Yerin 1500 metre altında karanlık madde avı

Aslında tam söylemem gerekirse 1478 metre.

Evet, Amerika’da, Güney Dakota’daki eski adı Homestake olan terk edilmiş maden ocağında fizikçiler evrenimizin dörtte birini oluşturduğu hesaplanan karanlık maddeyi arıyorlar.

Bazıları bu deneyi CERN’deki ‘Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ deneyiyle bile kıyaslıyor.

Yerin 1478 metre altında, bir ‘havuz’un içi tam 370 kilogram ağırlığında sıvı Xenon ile dolduruldu. Havuzun altına üstüne son derece hassas dedektörler kondu.

Bütün bu işler fizikçilerin neredeyse beş yılını altı ve kısa adı LUX (Lux, latince ışık demek, deneyin adı ise ‘Large Underground Xenon’un kısaltması) olan deney bu yılın başında başladı.

Yani, uzaydan gelecek ‘karanlık parçacık’ların bu havuzda Xenon atomlarının çekirdeklerine çarpması ve bu çarpışmaların da son derece hassas dedektörlerce anında saptanması umuldu.

Hemen sorabilirsiniz, neden yerin o kadar altında?

Yerin o kadar altında, çünkü bilimciler dünyamıza sürekli isabet eden ve ‘normal’ maddeden oluşan diğer kozmik ışımaları mümkün olduğunca azaltmak istediler.

Bir basit örnek vereyim: Dünyamız (ve aslında uzayın her tarafı) müthiş bir nötrino bombardımanı altında. Işık hızına yakın hızda hareket eden ve minicik de olsa bir kütleye sahip olan nötrinolardan en az 60 bin tanesi, mesela siz bu paragrafı okuyana kadar vücudunuzu delip gemiş olacak.

Nötrinolar, yerin 1478 metre altına kadar ulaşabilen çok az sayıda kozmik ışından biri.

Sıvı xenon bu havuzda. Karanlık madde xenon atomlarına çarparsa görülecek.

O derinliğe kadar ulaşması beklenen bir başka şey ise LUX’un başındaki fizikçilerin esas aradığı şey. Kısa adı WIMP olan, ‘zayıf etkileşimli masif parçacık’lar yani. Bu cins parçacığın karanlık madde olduğu düşünülüyor.

Esasen ‘karanlık madde’ diye bir şeyin olduğunu artık herkes kabul etmiş durumda. Çünkü evrenimizde bu maddeyi evet gözleyemiyoruz ama onun varlığını dolaylı olarak hissediyoruz; hatta bir ölçüde kendi varlığımızı da ona da borçluyuz.

Ancak geçen hafta yazmaya çalıştım; adına ‘karanlık madde’ denen şey doğrudan veya labaratuvar ortamında dolaylı yoldan henüz gözlenebilmiş bir şey olmadığı için biz onu bir jenerik isimle, ‘karanlık madde’ diye anıyoruz.

Oysa pekala ‘karanlık madde’nin aynen bizim normal maddemiz gibi görece az sayıda karanlık parçacığın yüksek enerji altında birleşmesiyle ortaya çıkmış çok sayıda karanlık atomdan oluşmuş olması mümkün.

Düşünün, bizim ‘normal’ madde kabul ettiğimiz şeyler, yani kendimiz, gezegenimiz, görebildiğimiz evren vs. aslında toplam evrenin çok ama çok küçük bir bölümü.

Oysa hesaba göre ‘karanlık madde’ evrenin dörtte birinden biraz fazlasını oluşturuyor. ‘Normal’ maddenin az sayıda parçacıktan bu denli çok çeşit atom üretmesi ve bu karmaşıklıkta hayatı ve yıldızları ve uzayı yaratması nasıl mümkün olduysa, ‘karanlık’ tarafın da aynı şeyi becermesi mümkün, hatta daha fazla olası.

Öyleyse, mesele bizim galaksimizin merkezindeki ‘karanlık madde’ bölgesinde pek ala bir ‘karanlık evren’ olabilir.

Şimdi fizikçiler LUX deneyiyle toplanan verileri inceliyorlar. Aynen CERN’deki inceleme gibi, dedektörlerin saptadığı ‘olay’ların istatistiki dağılımına bakıyorlar. Tabii bir yandan dedektörler yeni veri toplamaya da devam ediyor.

Acaba ‘İşte bu karanlık maddeyle xenon çekirdeğinin çarpışması’ denen bir fotoğraf ortaya çıkacak mı, fizikçiler ‘karanlık madde’yi ilk kez labaratuvar ortamında gözleyebilecek mi?

Ünlü fizikçi Lawrence Krauss ‘Hayır’ diyor, ‘Bu deneyde hiçbir şey bulunamayacak.’ Onun öyle demesi normal, çünkü Krauss’un ‘karanlık madde’ ve ‘karanlık enerji’ ile ilgili teorisi, evrenin geometrisi ve olası geleceğiyle ilgili fikri farklı.

Ama başka pek çok fizikçi LUX deneyinden ümitli.

Bekleyelim, görelim. Bakalım ‘karanlık madde’yi ne kadar öğrenebileceğiz?