Physics / Fizik
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/6
Browse
123 results
Search Results
Research Project Büyük hadron çarpıştırıcısında kara madde parçacığının aranması(TÜBİTAK - Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu, 2007) Demir, Durmuş Ali; Cankoçak, KeremÇeşitli astrofizik ve kozmolojik gözlemler evreni oluşturan toplam madde miktarının yaklaşık ¼ ünün kara madde tabir edilen ışık saçmayan, ağır ve uzun ömürlü parçaçıklardan oluştuğunu göstermektedir. Ancak parçacık fiziğinin deneylerle mükemmel uyum gösteren standart modeli böyle bir yapıyı öngörmemekte, böyle bir yapıya yol açabilecek herhangi bir parçaçığa da sahip bulunmamaktadır. Bu bağlamda, bu tür bir yapıyı oluşturabilmek için ve diğer bir takım kavramsal sebeplerden dolayı, standart modelin genişletilmesi gerekmektedir. Yaygın olarak bilinen iki genişletme, ek uzayzaman boyutları ve süpersimetrik modeller, bu proje çalışmasının ana konularıdir. Her iki alanda da çeşitli çalışmalar yapılmış, kara madde adayının özellikleri belirlenmiş, yeni modeller oluşturulmuş ve kara madde parçaciğinin yaklaşmakta olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı deneylerinde gözlemlenme koşulları analiz edilmiştir.Research Project Süpernova patlamaları ve pulsar dönmeleri için yeni bir mekanizma önerilmesi(2012) Demir, Durmuş Ali; Gençoğlu, Gülizar; Tosun, OnurSüpernova patlamaları 8 ila 25 Güneş kütlesi büyüklüğündeki yıldızların evrimlerinin son aşaması olup baskın olarak sol-el nötrinolar yayarlar ve kalıt yıldız olarak da 1012 G’luk manyetik alanı haiz, teğet dönme hızı 1600 km/sn değerlerine kadar çıkabilen pulsarları bırakırlar. Yıldız içindeki yoğunluk yüksek olup nükleer yoğunluk ( 1014 g/cm3 ) civarındadır. Süpernova patlamaları hakkında yapılagelen kuramsal ve gözlemsel çalışmalar iki temel soruyu ortaya çıkartmıştır: a. Yıldızın içi sol-el nötrinoların yayılmasına izin vermeyecek kadar yoğun olduğuna ve de şok dalgalarının oluşturduğu dışa doğru basınç yetersiz kaldığına göre süpernova patlamaları nasıl mümkün olabilmektedir? b. Patlamanın kalıtı olarak ortaya çıkan pulsarlar böylesine yüksek dönme hızlarına nasıl ulaşabilmektedir?Research Project Parçacık Hızlandırıcılarında Higgs İnce Ayarının İzlerinin Sürülmesi(2017) Demir, Durmuş AliBüyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda (LHC) Higgs bozonunun keşfiyle birlikte SM'in parçacık spektrumu tamanlanmış ve bütün etkileşme biçimleri deneysel olarak doğrulanmış oldu. SM şimdiye dek bütün deneysel sınırlamalarla mükemmel bir uyum göstermiştir. Bununla birlikte doğallık problemi ve de spektrumunda karanlık madde adayı bir parçacığın bulunmaması gibi temel bazı nedenler yüzünden SM'in eksik olduğu düşünülmektedir. Bunların yanında, Higgs bozonu bulunurken başka herhangi bir parçacığın bulunmaması durumu daha da karmaşık hale getirmektedir. Bunun nedeni, doğallık ve karanlık madde problemlerini çözmemize imkan veren süpersimetri, ek boyutlar ve kompositlik gibi yapıların artık doğa ile uyumlu olmadıklarının ortaya çıkmış olmasıdır. Hal böyle iken gerçekleştirilmesi zorunlu olan şey SM'in doğallık, karanlık madde ve diğer problemlerini yeni parçacıklar olmaksızın çözmektir. İşbu TÜBİTAK 1001 projesinde SM'in problemlerine getirilen ana yaklaşım şu sekildedir: Çekim kuvveti, ki kuantumlanamadığı için SM'e dahil edilememektedir, UV ölçeğe hassas kuantum katkılarının bir sonucu olarak ortaya çıkabilir. Bu indüklenme ayar bozonlarının UVölçek mertebesindeki kütlelerini ortadan kaldıracak şekilde (yani ayar simetrilerini restore edecek şekilde) ortaya çıkabilmektedir (Bkz. Bölüm 6). Bu simetri restorasyon etkisi (Bkz. Bölüm 5) getirilen yaklaşımın Sakharov?un indüklenmiş çekim kuvveti ile temel farkı oluşturmaktadır. SM'in anılan problemlerini bu doğallaştırma yöntemi ile çözmek diğer problemleri çalışmaya uygun bir yapı sunmaktadır. Gerek bu kütleçekimsel doğallaştırma gerekse ince ayara izin vererek SM'i stabilize etmek işbu proje çalışmasının özünü oluşturmaktadır. Projenin geri kalan yapılanması şu şekildedir: - Higgs bozon kütlesine gelen UV-ölçeğindeki