hayalet parçacıklar yeraltında atom dönüştürüyor

Her saniye 100 milyar nötrino baş parmağınızdan geçiyor. Evet, okuduğunuz doğru. Güneş’in çekirdeğinden fırlayan bu “hayalet parçacıklar”, vücudunuzu hiç bir iz bırakmadan delip geçiyor. O kadar az etkileşiyorlar ki, trilyonları üzerinizden akarken fark etmiyorsunuz bile.

Şimdiye kadar güneş nötrinolarını sadece belirli maddelerle etkileşirken gözlemleyebiliyorduk. Ama artık değil. Kanada’nın Ontario eyaletinde, yerin iki kilometre altında bir maden kuyusunun dibinde, bilim insanları nötrinoların karbon atomlarını adeta “simya” yaparcasına nitrojene dönüştürdüğünü görüntüledi.

10 Aralık 2025’te Physical Review Letters’ta yayınlanan bu keşif, nötrino fizikçileri için yeni bir çağın başlangıcı olabilir.

kedi mi, delilik mi? kedi sahibi olmak şizofreni riskini arttırabilir mi?

×

İki Kilometre Yeraltındaki Katedral: SNOLAB

Neden deneyi yerin bu kadar derininde yapıyorlar? Çünkü evren çılgın gürültülü. Yüzeydeki kozmik ışınlar, kayalardaki radyasyon, hatta yediğimiz yiyeceklerdeki doğal radyoaktivite, tümü nötrinoların nadir ışık sinyallerini boğar. İki kilometre kaya, bu gürültüyü 50 milyon kat azaltıyor.

Sudbury’deki Creighton nikel madeninin dibindeki SNOLAB, dünyanın en derin temiz odası. Burada, 12 metre genişliğinde akrilik bir küre asılı duruyor. İçinde 800 tonluk ultra-şık bir sıvı (ışık saçıcı) var. Bu küreyi 9.000 adet altın renkli gözetleme tüpü çevreliyor, bu tüpler tek bir ışık fotonunu bile yakalayabiliyor.

İşte bu dev makine, SNO+ (Sudbury Neutrino Gözlemevi Plus) dedektörü.

9.96 Dakikalık Nükleer Dans

Neler olduğunu adım adım görelim:

1. Adım 1: Güneş’in çekirdeğinde doğan bir nötrino, dedektördeki karbon-13 çekirdeğine (doğal karbonun sadece %1.1’i) tam isabet yapıyor.
2. Adım 2: Nötrino, “zayıf nükleer kuvvet” kullanarak çekirdekteki bir nötronu protona dönüştürüyor ve bir elektron bırakıyor. Bum! Karbon artık nitrojen-13.
3. Adım 3: Tam 9.96 dakika sonra (radyoaktif bozunma saati gibi), bu kararsız nitrojen-13 çekirdeği kendi kendini parçalıyor. Pozitron (elektronun anti-ikizi) ve yeni bir nötrino yayarak tekrar karbon-13’e dönüşüyor.

Bu iki flash arasındaki gecikme, nötrino etkileşimini arka plan gürültüsünden ayıran bir parmak izi. Oxford Üniversitesi Fizik Bölümü’nden baş analist ve doktora öğrencisi Gulliver Milton, “Bu desen, gerçek olayları sahte sinyallerden ayırmamızı sağlıyor. Sessiz bir salonda özel bir melodi duymak gibi,” diyor.

Sayılarla Keşif

• 231 gün: Veri toplama süresi (Mayıs 2022 – Haziran 2023)
• 5.6 olay: Gözlemlenen gerçek etkileşim
• 4.7 olay: Teorik olarak beklenen sayı
• 4.2σ: İstatistiksel güven seviyesi (40.000’de 1 ihtimal tesadüf)
• 16.1 × 10⁻⁴³ cm²: Ölçülen etkileşim kesiti – nötrinoların ne kadar “temkinli” olduğunu gösterir

Bu kesit değerini anlamak için: Nötrinolar basketbol topu, karbon çekirdekleri pota olsa, milyarlarca yılda bir sayı atarsınız.

Nobel Ödüllü Miras

Bu keşif, 2015 Nobel Fizik Ödülü’nü kazanan SNO deneyinin devamı niteliğinde. Orijinal SNO, güneş nötrinolarının üç “tat” arasında (elektron, muon, tau) dönüşerek yolculuk yaptığını bulmuştu. Bu “güneş nötrinosu problemi”ni çözmüştü.

Profesör Steven Biller’ın dediği gibi: “SNO’nun sonuçları bizi Nobel’e taşıdı. Şimdi o kadar ileri gittik ki, güneş nötrinolarını artık ‘test ışını’ olarak kullanıp başka nadir reaksiyonları inceliyoruz!”

SNOLAB bilim insanı Dr. Christine Kraus ise, “Bu, şimdiye kadarki en düşük enerjili karbon-13 üzerindeki nötrino etkileşimi ve bu spesifik reaksiyon için ilk doğrudan kesit ölçümü,” diyor.

Neden Bu Kadar Önemli?

1. Nükleer Fiziğe Yeni Pencere: Karbon-13 üzerindeki etkileşimler, çekirdek modellerimizi test eden yeni bir araç sunuyor.
2. CNO Nötrinolarının Yolu: Güneş’in enerji üretiminde karbon, nitrojen ve oksijenin katalizör rol oynadığı döngüden gelen nötrinoları tespit etme kapısını aralıyor. Bu nötrinolar daha da nadir ve zor.
3. Evrenin Doğuşu: SNO+ ayrıca “nötrinosuz çift-beta bozunma” arıyor. Bu teorik süreç, nötrinoların kendi anti-maddeleri olup olmadığını ve evrenin neden maddeyle dolu olduğunu açıklayabilir.

Evrenden Gelen Mektup

Bu deneyin şiirsel yanı var: 100.000 yıl önce Güneş’in kalbinde doğan bir parçacık, insan medeniyetinden önce yola çıktı. Dünya’nın içinden geçti. İki kilometre karanlıkta asılı duran bir makinenin içinde, tek bir atomla konuştu. O atom 10 dakika boyunca başka bir element oldu. Sonra eski haline döndü ve insan eliyle yapılmış tüpler tarafından yakalanan bir ışık patlaması bıraktı.

Bu, fizik değil midir? Karanlığı aydınlığa, sessizliği sese, hayaletleri gerçeğe dönüştürmek.