Modern nükleer fizik, atom çekirdeklerine elektron ışınları göndererek saçılma desenlerini incelemek ve teorik modellerle karşılaştırmak üzerine kuruludur. Bugüne kadar elektron spinindeki (dönüş) en küçük değişiklikler bile denklemlerle hassas bir şekilde örtüşüyordu. Ancak, doğadaki en ağır elementlerden biri olan kurşun, bu uyumu bozarak bilim insanlarını şaşırttı.
ABD'deki Jefferson Laboratuvarı'nda daha önce yapılan deneylerde, "iki sanal foton değişimi" olarak bilinen ve spinle ilgili küçük bir etki yaratması beklenen sürecin, kurşun çekirdeklerinde tamamen kaybolduğu görülmüştü. Hiçbir mevcut teori, bu etkinin neden sıfırlandığını açıklayamadı. Ancak Mainz'daki JGU araştırmacılarının yaptığı yeni çalışma, gizemi çözmek bir yana, sorunun sanılandan çok daha derin olduğunu ortaya koydu.
MAINZ MICROTRON (MAMI) HASSAS İNCELEME
Bu anomalinin peşine düşen JGU ekibi, dünyanın en hassas elektron hızlandırıcılarından biri olan Mainz Microtron (MAMI) tesisini kullandı. Araştırmacılar, elektron ışınının enerjisini ve açısını değiştirerek kurşun çekirdeğinin tepkisini yeniden ölçtü.
Sonuçlar şaşırtıcıydı: Önceki deneylerde ‘kaybolduğu’ sanılan etki, bu kez sadece ortaya çıkmakla kalmadı, aynı zamanda beklenenden çok daha büyük ve düzensiz bir şekilde gerçekleşti. Hafif çekirdeklerde öngörülebilir olan spin etkisi, kurşun çekirdeğinde enerji seviyesine göre dramatik sıçramalar gösteriyordu.
Çalışmanın yazarlarından Prof. Dr. Concettina Sfienti, durumu şöyle özetledi:
"Sonuçlarımız bulmacanın gerçek olduğunu doğruluyor. Bu, elektronların ağır çekirdekleri nasıl araştırdığı konusunda keşfedilmemiş bir fizik olduğu ve bunu anlamak için tamamen yeni teorik fikirlere ihtiyacımız olduğu anlamına geliyor."
GELECEĞİN DENEYLERİ RİSK ALTINDA
Bu keşif, sadece teorik bir merak konusu olmanın ötesinde, gelecekteki yüksek hassasiyetli fizik deneyleri için kritik bir uyarı niteliği taşıyor. Mainz'da inşa edilmekte olan yeni MESA hızlandırıcısında yapılacak P2 deneyi, Standart Model'i eşsiz bir doğrulukla test etmeyi hedefliyor. Ancak fizikçiler, kurşun gibi ağır çekirdeklerdeki bu "iki foton değişim etkilerini" tam olarak anlayamazsa, milyar dolarlık deneylerden elde edilecek verilerin yanlış yorumlanma riski bulunuyor.
BİLİNMEZE DOĞRU YOLCULUK
Mevcut teorik modellerin hiçbiri, kurşunun enerji değişimlerine neden bu kadar farklı tepki verdiğini açıklayamıyor. Araştırma ekibi, bu yeni gözlemlenen davranışı açıklayabilecek modeller geliştirmek için teorisyenlerle iş birliğini artırmayı ve ölçümleri daha geniş enerji aralıklarına yaymayı planlıyor.
Kurşun çekirdeğinin içinde dönen bu gizem, modern fiziğin ‘her şeyi açıkladığı’ yanılgısını kırarak, atom altı dünyada hala keşfedilmeyi bekleyen temel kurallar olduğunu kanıtlıyor.
