Algılanamayanı Algılamak – Araştırmacılar 3D Baskı Yardımıyla Karanlık Maddeyi Avlıyor

Evrenin en karanlık sırlarından birinin avı, bilim insanları karanlık maddenin gizemlerini araştırmaya devam ettikçe sürüyor. Karanlık madde, galaksilerin oluşumu gibi Güneş sistemindeki temel olaylardan sorumludur, ancak tespit edilmesi son derece zordur. Nottingham Üniversitesi Fizik ve Astronomi Okulu’ndan araştırmacılar tarafından ortaya konan yeni çalışma, özel olarak tasarlanmış bir vakum sistemi kullanarak karanlık maddeyi tespit etme yöntemini göstermektedir. İşte bilmeniz gerekenler.

Karanlık Madde Nedir?

Normal madde, insanların her şey olarak düşündükleri şeydir. Uzay kaplayan ve kütleye sahip her şey, en büyük yıldızdan en küçük atoma kadar bu kategoriye girer. Şaşırtıcı bir şekilde, bu tür madde evrenin denkleminde sadece küçük bir parçadır. Özellikle, evrenin bileşiminin yaklaşık %5’ini oluşturur.

Araştırmacılar, evrenin %30’unun kara enerji adı verilen, bilim insanlarının bir süredir incelediği başka bir gizemli güçten oluştuğunu sonucuna varmışlardır. Geri kalan %69 ise karanlık maddedir. Araştırmacılar bu güç hakkında birçok varsayımda bulunmuşlardır.

Bazıları karanlık maddenin ilkel kara deliklerden oluştuğuna inanırken, diğerleri bunun keşfedilmemiş altatomik parçacıklar olması gerektiğini sonucuna varmıştır. Görüşleri ne olursa olsun, herkes bilimsel ekipmanın henüz bu seviyedeki enerjiyi yakalayacak kadar hassas olmadığını kabul etmektedir.

Karanlık Madde Nasıl Keşfedildi?

Astronomlar, karanlık maddeyi ilk kez 1933’te bahsettiler. Fritz Zwicky adlı İsviçre-Amerikalı bir astronom, Coma Kümesi galaksisinin o dönemdeki bilinen astronomik inançlara aykırı olduğunu fark ettiğinde şaşırdı. Galaksi, galaksileri bir arada tutmak için gereken kütlenin sadece %1’ine sahipti.

Galaksileri yerinde tutacak kütleyi sağlayan başka bir madde biçiminin olması gerektiğini teorileştirdi. Bu zor yakalanan madde, yeni yıldızların, galaksilerin ve daha fazlasının oluşumu için yapısal bir destek ve yol haritası görevi gördü. Özellikle, kütlenin var olduğunu matematiksel olarak gösterebiliyordu, ancak bilim insanlarının karanlık madde anomalilerini tutarlı ve ölçülebilir bir şekilde yeniden yaratabilmeleri için daha birçok yıl araştırma gerekecekti.

Karanlık Maddeyi Tespit Etmek Zordur

Görünmez karanlık maddeyi tespit etmek zaman alıcı ve bilimsel açıdan zorlayıcı bir süreç olduğu kanıtlanmıştır. Bu güç görünmez ve en gelişmiş optik cihazlarla bile tespit edilmesi neredeyse imkânsızdır. Bunun yerine, araştırmacıların bu gücü tespit edebildiği tek yol, yerçekimi etkilerindeki dalgalanmalar aracılığıyla olmuştur.

Yeni Çalışma Tespiti Geliştiriyor

“Özel olarak tasarlanmış ultra yüksek vakum ortamlarında parçacık yörüngeleri üzerindeki etkileri aracılığıyla karanlık bölge duvarlarını tespit etme” adlı çalışma, karanlık madde varlığını ölçmek için yeni bir yöntem açıklamaktadır. Bu yeni yaklaşım, karanlık maddenin birikmesine ve çarpışmasına izin veren özel olarak tasarlanmış 3D baskılı bir vakum odasını tanıtarak yerçekimi dalgalanmasına yol açar.