katkıları bir Stueckelberg skaleri yoluyla sıfırlamak (en azından 1 halka düzeyinde). Bu çalışmada ince ayar vardır. Model doğal değildir ama minimaldir. Bu modeli hızlandırıcılarda yoklamak için uygun süreçler mevcuttur. (Bkz. Bölüm 2) - SM spektrumu içinde gizlenmiş bir spin-3/2 alanı (kendini yalnızca dolaylı olarak gösteren) yoluyla karanlık maddeyi modellemek ve bu alanın yol açtığı UV-ölçeğindeki katkıları Bölüm 6'daki gibi kütleçekimsel olarak stabilize etmek ve de kozmik Higgs enflasyonunu gerçellemek. Bu spin-3/2 alanı planlanmakta olan lepton çarpıştırıcılarında önemli sinyaller verebilmektedir. (Bkz. Bölüm 3) - SM içinde önem atfedilmemiş bazı kanallar (tipik olarak nötrino ve Higgs bozon içeren) LHC deneylerinde yoklanabilir. Bu kanallar gizlenmiş spin-3/2 alan nedeniyle ortaya çıkarlar ve bunları yoklamak için gereken şey yüksek-boyutlu operatörler düzeyinde ortaya çıkan foton etkileşmelerini göz önüne alarak foton yayılım süreçlerini incelemektir. Proje kapsamında yetiştirilememiştir ancak kozmik ortamda kalıt fotonlarla nötrinoların etkileşmeleri de bu türdendir. (Bkz. Bölüm 4). - Bölüm 6?daki gravitasyonel doğallaştırma çabası sırasında farkedilir ki mevcut mekanizmayı gerçellemenin en iyi yollarından biri afin uzayındaki çekim kuramını esas alarak genel rölativiteye inmektir. Bu gözleme ilişkin olarak gösterilebilir ki afin uzayında kozmik enflasyon doğal olarak ilerler ve de Jordan-Einstein ikilemi gibi genel rölativite durumunu anlamsız kılan problemler de ortadan kalkar (Bkz. Bölüm 7) LHC ve lepton çarpıştırıcılarına özgü çarpışma süreçlerini incelerken ağaç ve etkin modeller seviyelerindeki hesaplamalar için CalcHEP paketi, halka mertebesindeki hesaplarda FeynArts, FormCalc ve LoopTools paketleri kullanılmıştır. Bu projede SM'in doğallık ve karanlık madde problemleri incelenmiş ve önerilen yaklaşımların olası çarpıştırıcı sinyalleri ayrıntılı olarak incelenmiştir.Article Citation - WoS: 1Citation - Scopus: 1Type-3/2 Seesaw Mechanism(American Physical Society, 2021) Demir, Durmuş Ali; Karahan, Canan; Sargın, OzanThe type-I seesaw mechanism provides a natural explanation for tiny neutrino masses. The right-handed neutrino masses it requires are, however, too large to keep the Higgs boson mass at its measured value. We show that vector spinors, singlet leptons that are like right-handed neutrinos, generate tiny neutrino masses naturally through the exchange of spin-1/2 and spin-3/2 components. This one-step seesaw mechanism, which we call the type-3/2 seesaw, keeps the Higgs boson mass unchanged at one loop and gives cause therefore to no fine-tuning problem. If the on-shell vector spinor is a pure spin-3/2 particle, then it becomes a potential candidate for hidden dark matter which gets diluted due only to the expansion of the Universe. The type-3/2 seesaw provides a natural framework for the neutrino, Higgs boson, and dark matter sectors, with overall agreement with current experiments and observations.Article Citation - WoS: 63Citation - Scopus: 73Angular Analysis and Branching Fraction Measurement of the Decay B-0 -> K*(0)mu(+)mu(-)(Elsevier, 2013) Demir, Durmuş Ali; Karapınar, GülerThe angular distributions and the differential branching fraction of the decay B-0 -> K*(892)(0)mu(+)mu(-) are studied using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 5.2 fb(-1) collected with the CMS detector at the LHC in pp collisions at root s = 7 TeV. From more than 400 signal decays, the forward-backward asymmetry of the muons, the K*(892)(0) longitudinal polarization fraction, and the differential branching fraction are determined as a function of the square of the dimuon invariant mass. The measurements are in good agreement with standard model predictions. (C) 2013 CERN. