum ya da proje icin teorik temeli oluşturur.
Bunun dışında karanlık madde araştırmaları icin farklı detektor sistemleri ve ozel deney duzenekleri de kullanılmaktadır.
Ancak hepsinin ortak noktası; olabildiğince kucuk ve zor etkileşen bir parcacığı bulmak icin, duzeneğin parcacıkla etkileşecek bolumunun olabildiğince yalıtılmış ve soğuk olmasıdır.
Henuz tam anlamıyla onu anlayışımızın kapısını aralayamadığımız icin, karanlık madde konusundaki araştırmalar farklı teknoloji ve tekniklere dayanmakta. Bu nedenle araştırma grubunun mevcut veri işleme yontemine yeni bir bakış acısı kazandırması cok onemli.
Doglioni yine de karanlık madde arayışında anlamlı bir atılım gercekleşmesinin ne kadar zaman alacağı uzerine bir tahmin yurutmeye cesaret edemiyor. Bu sırada Doglioni, araştırma girişimleri ilerledikce, “spin — off” (yan urun etkileri) sağlandığını gozlemliyor.
Bu, buyuk miktardaki verilerin nasıl işleneceği hakkındaki teknik; araştırma topluluğu dışında da değerli olmakla beraber, endustri ile ceşitli işbirliklerinin başlatılmasını sağlamıştır.
Calışmanın orijinaline aşağıdaki bağlantıdan ulaşabilirsiniz.
M. Aaboud et al. Search for Low-Mass Dijet Resonances Using Trigger-Level Jets with the ATLAS Detector in pp Collisions at s=13  TeV. Physical Review Letters, 2018; 121 (8) DOI: 10.1103/PhysRevLett.121.081801