Evrende dönen karanlık işler-2
Varlığının keşfinden 50 yıl sonra karanlık madde hakkında bildiklerimiz yok denecek kadar az. Kesin bildiğimiz bir şey karanlık maddenin kütleçekimi ile etkileştiği. Bu yüzden ‘madde’ terimini kullanıyoruz
Evrendeki enerji yoğunluğunun dörtte biri karanlık maddeden oluşuyor. Peki, karanlık madde nedir? Ne değildir? Ne olabilir?
Varlığının keşfinden 50 yıl sonra karanlık madde hakkında bildiklerimiz yok denecek kadar az. Kesin bildiğimiz bir şey karanlık maddenin kütleçekimi ile etkileştiği. Bu yüzden ‘madde’ terimini kullanıyoruz. Kütleçekimi etkileşimi ile karanlık maddenin evrendeki dağılımını da inceleyebiliyoruz. Buradan karanlık maddenin ne olmadığını öğrenebiliyoruz.
1- Karanlık madde kendisi ile çok etkileşmez. Çünkü eğer bir karanlık madde parçacığı diğer karanlık madde parçacıkları ile çok güçlü etkileşim gösterse oluşturacağı belirli yapılar var ve bunları gözlemlemedik.
2- Karanlık madde ışıksaçan madde ile güçlü bir şekilde etkileşmez. Bunu da inşa ettiğimiz deneylerden biliyoruz. Bu deneylerden bir tanesi XENON1T. Yani bir tonluk ksenon deneyi. Ksenon çekirdeğinde 54 tane proton olan ağır bir element. Bu tarz deneylerde böyle ağır elementler kullanmak yararlı çünkü bu karanlık madde parçacıkları ile etkileşme olasılığını artırıyor. Yine kütleçekimine bakarak Dünya etrafındaki karanlık madde yoğunluğunu az buçuk tahmin edebiliyoruz. Eğer bir karanlık madde parçacığı ile proton/nötron arasında bir etkileşim varsa, bu kuvvete bağlı olarak Dünya etrafındaki bir karanlık madde parçacığının deneydeki ksenon atomuna çarpıp onu biraz yerinden ittirme olasılığı var. Bunu bilye oynamak gibi düşünebilirsiniz. Tek başına bir bilye vurmak zordur, ama eğer bir arada on bilye varsa birini elbet tutturursunuz. Tabii atışınız iyi ise. Bu benzetmede sizin oyundaki beceriniz etkileşim kuvveti, hedef bilyeler ise XENON1T deneyi. Bunun gibi birçok karanlık madde deneyi var. Bazıları değişik elementler, değişik sistemler kullanıyor. Ama ölçülmek istenen aynı şey: Karanlık madde ile bildiğimiz Standart Model parçacıkları arasındaki etkileşme kuvveti nedir? Henüz böyle bir etkileşim gözlemlemedik. Bu da etkileşim kuvvetine bir üst sınır koymamızı sağlıyor.
Bunun dışında karanlık maddenin ne olduğuna dair bir bilgimiz yok. Teorik modellerimiz ışıksaçan madde hakkında bildiklerimizden geliyor. Elektronları, kuarkları, vs anlatmak için parçacık fizikçiler olarak kullandığımız matematiksel model, yani Standart Model, başlangıç noktası veriyor bize. Birçok karanlık madde modeli, karanlık maddenin de bir temel parçacık olduğunu varsayar. Bu sadece bir tahmin, ama niye olmasın? Belki karanlık madde olarak tanımlayabileceğimiz birçok temel parçacık vardır ve beraber var olabilirler. Bu yeni temel parçacıklar yeni karanlık kuvvetler aracılığıyla, aynı görebildiğimiz dünyadaki gibi, çok değişik etkileşimler gösteriyor olabilirler. Parçacık fizikçiler bu tarz kompleks modelleri Karanlık Sektör olarak adlandırıyor.
Karanlık Sektör’ün neyi kapsadığını deneysel olarak bilmiyoruz ama birçok teori var. Mesela bazı modeller bildiğimiz Standart Model’in aynasının, yani bir ikizinin olduğunu varsayıyor Karanlık Sektör içinde. Bir popüler model aksiyon denen çok hafif bir parçacığın varlığını öngörüyor. Başka modeller karanlık fotonlar ile etkileşen karanlık elektronlara odaklanıyor. Daha onlarca, yüzlerce model var. Karanlık Sektör bir bakıma teorik fizikçiler için bir oyun bahçesi. Neyin gerçek Evren’i anlattığını bilmediğimiz için aklımıza her gelenin peşinden koşabiliyoruz! Tabii ki en güzeli bu modellerden birinin deneysel olarak gözlemlenmesi. Fakat daha o kadar şanslı olamadık.
Önümüzdeki ayki yazım bir başka karanlık olayla alakalı olacak: karanlık enerji.