Ekstra boyut - neden yerçekimi bu kadar zayıf
yazı CERN Bilimi hızlandırıyor
tercüme deve
"Ekstra boyut", bilim kurgunun içeriğine benziyor, ancak yer çekiminin diğer kuvvetlere kıyasla neden bu kadar zayıf olduğunu açıklayabilir.
Yerçekimi neden diğer temel kuvvetlerden çok daha zayıf? Küçük bir mıknatıs tarafından üretilen elektromanyetik kuvvet, dünyanın ürettiği yerçekiminden daha büyük olabilir. Bir açıklama, yerçekiminin bir kısmının ekstra boyutlara yayılması nedeniyle, yer çekiminin tam etkisini hissetmediğimizdir.
Bu bilim kurgu gibi görünse de, eğer ekstra boyutlar gerçekten mevcutsa, o zaman evrenin neden beklenenden daha hızlı genişlediğini ve yerçekiminin neden diğer doğal kuvvetlerden daha zayıf olduğunu açıklayabilirler.
Şekil 1: Dört temel etkileşim arasında yerçekimi diğer üç kuvvete kıyasla çok zayıftır.
Ölçek sorunu
Günlük hayatımızda üç mekansal boyut ve dördüncü bir zaman boyutu yaşarız. Öyleyse nasıl daha fazla boyut olabilir?
Einstein'ın genel görelilik teorisi bize uzayın genişleyebileceğini, daralabileceğini ve bükülebileceğini söyler. Şimdi, bir boyutun bir atomdan daha küçük bir ölçeğe küçüldüğünü varsayalım, o zaman görüş alanımızdan kaybolacaktır. Ancak yeterince küçük bir ölçek görebilirsek, bu gizli boyut bize tekrar görünür olacaktır.
Bir telin üzerinde duran bir kişinin yalnızca ileri geri hareket edebildiğini, ancak sola, sağa veya yukarı ve aşağı hareket edemediğini, yalnızca bir boyut gördüğünü hayal edin. Ancak karınca daha küçük bir ölçekte yaşar, sadece ileri geri hareket etmek yerine telin etrafında sürünebilir, bu da ip cambazı için ekstra bir boyut gibi görünür.
Şekil 2: Bir ip cambazı için bu yalnızca tek boyutlu bir teldir, ancak daha küçük ölçekte hareket edebilen bir karınca için iki boyutludur.
Peki ekstra boyutu nasıl tespit edebiliriz? Bir yol, yalnızca ekstra boyut teorisi doğru olduğunda var olabilecek bu parçacıkları bulmaktır.
Ekstra boyut teorisi, atomların düşük enerjili temel durumlara ve yüksek enerjili uyarılmış durumlara sahip olması gibi, Standart Modeldeki temel parçacıklara diğer boyutlarda karşılık gelen daha ağır versiyonların da olduğunu öngörür. Parçacıkların bu daha ağır versiyonları - Kaluza-Klein durumları olarak adlandırılır - temel parçacıklarla aynı özelliklere sahiptir (bu nedenle onlar bizim dedektörlerimiz tarafından da gözlemlenebilirler), ancak daha büyük bir kütleye sahiptir.
Şekil 3: Standart model 3 kuşak kuark (u, d, c, s, t, b) ve 3 kuşak lepton (elektronlar, elektronlar, iyonlar ve karşılık gelen nötrinolar) ile fotonlar, gluonlar ve Z camı içerir. Zar, W bozonları ve Higgs parçacıkları.
CMS veya ATLAS, Z benzeri bir parçacık veya W benzeri parçacık bulursa (Z bozonları ve W bozonları elektrozayıf etkileşim aracılarıdır), örneğin Z veya W bozonlarının kütlesinin 100 katıdır. , O halde bu ek boyutların varlığının kanıtı olabilir. Bu kadar ağır parçacıklar yalnızca Büyük Hadron Çarpıştırıcısının (LHC) yüksek enerjili çarpışması altında bulunabilir.
Şekil 4: Şu anda dünyanın en güçlü parçacık çarpıştırıcısı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı), Fransa, Cenevre ve İsviçre sınırında bulunmaktadır.
Graviton
Bazı teorik fizikçiler, tıpkı bir fotonun elektromanyetik kuvvet aracısı olması gibi, yerçekimini değiştirmek için bir aracı olarak kullanılabilecek "graviton" adlı bir parçacık olduğuna inanırlar. Gravitonlar mevcutsa, onları LHC'de üretmek mümkündür, ancak yakında ekstra boyutta kaybolacaklardır.
Parçacık çarpıştırıcısındaki çarpışma, havai fişekler gibi simetrik örnekler oluşturacaktır. Parçacıklar her yönden dışarı fırlayacaktır. Bir graviton algılanmadan dedektörümüzden kaçabilir, bu da sinyalde boş bir alan bırakacaktır ve tespit edilen sonuçlarda enerji ve momentumda bir asimetri bulacağız.
Şekil 5: LHC'nin CMS detektörünün simülasyon verilerinin yeniden yapılandırılmasına bir örnek: İki foton çarpışarak bir Higgs parçacığı oluşturur ve bu parçacık daha sonra iki hadron jeti ve iki elektrona dönüşür.
Başka boyutlara kaçmış bir graviton veya başka bir şey olup olmadığını belirlemek için bu kayıp nesnelerin doğasını dikkatlice incelemeliyiz. Vaka çalışması sonuçlarında bu eksik enerji yöntemi, karanlık madde veya süpersimetrik parçacıkları bulmak için de kullanılabilir.
Minyatür kara delik
Ekstra boyutları ortaya çıkarmanın bir başka yolu da minyatür kara deliklerin oluşmasıdır. Bu süreçte tespit edebileceklerimiz, ekstra boyutların sayısına ve ölçeğine, kara deliğin kütlesine ve kara deliği üretmek için gereken enerjiye bağlı olacaktır. LHC'nin çarpışmasında gerçekten mikro kara delikler üretilirse, çok hızlı bir şekilde parçalanacaklardır (10 ^ (- 27) saniye). Standart Modeldeki temel parçacıklara veya Standart Modelin ötesindeki süpersimetrik parçacıklara sonradan meydana gelen bozulma, dedektörlerimizde kolayca ayırt edilebilen bazı anormal yörüngeler örnekleri üretecektir. Bunun gibi daha fazla sinyal aramak, bizim için bilinmeyene bir kapı açacaktır.
Bu makale Camel tarafından çevrildi, teşekkürler!
Orijinal başlık: Ekstra boyutlar, gravitonlar ve küçük kara delikler
Orijinal adres: orijinali okuyun
Son Okuyucu: J.C
Resim, editör tarafından internetten eklenir
Editör: Z.S
En Yeni 10 Popüler Makale
Görüntülemek için başlığa tıklayın
