XENON1T Deneyi, Karanlık Enerjiyi Nihayet Tespit Etmiş Olabilir!

Cambridge Üniversitesi araştırmacıları tarafından yürütülen ve Physical Review D dergisinde yayınlanan yeni bir araştırma, XENON1T deneyinin; bazı açıklanamayan sonuçlar doğurduğunu ve bu sonuçların, deneyin tespit etmek üzere tasarlandığı karanlık madde ile değil de karanlık enerji ile açıklanabildiğini söylüyor.^[1]

Araştırmacılar, bu sonuçları açıklayabilmek için, bu sonuçların Güneş’in güçlü manyetik alan içeren bir bölümünden üretilen karanlık enerji parçacıklarından kaynaklandığı bir fiziksel model inşa ettiler. Bu açıklamayı doğrulamak adına daha farklı farklı deneyler yapılması gerekse de araştırmacılar, araştırmalarının, karanlık enerjiyi doğrudan ölçme adına önemli bir adım olduğunu düşünüyorlar.

The Xenon Experiment

Küçük uydulardan tutun da devasa galaksilere, karıncalardan mavi balinalara evrende görüp görebileceğimiz var olan her şey, Evren'in %5’inden daha azını oluşturuyor. Geriye kalansa tamamen "karanlık". Evrenin yaklaşık %27’lik kısmını kozmik ağı ve galaksileri bir arada tutan görünmez kuvvet kara madde, kalan %68’lik kısmı ise evrenin ivmelenen bir hızda genişlemesini sağlayan karanlık enerji oluşturuyor. Araştırmanın ana yazarı olan Cambridge Kavli Kozmoloji Enstitüsü'nden Dr. Sunny Vagnozzi şöyle diyor:

İkisi de "görünmez" olmasına rağmen karanlık maddenin varlığının öngörülmesi 1920’lere dayandığından, 1998’e kadar keşfedilmemiş olan karanlık enerjiye nazaran karanlık madde hakkında daha fazla şey biliyoruz. XENON1T gibi büyük ölçekli deneyler; karanlık maddenin, normal maddelerle temasının izlerini arayarak doğrudan karanlık maddeyi tespit etmeleri için tasarlanıyorlar. Karanlık enerjinin tespiti ise çok daha meşakkatli.

Karanlık enerjiyi tespit etmek için bilim insanları, genellikle tıpkı kütleçekiminin cisimleri çekmesi gibi kütleçekimsel etkileşimlere odaklanıyorlar. Büyük ölçeklerde karanlık enerjinin bu kütleçekimsel etkileşimleri itici etkiler oluyor: cisimleri birbirinden uzaklara iterek evrenin genişlemesini ivmelendirmesi gibi.

Yaklaşık bir sene önce, XENON1T deneyi beklenmedik bir sinyal, verilerde beklenilen düzeyin üstünde bir aşırılık kaydetti. İtalya Frascati Ulusal Labarotuvarları’ndan araştırmanın yardımcı yazarı Dr. Luca Visinelli bu konuda şöyle diyor:

Bunun gibi sapmalar genelde şans eseri gerçekleşseler de çok nadiren çığır açıcı keşiflere zemin hazırlayabilirler. Bu tarz bir sinyalin deneyin asıl tasarlandığı karanlık madde yerine karanlık enerjiden kaynaklanabileceği bir model geliştirdik.

Bu tür sapmalara getirilen en popüler açıklama, Güneş’te üretilen "aksiyonlar" (varsayımsal, inanılmaz hafif parçacıklar) olurdu. Ancak bu çözüm, deneydeki sapmayı açıklamakta başarısız oluyor, çünkü XENON1T’nin verdiği sinyali açıklamak için gereken aksiyon miktarı, Güneş’ten kat kat daha kütleli yıldızların evriminin gözlemlerimizle çelişecek kadar farklılaşmasına sebep olurdu.

Karanlık enerjiyi tam haliyle anlamaktan çok uzağız. Yine de karanlık enerji için oluşturduğumuz çoğu fiziksel model, "beşinci kuvvet" olarak adlandırılan bir kuvvete işaret ediyor. Evren'de dört temel kuvvet bulunuyor ve bu kuvvetlerle açıklanamayan şeyler beşinci kuvvete atfedilebiliyor.

Her halükarda, Einstein'in kütleçekimi teorisinin yerel evrende oldukça iyi işlediğini biliyoruz. Bu yüzden karanlık enerjiyle ilişkili herhangi bir beşinci kuvvet küçük ölçeklerde pek tasvip edilen bir şey değil. Böylesi bir kuvvet yalnızca Einstein’in teorisinin evrenin ivmelenmesini açıklamakta yetersiz kaldığı büyük ölçeklerde etkili olabilir. Beşinci kuvveti yok saymak için pek çok karanlık enerji modeli beşinci kuvveti dinamik olarak saklayan namı diğer "perdeleme mekanizmaları" ile donatılmıştır.

Nicolle Rager Fuller

Vagnozzi ve araştırmanın yardımcı yazarları, XENON1T’deki sapmaların, Güneş’teki güçlü manyetik alanlarda üretilen karanlık enerji parçacıklarıyla açıklanabileceğini gösteren bir fiziksel model inşa ettiler. Bu modelde perdeleme mekanizması olarak da "bukalemun perdelemesi" adı verilen bir perdeleme mekanizması kullandılar. Vagnozzi bu konuda şöyle konuştu:

Bizim kullandığımız bukalemun perdeleme mekanizması, çok yoğun cisimlerdeki karanlık enerji parçacıklarının üretimini durdurarak yıldız aksiyonlarının çıkardığı sorunlardan kaçınmamızı sağlıyor. Ayrıca bu, oldukça yoğun yerel evrenimizde olanlarla yoğunluğun çok düşük olduğu büyük ölçekli evrende olanları ayırt etmemizi sağlıyor.

Araştırmacılar modellerini; "Eğer karanlık enerji Güneş’in özellikle manyetik alanların çok güçlü olduğu 'tachocline bölgesi'nde üretilseydi, deney dedektöründe neler olurdu?" sorusunu cevaplamak için kullandılar.

The European Space Agency

Hesaplardaki bu fazlalığın teorik olarak düşündüğümüzde karanlık madde yerine karanlık enerji yüzünden kaynaklanabilmesi çok şaşırtıcı. Farklı şeylerin böyle uyuşması gerçekten çok özel.

Yaptıkları hesaplar, XENON1T gibi karanlık maddeyi tespit etmek için tasarlanan deneylerin ayrıca karanlık enerjiyi de tespit etmek için kullanabileceğini gösteriyor. Yine de deneydeki sapmanın ikna edici bir şekilde doğrulanması gerekiyor. Visinellli şöyle diyor:

Öncelikle bu hatanın basit bir rastlantı olmadığını anlamamız gerekiyor. Eğer XENON1T gerçekten bir şey gördüyse bundan sonra yapılan deneylerde de benzer sapmalar görmeyi beklemeliyiz, hatta bu sefer çok daha güçlü bir şekilde.

Eğer deneydeki sapma gerçekten karanlık enerjinin bir sonucuysa XENON1T’ye gelecek güncellemeler ve benzer araştırma amaçları güden LUX-Zeplin, PandaX-xT gibi deneylerle birlikte önümüzdeki yıllarda karanlık enerjiyi doğrudan tespit edebileceğiz demektir.