Bilim İnsanları Yeni Bir Fizik Alanı Keşfetmiş Olabilir!

Herhangi bir konuda söylenen bir cümle vardır. “Büyüklük önemli değil” diye. Pekala bir çok şey için doğru olsa bile fizikte geçerli değildir. Özellikle atomaltı dünyasında büyüklük çok önemli bir şeydir.
Elektron ve nötron dışında proton atomun temel malzemelerinden biridir. Ve atom görebildiğim evreni, dünyamızı bizi bir araya gelerek oluştururlar. Bundan dolayı evreni anlamak için atomun bileşenlerini ve yapısını anlamak çok önemlidir.

Geçen sene bir grup bilim insanları protonun büyüklüğünü muonlar ile kıyaslayarak bulmak için bir deney yaptılar. Daha önceki denemeler elektronlarla idi. Ve bu deneyin sonuçları protonun aslında bizim bildiğimiz gibi olmadığını göstermiş. Daha iyi bir tanımla protonun bizim bildiğimiz büyüklükte olmadığını göstermiş ki aslında aynı anlama geliyor. Deneyin sonuçları protonun çapının 0,84087 femtometre (metrenin kattrilyonda biri) olduğunu göstermiş. Fakat sorun burada başlıyor. Normalde elektronlarla yapılan kıyaslamaya göre bu çap %4 oranında daha küçük.

Muon: Kısa ömürlü ve elektronun daha ağır versiyonu. Elektronla aynı elektrik yüküne sahip ama 200 kat daha ağır.
Elektron: Negatif elektrik yüküne sahip basit atomaltı parçacık. Atomun kütlesinin binde birine sahiptir.

Deneyin yapılış şekli şu şekilde. Bilim insanları bir hidrojen atomunu (1 proton 1 elektron) parçacık hızlandırıcıda muonlarla (elektronların daha ağır kuzenleri) bombardımana tutuyor. Bu bombardıman olurken muonlardan birisi elektronla yer değiştiriyor. Elektron hidrojen atomundan kopuyor ve yerine muon geçiyor. Muonlu hidrojen atomu aşırı hassas lazer ile ölçülüyor. Daha önceki sopnuçlara göre %4 daha küçül bir sonuç çıkıyor. Bir önceki değer yuvarlarsak 087 femtometre. Her ne kadar bu kadar küçük boyutlar bizim açımızdan önemsiz gözükse de atomaltı boyutlarda çok önemli bir değer oluyor aslında.

İki Farklı Boyutun Oluşturduğu Problem

Bir önceki deneyin ölçümlerinin yanlış olması ihtimaline karşın bilim insanları daha önceki deneyi tekrarladılar. Ama birden fazla tekrarlamaya karşın 0,87 femtometre sonucu her zaman doğrulanmış oldu. Başka bir olasılığa göre protonun çapını hesaplarken bazı parçaların eksik olduğu. İsveç fizikçi Aldo Antognini protonun yapısını tam olarak algılayamadığımızı ve bu yüzden dolayı çapını doğru ölçemediğimizi düşünüyor.

Artık bilim insanlarının uğraşacağı yeni bir fizik alanı var. Elbette bu fizik alanı bildiğimiz standart modeli ya da diğer teorileri geçersiz kılmıyor. Bilim her zaman bir önceki bilgilerin geliştirilmesi ve daha da doğruya yönelmesi ile ilerler.

Kaynak ve Referanslar:

1. Antognini, A. et al. Science (2013).

2. Pohl, R. et al. Nature (2010).

3. Bernauer J. C. et al., Phys. Rev. Lett. 105, 242001 (2010)

4. Mohr, P.J. et al. Rev. Mod. Phys. (2008)