Fizikçiler, bir şişeden çok da büyük olmayan bir cihazla ilk kez bir atomun çekirdeğiyle fiziksel olarak çarpışan nötrinoları gözlemlediler.
Bu keşif fizikçilerebu hayalet parçacığı gözlemlemek için yeni bir yöntem sunuyor. Böylece evrenin en önemli sırlarının bir bölümünü daha iyi anlamamıza yardımcı olabilecekler.
Nötrinolar, Tennessee’de bulunan ‘Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’ndaki Spallatioon Nötron Kaynağının altında yer alan sığınak benzeri bir koridor olan Nötrino Alaşımından kolayca elde edilebiliyorlar.
Kalın beton ve demir duvarlar, bu tesiste üretilen ağır nötron yağmurunu süzüyorlar. Fakat bu kısa ömürlü, patlangaç tipi küçük nötrinoların çıkıp gitmelerine engel olmayı başardıkları söylenemez.
Yerleşkede çalışan COHERENT İşbirliği’nin üyeleri için, atomun çekirdeğini oluşturan parçacıklara dönüşen nötrinonun hassas belirtilerini tespit etme noktasında mükemmel bir yoldu bu yeni yöntem.
Araştırmacı Juan Collar “Nötrinolar en gizemli parçacıklardan biridirler” diyor.
Nötrinolar elektrik yüklü değildirler. Yani elektron ya da protonlar gibi parçacıkların hareketlerini yöneten elektromanyetik alanları görmezden gelirler.
Yüksek enerjili çarpışmalarla ortaya çıkan ve ışık hızına yakın hızlarda hareket eden nötrinolar, karşılarına çıkan maddelere aldırış etmeksizin çok büyük mesafeleri kısa zamanda kat edebilirler. Bu yönleriyle evrenin çok uzak bölgelerine erişebilmemiz için bir araç olabilirler. Bu çok önemli amaca hizmet edebilecek olan nötrinoların önemleri de işte buradan geliyor.
Tabii onları yakalamak sorun olmasaydı.
Collar diyor ki: “Onlarla ilgili bir çok şeyi göz ardı ediyoruz. Bir kütleye sahip olduklarını biliyoruz ama ne ağırlıkta olduğunu bilmiyoruz.”
Teorik olarak tüm parçacıklar bir kütleye sahiptirler ama nötrinolarınki pek fazla değil gibi. Nöbel ödülü sahibi Frederick Reines bir defasında onları “İnsanlık tarafından hayal edilen en küçük gerçeklik niceliği” olarak tanımlamıştı.
Bu parçacığın kütlesini tespit etmek pratikte mümkün değil fakat eğer mümkün olsaydı, çok büyük bir kazanım olurdu.
Her bir nötrino, her birinin kendine has kütleye sahip olduğu üç lezzetin süperpozisyonu olarak adlandırılan tuhaf bir ara madde biçiminde sürdürürler varlıklarını. Tespiti daha da zor olan dördüncü bir çeşidin de olması ihtimal dahilinde. Eğer bu da bulunabilirse, kuzenlerinden çok daha ağır bir kütleye sahip olduğu ispat edilebilir.
Bu kütleleri bilmek, temel dört güç olan çekim, elektromanyetizma ve zayıf ve güçlü nükleer güçlerin birbirleriyle olan bağlantılarına dair bir ipucu sağlayabilirdi.
Bu deneyde kullanılan nötrinolar Spallation Nötron Kaynağının yakınından geliyorlar. Araştırma ekibi dedektör olarak sodyumla kaplanmış sezyum iyodid kristali geliştirmiş.
Bu dedektörü doğru yere konumlandırmak kritik önem taşıyor. Küçük bir çekirdeğin oluşu, çarpışmadan doğan çekirdek kaymasını ayrıştırmayı kolaylaştırıyor fakat, aynı zamanda hedefin de daha küçük hale gelmesine neden oluyor.
Araştırmacı Collar “Nötrinoları, bowling topuyla çarpışan ping-pong topları gibi düşünün. Ping pong topları, bowling topunun momentumunda çok az fazladan momentum katkısı sağlayabileceklerdir” diyor.
Bu yöntemin önemli avantajlarından biri, oldukça basit bir düzenek olması. Kablolama için tank ya da soğutma banklarına ya da panellere ihtiyaç duyulmuyor. Dedektörün ağırlığı yaklaşık 14.5 kilogram civarında ve bir kola şişesi boyutlarında.
Bu denli küçük boyutlarda bir dedektöre sahip olmak, nükleer güç reaktörleri gibi diğer kaynakların etrafına yerleştirmeyi de çok daha kolaylaştırıyor.
Nötrinolar kesinlikle elektromanyetik etkileşimlerin gerçekleşme biçimi gibi karanlık parçacıklar. Bu nedenle onları tespit etmek, kara madde profiline uyan katı madde adaylarını bulmanın daha iyi yollarını sağlayabilecektir.
Evrenin en küçük, hayaletimsi niceliklerini otaya çıkarmak istiyorsak, bunun gibi daha etkileyici araçlara ihtiyacımız olacağı kesin.