CERN’de görev yapan fizikçiler ile Almanya’daki Goethe Üniversitesi’nden araştırmacılar, dünyanın en tanınmış parçacık hızlandırıcılarından biri olan Süper Proton Senkrotronu (SPS) içinde parçacıkların davranışını etkileyen rezonans temelli bir ‘görünmez güç’ tespit etti.

Bilim insanlarının ‘hayalet güç’ olarak adlandırdığı bu etki, zamanla şekil değiştiren üç boyutlu bir yapıya sahip. Bu nedenle en doğru ölçüm, zamanın da dahil edildiği dört boyutlu modellerle yapılabiliyor.

Nature Physics dergisinde yayınlanan sonuçlara göre araştırmacılar, bu gizemli davranışı anlamak için SPS halkasının çeşitli noktalarından veri toplayarak matematiksel bir modelleme tekniği olan 'Poincarekesiti' oluşturdu.

• Poincare kesiti, hareketin belirli bir yüzeyden her geçişini işaretleyerek sistemi sürekli değil, noktasal olarak görmeyi sağlıyor.

‘HAYALETİN’ KAYNAĞI: REZONANS

1970’lerde inşa edilen ve yaklaşık 6.4 km çapındaki halka biçimindeki SPS, CERN için kritik bir role sahip. 2019’da güncellenen ‘yüksek enerjili ışın freni’ sistemi sayesinde proton ışınları daha güvenli şekilde yönetilebiliyor. Bu nedenle sistemde fark edilen her anomali, gelecek deneylerin güvenliği ve doğruluğu açısından büyük önem taşıyor.

Araştırmacılar, ‘hayalet’ etkisinin tamamen rezonans fenomeninden kaynaklandığını belirtiyor.

• Rezonans: Enerjinin, dalgaların veya titreşimlerin birbiriyle etkileşerek belirli noktalarda beklenmedik biçimde güçlenmesi anlamına geliyor.

KAHVE ÖRNEĞİYLE ANLATILDI

‘Taşma’ olarak bilinen bu durum, günlük hayatta bir bardak kahveyi taşıran adımlardan, bir trambolinde iki kişinin sıçrama zamanlamasına kadar pek çok örnekle açıklanabiliyor.

SPS içindeki protonlar belirli bir yol boyunca ilerlerken aynı zamanda kendi ışın hattı içinde sekme hareketleri de yapıyor. Sistemdeki en küçük manyetik dalgalanmalar bile bu sekmeleri bozarak enerji kaybına, yani ‘ışın bozulması’ olarak bilinen soruna yol açabiliyor. Bu, yüksek enerjili çalışmalar için ciddi bir risk.

Uzmanlara göre bu çalışma, yalnızca SPS için değil, aynı zamanda nükleer füzyon reaktörleri gibi karmaşık titreşim sistemlerine sahip diğer bilimsel tesisler için de yol gösterici olabilir.

Bilim insanları, görünmez ama güçlü bu rezonans yapısını daha iyi anlamanın, parçacık fiziğinin geleceği için önemli bir adım olduğunu vurguluyor.