Skaler Alanlar

Araştırmacılar, yerçekimi alanındaki çok küçük değişiklikleri yakaladıklarından emin olmak için skaler alanları kullandılar. Skaler alanlar, 3B ortamların verilerini çözmek ve yakalamak için yaygın olarak kullanılır. Bu test protokolleri, uzaydaki her bir noktaya belirli bir sayı atar. Skaler alanlar, alanlardaki değişiklikleri uzay boyunca doğru ve tutarlı bir şekilde ölçmenin bir yolunu sağlar.
Skaler alanlar günümüzde yaygındır. Sıcaklık değişikliklerini, elektrik potansiyelini, radyasyonu, basıncı ve yerçekimi değişimlerini ölçmek için kullanılırlar. Bu veri toplama tarzının dinamik doğası, araştırmacıların izlenen ortam hakkında faydalı içgörüler elde etmesini sağlar. Bu veriler lineer, doğrusal olmayan veya ölçekli bir şekilde toplanabilir.

Test

Üç yıl süren bu çalışma, özel 3D baskılı odaların Bölge duvarları olarak bilinen bir fenomen yarattığını vurguluyor. Bölge duvarları, skaler alan faz geçişleri gerçekleştiğinde oluşan enerji birikimleridir. Bölge duvarları, parçacıkların içinden geçerken yörüngelerini değiştirir ve uçuş yollarını değiştirir. Bu sapma, karanlık maddenin varlığını belirlemek için ölçülebilir.
Araştırmacılar bu bölge duvarlarını izledi ve ideal 3D baskılı vakum odasını oluşturmak için verilerini kullandı. Cihaz, karanlık madde parçacıklarını yakalamak için belirli bir şekil ve yapı içeriyordu. Araştırmacılar ayrıca yakalama sürecine yardımcı olan özel malzemeler kullandılar.

Sıcaklığı Düşürerek Yoğunluğu Azaltma

Ekip, hafif parçacıkların sıcaklığını düşürerek reaksiyon sürecini ekledi. Bu süreç, araştırmacılar tarafından sıcaklık düştükçe suyun yavaşlayıp katılaşmasına benzetildi. Bu araştırmada, düşük yoğunluklu gaz, ultra soğuk lityum atomlarıyla karıştırıldı.
Deneyin bir parçası olarak, bu atomlar -273 dereceye soğutuldu. Bu sıcaklık, atomları mutlak sıfıra yakın bir seviyeye getirdi ve normal sıcaklıklara kıyasla daha istikrarlı bir şekilde reaksiyon göstermelerini sağladı. Bu hareket, bir parçacığın yol boyunca yoğunlaşan bir madde içinde seyahat etmesini simüle etti.

Sonuçlar

Araştırmacılar, nanohertz düzeyinde yerçekimi dalgası dalgalanmalarını başarıyla ölçtüler ve bunların varlığı karanlık maddeyi işaret etti. Bu sonuçlar, bilim insanlarının evrenin evrimini algılayışını büyük ölçüde etkileyebilir. Artık test süreci, galaksinin yapı taşlarını sağlayan bu zor yakalanan parçacıklar hakkında daha fazla veri toplamak için kullanılabilir.

Araştırmacılar

Çalışma, Avrupa’nın önde gelen bilimsel araştırma akademilerinden biri olan Nottingham Üniversitesi Fizik ve Astronomi Okulu’nda gerçekleştirildi. Özellikle, Profesör Clare Burrage araştırma çalışmalarını yönetti ve Doçent Doktor Lucia Hackermueller ona yardımcı oldu.

Çalışmanın Ortaya Koyduğu Yararlar

Baskılı vakum odaları aracılığıyla bölge duvarlarını kullanarak karanlık maddeyi tespit etme yeteneği, araştırmacılar ve bu gücü daha iyi anlamak isteyenler için yeni bir fırsat dünyası sunar. Çalışma, bu gücün etkilerini ölçmek ve tahmin etmek isteyen araştırmacılar için temeli atıyor; bir gün galaksilerin oluşumuna ve evrenin evrimine nasıl yardımcı olduğunu anlamayı hedefliyor.

