Parçacıksız fizik

Kuramsal fizikte, parçacıksız fizik, parçacık fiziğindeki Standart Model ile açıklanamayan ve bileşenleri ölçeklere göre değişmeyen varsayımsal maddelerin olduğu şüpheli bir kuramdır, Howard Georgi bu kuramını Parçacıksız Fizik ve Parçacıksız Fizik Hakkındaki Diğer Gariplikler makalesi ile 2007’de ortaya atmıştır. Makalelerini, görüngübilimini, parçacıksız fiziğin özelliklerini ve parçacık fiziği, astrofizik, kozmoloji, CP bozması, lepton bozması, müon bozunması, nötrino salınımı ve süpersimetriyi de araştırmasıyla birlikte düzenli olarak yayınlamıştır.

Arka plan

Tüm parçacıkların belirli enerji, momentum ve kütleden oluştuğu belirtilebilir. Parçacık fiziğinin çoğu Standart Modelinde, aynı cinsin parçacıkları özellikleri ortak bir etkene göre değiştirildiğinde farklı durumlarda bulunamazlar, örneğin elektronlar enerji ve momentumlarından bağımsız olarak aynı kütleye sahiptirler. Ancak, bu her zaman için geçerli değildir, kütlesiz parçacıkların, örneğin fotonlar, özellikleri eşit olarak ölçeklendirildiğinde de var olabilirler. Ölçeklendirmeden etkilenmeme ölçek değişmezliği olarak adlandırılır. Parçacıksız fizik düşüncesi, sıfır kütlesi olmak zorunda olmasa da uzunluk ve enerjiden bağımsız olarak ölçeği değişmeyen maddeler olabileceğini varsayar. Bu tür parçacığa benzemeyen maddeler parçacıksız olarak adlandırılır. Bu tür maddeler gözlenlenememiştir, ancak varlıklarının normal maddelerin enerjilerine bağlı olarak zayıf şekilde gözlemlenebileceği ortaya atılmıştır. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ile 2009’da daha yüksek enerji keşfi araştıralacağı ilan edildiğinden bazı kuramsal fizikçiler parçacıksız maddelerin büyük hadron çarpıştırıcısı deneylerinde nasıl belirebileceğini düşünmeye başlamışlardır. Büyük hadron çarpıştırıcısına dair en büyük umutlardan biri de maddeleri oluşturan ve onları birlikte tutan parçacıklara bulduğumuz en iyi tanımı güncellemek ya daha iyi bir tanım bulabilmektir.

Özellikler

Parçacıksızlar, nötrinolar  gibi neredeyse sıfır kütlelidir ve bu yüzden de değişmez değerlere sahiptir. Nötrinolar maddeler ile neredeyse hiç etkileşmezler – çoğu zaman fizikçiler varlıklarını etkileşim sonrası kayıp enerji ve momentumlarından hesaplayarak çıkarımda bulunurlar. Çoğu zaman, kaç tane ve ne tür nötrinonun etkileşime dahil olduğunu anlamak için aynı etkileşimin olasılık dağılımına bakarak bulurlar. Sıradan maddelerle düşük enerjilerde zayıf olarak eşleşirler, enerji yükseldikçe de eşleşmenin etkisi artar. Parçacıksızların varlığına kanıt aramada da aynı teknik kullanılabilir. Değişmez ölçeğine göre, kütlesiz parçacıkların kesirli sayıları için yapılan dağılıma benzediğinden, parçacıksızları içeren dağılım da belirlenebilir. Bu değişmez ölçek bölgesi geri kalan Standart modelle de zayıf bir etkileşimde olur, ve eğer parçacıksızlar varsa bu gözlemleyebilmemiz için bir kanıttır. Parçacıksız kuramı Standart Model ve Banks-Zanks alanlarını kapsayan ve değişmez ölçekte kızılötesi noktası tutumu sergileyen bir kuramdır. Eğer etkileşim enerjisi yeterince yüksekse, iki alan sıradan parçacıkların etkileşimi sayesinde etkileşimde bulunabilirler. Bu parçacıkların etkileşimleri deneysel cihazlarla tespit edilemeyen kayıp enerji ve momentum olarak belirir. Kayıp enerjinin belirgin dağılımı parçacıksız maddelerini ürün olduğunu gösterir. Eğer bu tür bu tür işaretler gözlemlenmezse, modeldeki bağlar işlenebilir.

Deneysel Bulgular

ARPES tarafından ölçülen yükler Luttinger’in kuramındaki elektronların miktarını aştığından, parçacıksız teorisi 2013 martında, süperiletkenlerin kuralsızlıklarını açıklayabilmek için önerilmiştir.