Bilim Adamları Görünmeyeni Görmenin Yollarını Arıyor

Bilim adamları, görünmez olanı yakalayabilmek için karanlık maddeye yönelik kamera tuzakları geliştiriyor… Fizikçiler, karanlık maddeyi yakalamak için kamera tuzağı benzeri bir teknoloji geliştiriyorlar. Duke Üniversitesi’nden Fizikçi Ashutosh Kotwal, karanlık maddenin geçici izlerini tespit edecek bir silikon cihaz üzerinde çalışıyor.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki ATLAS dedektörünün içinden bir görünüm.

Bu çipin çekirdeği, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı tarafından üretilen büyük miktarda görsel veriyi hızla tarayabilen gelişmiş bir algoritma oluşturacak. Fransa ve İsviçre sınırında, yerin 350 fit altında bulunan bu devasa parçacık hızlandırıcısıdır.

Kotwal, “Eğer karanlık madde üretimi gerçekleşiyorsa, bunu suçüstü yakalayacak teknolojiye sahip olduğumuzdan emin olmak bizim işimizdir,” dedi.

Yakalanması Zor Karanlık Madde

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda, protonlar çarpışmadan önce neredeyse ışık hızında hızlandırılır, bu da Büyük Patlama’nın koşullarını taklit eder. 

Bu çarpışmalar sonucunda atom altı parçacıkların etkileyici bir gösterisi sergilenir. Ancak bu kaotik durumun içinde, bilim insanları karanlık maddeyle ilgili ipuçları bulabileceklerini umuyor.

Karanlık madde, görünür maddenin miktarının beş katı kadar var. Görünmese de, kütleçekim etkisiyle galaksilerin şekillenmesinde rol oynar. Bilim insanları onun varlığını biliyorlar, fakat ne olduğunu henüz çözemediler. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, karanlık maddenin esrarını çözmek için çalışıyor.

Basın açıklamasında belirtildiği üzere, araştırmacılar her bir proton-proton çarpışmasından kaynaklanan parçacık püskürmelerinin sürekli anlık görüntülerini çeken, devasa üç boyutlu dijital kameralar gibi işlev gören dedektörler kullanarak karanlık madde ve diğer gizemli fenomenleri inceliyorlar.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda ışınlar çarpıştığında, kaybolmadan önce her yöne doğru uçan binlerce küçük parçacığa ayrılırlar.

Karanlık madde dedektörler tarafından görülemez, fakat varlığı diğer parçacıkların davranışları üzerinden anlaşılabilir.

Bilim insanları, ağır yüklü parçacıkların ortadan kaybolmasının, karanlık maddenin varlığını belirlemede bir yöntem olabileceğini düşünmektedirler. Bir çarpışma sonrası, bu parçacıklar yaklaşık 10 inç ilerledikten sonra iz bırakmaksızın kaybolur ve muhtemelen karanlık maddeye dönüşürler.

Parçacıkların yörüngeleri, dedektör içinde benzersiz bir "kaybolan iz" oluşturur; ancak bu belirsiz desenlerin tespiti hızlı bir algılama gerektirir. Zorluk ise oldukça büyüktür; çünkü her saniye milyonlarca görüntü üretilmekte ve bunların yalnızca çok küçük bir kısmı karanlık maddeye ilişkin kanıtlar içermektedir.

Kotwal, "Bu görüntülerin çoğu aradığımız özel imzalara sahip değil. Belki de bir milyonda bir tanesini kurtarmak istiyoruz," dedi.

Şaşırtıcı bir şekilde, bir çarpışmanın önemini belirlemek için yalnızca saniyenin milyonda biri kadar bir süre mevcut.

Kotwal'ın basın bülteninde belirttiği üzere, "Bu işlemi gerçek zamanlı ve aylarca sürdürebilmek için, parçacık fizikçilerinin bugüne kadar gerçekleştirdiklerinden en az yüz kat daha hızlı çalışan bir görüntü tanıma tekniğine ihtiyaç vardır."

İşte yeni AI algoritması burada devreye giriyor.

Kotwal ve ekibi, bir sonraki çarpışma öncesinde veri denizinde olası karanlık madde sinyallerini hızla tespit etmek ve işaretlemek için bir "izleme tetikleyicisi" algoritması geliştirdi. Ekip, verileri inanılmaz hızlarda analiz etmek üzere birden fazla yapay zeka işlemcisine sahip bir çip üzerinde çalışıyor. Bu sistem, alakasız verileri elemek suretiyle görüntüleri 250 nanosaniyeden daha kısa sürede işleyebiliyor.

Araştırmacılar cihaz prototipleri için 2024 sonunu hedefliyor. Ancak, yaklaşık 2000 çip içerecek olan nihai ürün, LHC'de ancak üç ila dört yıl sonra faaliyete geçecek.

Bulgular Scientific Reports dergisinde yayınlandı.

by Mrigakshi Dixit | IE