Dikkate Değer Diğer Karanlık Madde Çalışmaları

Bilim topluluğu, karanlık madde ve enerjiyi izlemek için yeni yöntemler geliştirmeye ve icat etmeye devam ediyor. Bu yöntemler, uzaydan ölçüm yapmayı, yerçekimi etkilerini aramak için büyük ışık parçacığı izleme cihazları yaratmayı ve daha fazlasını içeren çeşitli bilim dallarını kapsar. İşte bugüne kadar ortaya konulan en avantajlı çabalardan bazıları.

Euclid Uzay Teleskobu

Avrupa’nın Euclid uzay teleskobu, karanlık maddeyi aramak için Florida’dan bir Falcon 9 roketiyle yakın zamanda fırlatıldı. “Dark Detective” (Karanlık Dedektif) adı verilen proje, anomalileri daha fazla araştırmak için James Webb teleskobu ile birlikte çalışacak şekilde tasarlandı. James Webb teleskobunun inanılmaz nokta odaklamasının aksine, 15 fit yüksekliğinde ve 11 fit genişliğinde olan bu uydu teleskobu, evrenin dev panoramik görüntülerini yakalamak için tasarlandı.
Cihaz, 13,8 milyar yıllık evren tarihinin en geniş perspektif fotoğraflarını yakalayabilecek. Bilim insanları bu fotoğrafları inceleyerek galaksi üzerindeki ışık hareketini izleyebilir. Özellikle, ışık kırılmasını kullanarak karanlık madde kaynaklı yerçekimi anomalilerini tespit edebilirler. Bu fenomen, yerçekimi merceklenmesi olarak bilinir ve ilginç sonuçlar ortaya çıkarmıştır.

CERN

Karanlık maddeyi izlemek, ölçmek ve üretmeye çalışan en avantajlı ve en bilinen projelerden biri, CERN‘deki araştırmacılardan gelmektedir. Bu devasa araştırma tesisi 1954 yılında kurulmuştur. O zamandan beri, yüksek enerjili protokollerin keşfi ve izlenmesi için araştırma protokolleri oluşturmak da dahil olmak üzere, çok sayıda sektörde bilim topluluğunda büyük bir rol oynamıştır.

Bu Cenevre merkezli araştırma kuruluşu, piyasadaki en parlak ve yenilikçi projelerle çalışmış ve başarıları küçümsenemez. Örneğin, Tim Berners-Lee, 1989’da Dünya Çapında Ağı (World Wide Web) ünlü bir şekilde bu tesisten başlattı ve daha sonra 1991’de ilk web sitesine ev sahipliği yaptı. Bugün, tesis çeşitli bilimsel faaliyetlere odaklanmaktadır.

CERN, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) evine ev sahipliği yapmasıyla en çok tanınır. Bu cihaz, dünyanın en büyük ve en yüksek enerjili parçacık çarpıştırıcısıdır. Cihaz, parçacıkları alıp en yüksek hızda fırlatarak çarpıştırır ve etkileri kaydeder. Bu yöntem, karanlık madde kaynaklı yerçekimi etkilerini ölçmek için kullanılmaktadır; bu da bir gün varlığı ve etkileri hakkında daha fazla ışık tutabilir.

Nötron Yıldızı

Araştırmacıların karanlık madde varlığını izlemek için geliştirdiği bir diğer yöntem, nötron yıldızı enerji seviyelerinin ölçülmesidir. Antarktika’daki Güney Kutbu’nda bulunan IceCube Nötrin Gözlemevi adlı özel olarak inşa edilmiş bir teleskop kullanarak, araştırmacılar bu gök cisimlerinde karanlık madde birikimini izleyebilir.
Özellikle, bilim insanları karanlık madde etkileşime girip kendini yok ettiğinde oluşan yan ürün parçacıkları aramaktadır. Bu durum, bir nötron yıldızında karanlık madde birikimi olduğunda meydana gelir. Bu yöntem, bu çarpışmaların yan ürünlerini izler ve zaman içinde dalgalanmalarını ölçerek bu enerjinin seyahat ettiği bir harita oluşturur.

Bu Keşiflerden Yararlanabilecek Şirketler

Karanlık maddeyi tespit etme ve bir gün kullanma yeteneği, bilim insanları ve araştırmacılar için uzun süredir bir hedeftir. Bu son gelişmeler, bu zor yakalanan elementi derinlemesine incelemeyi ve gizemlerini çözmeye başlamayı kolaylaştıracak. Bu görevi başarmak için uzay araçları ve yüksek kaliteli test tesislerine olan talep artacaktır. İşte bu gelişmelerden yararlanabilecek iki şirket.

