Işığın kuantumu veya elektromanyetik ışınım olarak da ifade edebileceğimiz foton normalde sıfır kütleye sahip olarak kabul edilir. Fakat bazı teoriler fotonlar küçük bir durgun kütleye sahip olmalarına olanak tanır ve fotonların daha hafif temel parçacıklara bozunabileceğini bir sonuç olarak öne sürmektedir. Yani eğer böyle bir bozunma mümkün olursa, o hâlde fotonun yaşam ömrünün sınırları ne olurdu? Bu soruyu soran Alman fizikçi fotonun referans çerçevesinden yaşam ömrünün alt sınırın 3 yıl olduğunu hesapladı. Fotonun referans çerçevesinden bizim referans çerçevesine geçtiğimizde bu alt sınır yaklaşık olarak milyar kere milyar yıla, 1018 yıla denk gelmektedir.
Kaynak: Physicsworld
Fotonların sonlu bir ömre ve böylelikle bir kütleye sahip olması fikri hayal edilmesi zor bir düşüncedir. Gerçekten de, gökbilimciler kozmik nesnelere bakarak milyarlarca yıllık fotonları tespit ettiler. Fakat bazı teoriler fotonların küçük de olsa, sıfır olmayan bir durgun kütleye sahip olabileceğini öne sürüyorlar. Fotonun bu kütlesi için üst sınır elektrik ve manyetik alanlarla ilgili deneyler sayesinde 10-18eV veya 10-54 kg olarak hesaplanmaktadır. Ve bu küçük kütlesi ile bir foton diğer daha hafif temel parçacıklara bozunabilir. Örneğin çok daha hafif olan bir nötrino ve antinötrino çiftine veya Standart Modelin parçacık fiziğinin ötesinde, günümüzde bilinmeyen parçacıklara bile bozunabilir.
Şimdi Almanya Heidelberg’de Max Planck Enstitüsü Nükleer Fizik’ten Julian Heeck bu foton bozunmasının işaretleri için kozmolojik gözlemlerden faydalandı ve bunu Physical Review Letters dergisinde yayınlandı. Bu gözlemlerde kozmik mikrodalga arkaplanı inceledi ve sadece evren çok gençken (380 bin yıl yaşında) ortaya çıkan bir Büyük Patlama kalıntısını gördü.
Evrenin o zamanından önce, madde ve ışınım özünde bağlantılıydı. Ama evren enflasyon olarak bilinen ekstrem bir büyüme periyoduna girdi ve genişledi, elektronlar ve hafif çekirdeklerden oluşan sıcak plazma nötr atomları oluşturmak için yeterince soğudu bu genişlemeyle. Bu madde ve ışımanın “bağının kopması” fotonların serbestçe evren üzerinde hareket etmesine izin verdi. Zaman içinde, fotonların dalgaboyları evrenin genişlemesi tarafından uzatıldı ve böylece biz spektrumun mikrodalga bölgesindeki zayıf ışımayı bugün her yönden tespit edebiliyoruz.
İlk keşfedildiğinden bu yana kozmik mikrodalga arkaplanı yüzden fazla deney ile çalışıldı. Ve şimdi, bu kozmik mikrodalga arkaplanı spektrumu doğadaki en hassas ölçülen kara cisim ışıması spektrumu oldu.
Heek bu spektrumu hesaplamalarında bir kısıtlama olarak kullandı. Bu kozmik mikrodalga arkaplan kısıtlaması ve kütle kısıtlamasının bir kombinasyonu kullanılarak fotonun yaşam ömrünün kendi çerçevesinde 3 yıl olduğu hesaplandı. Ancak böyle küçük kütleli fotonlar ışık hızına yakın hızlarda hareket ettikleri için zaman genleşmesi bizim referans çerçevemize göre hesaplanmalı. Bu durumda da haberin başında belirttiğim gibi fotonların yaşam ömrü bu şekilde 1018 yıl olarak hesaplandı. Erken evren üzerine yapılacak yeni çalışmalara dek bu sınırın geliştirilmesi zor olacaktır.
Gökhan Atmaca, MSc. facebook.com/anadoluca | twitter.com/kuarkatmaca
Kaynak: http://physicsworld.com/cws/article/news/2013/jul/24/what-is-the-lifetime-of-a-photon
-> Foton ve Fiziksel Özellikleri
