Dünya’nın yüzeyinin derinliklerinde, Güney Dakota’nın sakin bir köşesinde, bilim adamları fizik biliminin en derin sorularından birinin cevabını arıyor: “Evren neden var?” Arayışları, gerçeklik anlayışımızı yeniden yazabilecek kadar zor yakalanabilen bir atom altı parçacığa, nötrinoya bağlı. Ancak bu arayışta yalnız değiller. Pasifik’in diğer tarafında, bir Japon ekibi kendi nötrino projesini hızlandırarak, kendini yok etmesi gereken bir evrende maddenin hayatta kalmasının gizemini çözmek için küresel bir yarış başlattı.
Madde-Antimadde Bilmecesi
Büyük Patlama (Big Bang), temas ettiğinde birbirini yok eden eşit miktarda madde ve antimadde yaratmış olmalıydı. Ancak, galaksilerden insanlara kadar gördüğümüz her şey maddenin hakimiyetindedir. Bu dengesizlik, fizikteki Standart Model’i çürütür ve parçacıkların davranışında temel bir asimetri veya CP ihlali olduğunu gösterir. Kozmosu dolduran, yüksüz ve neredeyse kütlesiz parçacıklar olan nötrinolar, bu gizemin anahtarı olabilir. Gözlemlenen CP ihlali minimum düzeyde olan kuarklardan farklı olarak, nötrinolar daha güçlü asimetriler sergileyerek kozmik dengeleri “maddenin lehine” değiştirebilir.
DUNE: Amerika'nın Yeraltı Katedrali
Güney Dakota’nın Black Hills’in 1,5 kilometre altında bulunan Derin Yeraltı Nötrino Deneyi (DUNE), modern bilimin harikasıdır. On yılı aşkın bir süre boyunca, ekipler dedektörleri kozmik girişimlerden korumak için devasa mağaralar oydu. DUNE’nin Bilim Direktörü Dr. Jaret Heise, “Bunlar bilimin katedralleri,” diyor. Deneyde, Illinois’deki Fermilab’dan 1.287 kilometre uzaklıktaki DUNE’nin sıvı argon dedektörlerine yoğun nötrino ışınları gönderilecek. Araştırmacılar, nötrinoların üç tadı (elektron, müon, tau) arasında nasıl salındığını analiz ederek ve davranışlarını antinötrinolarla karşılaştırarak CP ihlalini tespit etmeyi amaçlıyor. 30 ülkeden 1.500 bilim insanının katıldığı DUNE, küresel işbirliğinin bir kanıtıdır. DUNE işbirliğinin bir parçası olan Sussex Üniversitesi’nden Dr. Kate Shaw, “Bu sadece parçacıklarla ilgili değil, neden burada olduğumuzla da ilgili,” diyor. “Önümüzdeki keşifler, insanlığın kozmostaki yerini yeniden tanımlayabilir.”
Hyper-K: Japonya'nın Kuantum Sıçraması
Bu arada, ünlü Super-K dedektörünün yükseltilmiş versiyonu olan Japonya’nın Hyper-Kamiokande (Hyper-K) dedektörü (DUNE’den yıllar önce) iki yıl içinde devreye girecek. Ikeno Dağı’nın altında yer alan Hyper-K’nın su Cherenkov dedektörleri, 295 kilometre uzaklıktaki J-PARC hızlandırıcısından gelen nötrinoları izleyecek. Temel mesafesi daha kısa olsa da, Hyper-K’nin büyüklüğü ve hassasiyeti tamamlayıcı bilgiler sunuyor. Her iki projenin de amacı aynı: “Nötrino salınımlarını benzeri görülmemiş bir ayrıntıyla haritalamak.” Ancak teknik farklılıkları (sıvı argon ve su, uzun ve orta temel mesafe) bulgularının birbirini doğrulayabileceği veya yeni karmaşıklık katmanları ortaya çıkarabileceği anlamına geliyor.
Zamana Karşı İşbirliği İçinde Yarış
Rekabet dostane ama acil. Queen Mary Üniversitesi’nden Dr. Linda Cremonesi, “İlk olmak önemli, ama bu her şeyi anlatmaz,” diye uyarıyor. Nötrino fiziği, değişkenliğiyle bilinir; tek bir deney, ince etkileri gözden kaçırabilir. Hyper-K’nin ilk verileri CP ihlaline işaret edebilir, ancak DUNE’nin daha uzun temel hattı, Hyper-K’nin yakalayamadığı salınım modellerini yakalayabilir. İkisi birlikte, tam bir resim çizebilir.
Dengesizliğin Ötesinde
Bunun etkileri maddenin varlığının ötesine uzanıyor. Nötrinolar, Standart Model dışında kütleye sahip olduğu doğrulanan tek parçacıklardır. Bunların incelenmesi, karanlık madde, kuantum yerçekimi ve evrenin nihai kaderi gibi gizemleri çözebilir.
İnsanoğlunun Arayışı
Bu deneyler, insanlığın bitmek bilmeyen merakını somutlaştırıyor. Güney Dakota’nın tünellerinde veya Japonya’nın dağlarında, bilim insanları aynı varoluşsal soruyu araştırıyor: “Neden hiçbir şey yok da bir şey var?” Cevap geldiğinde, sadece ders kitaplarını doldurmakla kalmayacak, kozmik soyumuzu da aydınlatacak. Önümüzdeki yıllarda dedektörler çalışmaya başladığında, kesin olan bir şey var: “13,8 milyar yıldır gömülü olan evrenin sırları nihayet ulaşılabilir hale geliyor.”