Karanlık Madde-Çekirdek ve Koherent Elastik Nötrino-Çekirdek SaçılmalarındaForm Faktörlerinin Etkisinin Araştırılması
Demirci M., Solmaz S., Ahmed M.(Yürütücü)
TÜBİTAK Projesi, 2209-A - Üniversite Öğrencileri Araştırma Projeleri Destekleme Programı, 2026 - 2027
- Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
- Destek Programı: 2209-A - Üniversite Öğrencileri Araştırma Projeleri Destekleme Programı
- Başlama Tarihi: Ağustos 2026
- Bitiş Tarihi: Ocak 2027
Proje Özeti
Bu çalışma, karanlık madde (KM)–çekirdek ve koherent elastik nötrino–çekirdek saçılması (CEνNS) süreçlerinin kuramsal olarak doğru biçimde hesaplanabilmesi için kritik öneme sahip nükleer zayıf form faktörlerinin ayrıntılı incelenmesini amaçlamaktadır. KM aday parçacıkları (ör. WIMP tipi) ve astrofiziksel kaynaklı nötrinolarla çekirdekler arasındaki elastik saçılma, düşük momentum aktarımı koşullarında koherent bir büyütme etkisi gösterir ve bu süreçler çekirdeğin proton–nötron yoğunluk dağılımlarına duyarlılık taşır. Bu nedenle, KM doğrudan tespit deneyleri ile CEνNS gözlemlerinin doğru yorumlanabilmesi, nükleer form faktörlerinin güvenilir bir şekilde modellenmesine bağlıdır.
Projenin temel araştırma sorusu, literatürde yaygın olarak kullanılan farklı nükleer form faktörü parametrizasyonlarının (Helm, simetrikleştirilmiş Fermi ve Klein–Nystrand) KM–çekirdek ve CEνNS tesir kesitleri üzerinde ne ölçüde sistematik belirsizlik oluşturduğunu belirlemek ve bu belirsizliklerin olası yeni fizik sinyallerinin ayrıştırılmasını nasıl etkilediğini araştırmaktır. Hipotezimiz, söz konusu parametrizasyonlar arasındaki momentum-transfer bağımlı farklılıkların olay oranlarında göz ardı edilemeyecek düzeyde sapmalara yol açabileceği ve bu sapmaların özellikle yüz-ton ölçeğindeki yeni nesil KM deneylerinde nötrino kaynaklı arka planların ayrımında belirleyici olabileceğidir.
Bu amaçla, seçilen üç form faktörü parametrizasyonu için analitik ifadeler türetilecek ve küresel simetrik Fourier dönüşümü kullanılarak form faktörlerinin momentum aktarımına bağlı davranışları incelenecek. Her bir model için rms yarıçapları içeren fiziksel parametreler literatürdeki deneysel ve teorik çalışmalara dayanarak belirlenecek. Tesir kesitleri, KM–çekirdek saçılması için standart WIMP formülasyonları ve CEνNS için Standart Model çerçevesinde hesaplanacaktır.
Sayısal analizler Python altyapısı (NumPy, SciPy, Matplotlib, Pandas ve Jupyter Notebook) kullanılarak yürütülecek ve form faktörleri arasındaki farklılıkların geri tepme enerjisi dağılımları ve momentum aktarımı davranışlarına etkileri kapsamlı şekilde karşılaştırılacaktır. Bu karşılaştırmalar, KM-Çekirdek saçılması ve CEνNS süreçlerinde nükleer yapı modellemelerinin rolünü daha iyi anlamaya ve olası sistematik belirsizliklerin nicel olarak değerlendirilmesine katkı sağlayacaktır. Proje kapsamında elde edilecek sonuçların, mevcut ve gelecekteki nötrino ve KM deneylerinin kuramsal altyapısının güçlendirilmesine yönelik faydalı girdiler sunması beklenmektedir.