1. SpaceX

Milyarder ve eksantrik Elon Musk, SpaceX’i 14 Mart 2002’de kurdu. El Segundo, Kaliforniya merkezli bu firma, daha pazarlanabilir bir isim olan SpaceX’e yeniden markalaşmadan önce “Space Exploration Technologies (SPCX ) Corporation” (SET) adıyla kuruldu. Özellikle, projeyi güvence altına almak için Musk, o dönemde 180 milyon dolarlık PayPal (PYPL ) hisselerinin %50’sini ortaya koydu. Bu fonlar, ilk roketlerini fırlatmak için gereken araştırmacıların sabitlenmesine gitti.
SpaceX, bugün ticari uzay sektöründe öncülük ediyor. Şirket, bir aracı Uluslararası Uzay İstasyonu’na gönderen ilk özel fonlu şirket olma özelliğini koruyor. Aynı zamanda bir roketi aya indiren, en güçlü roketi fırlatan ve yeniden kullanılabilir bir roketi başarıyla indiren tek şirket.

2. Teledyne Technologies Inc.

TDY Fiyat Grafiği

Teledyne Technologies (TDY ) Inc., uzay malzemeleri konusunda önde gelen bir tedarikçidir. Şirket, yüksek kaliteli gelişmiş elektronik bileşenler, enstrümanlar ve iletişim ürünleri seçkisi sunar. Teledyne Tech, 1999’da piyasaya girdi ve başlangıçta 19 şirketten oluşan bir konglomera sahipti. Bugün, Teledyne Technologies, Inc. dünya çapında 100’den fazla şirketi içermektedir.

Teledyne Technologies Inc., uzaya daha fazla sensör yerleştirme çabalarından önemli karlar elde edebilir. Şirket, bu görevlerin gerçekleştirilmesi için hayati öneme sahip uzay sınıfı alüminyum ve diğer sistemlerin büyük bir sağlayıcısıdır. Şu anda şirketin ürünlerini kullanan birkaç uydu bulunmaktadır.

Teledyne Technologies Inc. hisse senedi TDY, %6,56 tutarlı getiri sağlamıştır. Şirketin konumu ve uzayla ilgili faaliyetlerde öngörülen büyüme, bu varlıkları güçlü bir “Al” önerisi yapar. Önümüzdeki haftalarda, Teledyne Technologies, Inc. büyüyen uzay pazarı içinde kritik bir rol oynamaya devam edecektir.

Karanlık Madde Çalışmalarının Geleceği

Karanlık madde araştırmalarının geleceği parlaktır. Robotik ve yapay zekanın tanıtılması, bu alanda yeni zirvelere ulaşmasını sağlayacak ve araştırmacıların bu maddeyi ilk kez tutarlı bir şekilde izlemeye ve takip etmeye başlamasına olanak tanıyacak. Yapay zekâ destekli robotik uzay araştırmacılarının tanıtılması, insanları bu zor yakalanan cevaplara daha yakınlaştıracak ve insan hayatını riske atmadan ilerlemeyi mümkün kılacaktır.
Ayrıca, laboratuvarlarda karanlık madde üretimine çok daha fazla odaklanılacak. LHC, karanlık madde kaynaklı çok küçük dalgalanmaları yakalayabilecek kadar hassas sensörlere sahip en büyük parçacık hızlandırıcısı olarak bu süreçte kritik bir rol oynayacaktır.

Karanlık Maddeyi Ölçmek 1. Adım

Karanlık maddeyi ölçmede yapılan ilerlemeler, henüz tam olarak anlaşılmamış bu gücün özelliklerini ortaya çıkarmaya devam ediyor. Gelecekte, araştırmacılar ilgili verileri birleştirerek ve gelişmiş yapay zekâ derin öğrenimini kullanarak insan okuyucular için olasılık dışı görünebilecek korelasyonlar oluşturacaklar. Bu gelişmeler ve daha fazlası, karanlık maddenin gelecekte daha şeffaf hale gelmesini sağlayacaktır.

Heyecan verici uzay projeleri hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz burada.