Parçacık fiziğinin incisi bir yükseltme için ölüyor. Ve fizikçiler sadece bir şeye sahip olabilirler: Bazı parçacıklar ve kuvvetler aynaya bakabilir ve kendilerini tanımayabilir. Bu, kendi başına, Standart Modeli adı verilen bir kuyruk noktasına gönderirdi.
Evrenin atomaltı parçacıkları arasındaki neredeyse tüm temel tepkiler, aynada çevrildiklerinde aynı görünür. Parite adı verilen ayna görüntüsünün fizikte simetrik olduğu veya parite simetrisine sahip olduğu söylenir.
Tabii ki, herkes kurallara uymuyor. Örneğin, bir dizi başka nedenden dolayı da garip olan zayıf nükleer kuvveti içeren reaksiyonların parite simetrisini ihlal ettiğini biliyoruz. Bu yüzden kuantum dünyasındaki diğer kuvvetlerin ve parçacıkların da bu alanda kural kırıcılar olmalarının mantığıdır.
Fizikçilerin aynada aynı görünmeyecek ve dolayısıyla parite simetrisini ihlal edecek olan bu diğer varsayımsal tepkiler hakkında fikirleri var. Bu garip tepkiler bizi parçacık fiziğinin Standart Modelini geçmemize yardımcı olabilecek yeni fiziğe, atomaltı olan her şeyin mevcut özetine yönlendirebilir.
Ne yazık ki, bu garip reaksiyonların çoğunu atom parçalayıcılarımızda ve laboratuvarlarımızda asla görmeyeceğiz. Etkileşimler, diğer etkileşim türlerine göre ayarlanmış enstrümanlarımızla tespit edilemeyecek kadar nadir ve zayıftır. Ancak bazı nadir istisnalar olabilir. Cenevre yakınlarındaki dünyanın en büyük atom parçalayıcı Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) araştırmacıları bu nadir etkileşimler için av yapıyorlar. Şimdiye kadar, boş ellerle geldiler, ancak bu sonuç bile aydınlatıcı. Bu olumsuz sonuçlar, fizikçilerin yeni fizik arayışında daha ümit verici yollara odaklanmalarına izin vererek, meyvesiz hipotezleri göz ardı etmeye yardımcı olur.
Ayna ayna söyle bana
Tüm fizikteki en önemli kavramlardan biri simetri. Hatta fizikçilerin sadece simetri avcıları olduğunu iddia edebilirsiniz. Simetriler, gerçekliğin en içsel işleyişini düzenleyen doğanın temel yasalarını ortaya koyar. Simetri çok önemli.
Öyleyse nedir? Simetri, bir işlem veya etkileşimdeki bir öğeyi değiştirirseniz, işlemin aynı kalması anlamına gelir. Fizikçiler, sürecin bu değişime göre simetrik olduğunu söylüyorlar. Burada kasten belirsiz oluyorum çünkü çok farklı simetri türleri var. Örneğin, bazen parçacıkların üzerindeki yüklerin işaretini değiştirebilir, bazen süreçleri zaman içinde ileri veya geri çalıştırabilir ve bazen sürecin bir ayna görüntüsü sürümünü çalıştırabilirsiniz.
Aynadaki bir sürece bakarak bu sonuncusuna parite simetrisi denir. Fizikteki çoğu atomaltı etkileşimler, tam önünüzde veya aynada yapılıyorsa, aynı sonucu verir. Ancak bazı etkileşimler, zayıf nükleer kuvvet gibi, özellikle de bu kuvveti içeren etkileşimlerde nötrino üretildiğinde bu simetriyi ihlal eder.
Nötrinolar her zaman "geri" döner (diğer bir deyişle, spin noktalarının ekseni hareket yönlerinden uzağa doğru), antineutrinolar ise "ileri" (dönme eksenleri, uçarken düz ileri) döner. Bu, düzenli olarak çalıştırdığınızda üretilen nötrino ve antineutrinoların sayısında, zayıf nükleer kuvvete dayanan ayna tersine çevrilmiş bir deneyle çok küçük farklılıklar olduğu anlamına gelir.
Kırık aynalar
Bildiğimiz kadarıyla, zayıf nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet tek başına parite simetrisini ihlal ediyor. Ama belki de yalnız değil.
Şu anda anladığımızın ötesinde fiziğin var olması gerektiğini biliyoruz. Ve bu varsayımsal fikir ve kavramların bazıları aynı zamanda parite simetrisini de ihlal ediyor. Örneğin, bu teorilerin bazıları, LHC'nin tipik olarak incelediği parçacık türlerini içeren, aksi takdirde normal etkileşimlerde ince asimetrileri öngörür.
Elbette, bu varsayımsal fikirler egzotik, karmaşık ve test edilmesi çok zordur. Ve çoğu durumda, ne aradığımızdan tam olarak emin değiliz.
Sorun şu ki, şu anda Standart Model olarak adlandırılan parçacık dünyası anlayışımızın eksik olduğunu bilmemize rağmen, onun yerine nasıl bakacağımızı bilmiyoruz. Birçok fizikçi, LHC'nin bizi yeni ve heyecan verici bir şeye yönlendirecek bir şey - yeni bir parçacık, yeni bir etkileşim, herhangi bir şey - ortaya çıkarmasını umuyordu, ancak şimdiye kadar tüm bu aramalar başarısız oldu.
Standart Modelin ötesinde olan (süpersimetri gibi) teorilerin birçoğu yavaşça dışlanmaktadır. Parite-simetri ihlali bu noktada işe yarayabilir.
Standart Modelin hemen hemen tüm ortak varsayımsal uzantıları, sadece zayıf nükleer kuvvetin parite simetrisini ihlal ettiği sınırlamasını içerir. (Bu, nasıl çalıştığını merak ediyorsanız, modellerin temel matematiğine dönüştürülür.) Bu, süpersimetri, akslar ve leptoquarklar gibi kavramların bu simetriyi tam olarak olduğu yerde ve başka hiçbir yerde kırmadığı anlamına gelir.
Ama bak, millet, eğer bu yaygın uzantılar kaybolmuyorsa, belki ufkumuzu genişletme zamanı.
Eşliği geri soyma
Bu nedenle, bir araştırmacı ekibi LHC'de Compact Muon Solenoid (CMS) deneyi tarafından yayınlanan bir veri önbelleğinde parite ihlallerini araştırdı; 29 Nisan'da yayınlanan bir araştırmada sonuçlarını arXiv preprint sunucusuna detaylandırdılar. LHC gerçekten de parite ihlallerini aramak için ayarlanmadığından bu oldukça zor bir arama oldu. Ancak araştırmacılar, diğer parçacıklar arasındaki etkileşimlerde kalanları inceleyerek bunu akıllıca yapmanın bir yolunu buldular.
Sonuç: Eşlik ihlali ipucu bulunamadı. Standart Model için Yaşasın (tekrar). Bu araştırmanın yeni bir fizik sınırı açmaması biraz hayal kırıklığı yaratsa da, gelecekteki aramaların netleştirilmesine yardımcı olacaktır. Eğer zayıf nükleer kuvvetin dışında parite ihlali için arama yapmaya devam edersek ve hala hiçbir kanıt açmazsak, o zaman Standart Modelin ötesinde olan her şeyin, bu dayanak kuramıyla aynı matematiksel yapılardan bazılarına sahip olması ve sadece zayıf nükleer kuvvetin aynada farklı görünüyorsun.
