Higgs Bozonunun ''Annesi'', Süper İletkenlerde Bulundu!

Higgs bozununun garip kuramsal akrabası (ki bu akraba, yakalanması zor olan Higgs parçacığını bulmak için on yıllar süren takibe ilham kaynağı olmuştur), ilk defa tam anlamıyla gözlemlendi. Bu keşif, modern fiziğin en heyecan verici dönemlerinden birinin sonunu getiriyor. 

Kendisiyle aynı ismi taşıyan bozonu ortaya çıkaran Higgs Alanı, diğer parçacıkların uzay boşluğundaki hareketlerini yavaşlatarak onlara kütle kazandırmasıyla ünlüdür. Fikrinin ilk kez 1960’larda ortaya atıldığı bu parçacık, İsviçre’nin Cenova şehri yakınlarındaki CERN Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda en nihayetinde 2012 yılında gözlemlendi ve takip eden yılda bu parçacığı öngören bazı kuramcılar Nobel Fizik Ödülü’nü aldılar.

Aslına bakacak olursanız, bu fikrin menşei, süperiletkenlerdeki foton davranışları (Süperiletken: çok düşük derecelerde soğutulduklarında, elektronların direnç göstermeden hareket edebilmesini sağlayan metal). Sıfır Kelvin derecesi civarında, içinden geçen foton çiftlerini yavaşlatarak ışığı kütlesi varmışçasına hareket ettiren süperiletken maddede titreşimleri oluşur. Bu etki, Higgs fikriyle yakından ilintilidir. Hatta, Avustralya’daki Melbourne Üniversitesi’nden Raymond Volkas bu etki için “esasen, Higgs fikrinin annesi” der.

Yeni keşfi gerçekleştiren ekibin başı Tokyo Üniversitesi’nden Ryo Shimano, bu titreşimlerin Higgs parçacıklarının matematiksel karşılıkları olduğunu söylüyor. Süperiletken versiyon, süperiletken bir madde içindeki ışığın sanal kütlesini açıklarken, parçacık fiziği Higgs alanı ise W ve Z bozonlarının boşluktaki kütlesini açıklıyor.

Çifte Bela

Fizikçiler, tüm süperiletken maddelerde Higgs benzeri bir etkinin ortaya çıkacağını tahmin etmişlerdi çünkü bu etki aynı zamanda süperiletken maddelerin tipik özelliği olan “sıfır elektrik direnci”nden de sorumludur. Fakat, bu Higgs’e benzer etki, ancak, madde üzerinde farklı bir tür titreşim yaratarak görülebilmişti.

Higgs etkisini süperiletken bir maddede normal durumda bulmak için, Shimano ve meslektaşları çok kısa bir ışık atımıyla süperiletken maddeyi şiddetle sarstılar. Shimano bu sarsmanın, parçacık fizikçilerinin enerji yüklü parçacık çarpıştırmalarında gerçek Higgs bozonu elde etme yöntemine benzer olduğunu söylüyor. Shimano ve ekibi, süperiletken Higgs’i ilk defa geçen sene elde ettiler ve şimdilerde ise onun, parçacık fiziğindeki Higgs ile matematiksel olarak neredeyse aynı davrandığını göstermek için süperiletken Higgs’in özelliklerini inceliyorlar.

İki sistem arasındaki benzerlikler, gerçek Higgs bozonunu araştırmada faydalı olabilir. Bu konuda Shimano şöyle diyor:

Parçacık fiziği deneylerinde gerçekleştirilmesi mümkün olmayan çeşitli ‘boşluk’ türleri, yoğun madde sistemlerinde hazırlanabilir. Deneyler, gerçekten, masaüstü tarzda yapılabilir ki bu da hiç şüphesiz yeni fiziği doğuracaktır ve umuyoruz ki parçacık fiziğine yararlı geribildirimler sağlayacaktır.