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.Article Citation - WoS: 16Citation - Scopus: 16Riemann-Eddington Theory: Incorporating Matter, Degravitating the Cosmological Constant(American Physical Society, 2014) Demir, Durmuş AliHere we show that Eddington's pure affine gravity, when extended with Riemann curvature, leads to gravitational field equations that incorporate matter. This Riemanned Eddington gravity outfits a setup in which matter gravitates normally with Newton's constant but vacuum gravitates differently with an independent gravitational constant. This novel setup enables degravitation of the vacuum to observed level not by any fine-tuning but by a large hierarchy between its gravitational constant and its energy density. Remarkably, degravitation of the cosmological constant is local, causal and natural yet only empirical because the requisite degravitation condition is not predicted by the theory.Article Citation - WoS: 315Citation - Scopus: 301Transverse-Momentum and Pseudorapidity Distributions of Charged Hadrons in Pp Collisions at Root √s=0.9 and 2.36 Tev(Springer Verlag, 2010) Karapınar, Güler; Demir, Durmuş AliMeasurements of inclusive charged-hadron transverse-momentum and pseudorapidity distributions are presented for proton-proton collisions at root s = 0.9 and 2.36 TeV. The data were collected with the CMS detector during the LHC commissioning in December 2009. For non-single-diffractive interactions, the average charged-hadron transverse momentum is measured to be 0.46 +/- 0.01 (stat.) +/- 0.01 (syst.) GeV/c at 0.9 TeV and 0.50 +/- 0.01 (stat.) +/- 0.01 (syst.) GeV/c at 2.36 TeV, for pseudorapidities between -2.4 and +2.4. At these energies, the measured pseudorapidity densities in the central region, dN(ch)/d eta vertical bar(vertical bar eta vertical bar<0.5), are 3.48 +/- 0.02 (stat.) +/- 0.13 (syst.) and 4.47 +/- 0.04 (stat.) +/- 0.16 (syst.), respectively. The results at 0.9 TeV are in agreement with previous measurements and confirm the expectation of near equal hadron production in p<(p)over bar> and pp collisions. The results at 2.36 TeV represent the highest-energy measurements at a particle collider to date.Article Citation - WoS: 25Citation - Scopus: 27Symmergent Gravity, Seesawic New Physics, and Their Experimental Signatures(Hindawi Publishing Corporation, 2019) Demir, Durmuş AliThe standard model of elementary particles (SM) suffers from various problems, such as power-law ultraviolet (UV) sensitivity, exclusion of general relativity (GR), and absence of a dark matter candidate. The LHC experiments, according to which the TeV domain appears to be empty of new particles, started sidelining TeV-scale SUSY and other known cures of the UV sensitivity. In search for a remedy, in this work, it is revealed that affine curvature can emerge in a way restoring gauge symmetries explicitly broken by the UV cutoff. This emergent curvature cures the UV sensitivity and incorporates GR as symmetry-restoring emergent gravity (symmergent gravity, in brief) if a new physics sector (NP) exists to generate the Planck scale and if SM+NP is Fermi-Bose balanced. This setup, carrying fingerprints of trans-Planckian SUSY, predicts that gravity is Einstein (no higher-curvature terms), cosmic/gamma rays can originate from heavy NP scalars, and the UV cutoff might take right value to suppress the cosmological constant (alleviating fine-tuning with SUSY). The NP does not have to couple to the SM. In fact, NP-SM coupling can take any value from zero to Lambda SM2/Lambda NP2 if the SM is not to jump from Lambda SM approximate to 500GeV to the NP scale Lambda NP. The zero coupling, certifying an undetectable NP, agrees with all the collider and dark matter bounds at present. The seesawic bound Lambda SM2/Lambda NP2, directly verifiable at colliders, implies that (i) dark matter must have a mass less than or similar to Lambda SM, (ii) Higgs-curvature coupling must be approximate to 1.3%, (iii) the SM RGEs must remain nearly as in the SM, and (iv) right-handed neutrinos must have a mass less than or similar to 1000TeV. These signatures serve as a concise testbed for symmergence.Article Citation - WoS: 13Citation - Scopus: 11Geometric dark matter(IOP Publishing, 2020) Demir, Durmuş Ali; Puliçe, BeyhanThe dark matter, needed for various phenomena ranging from flat rotation curves to structure formation, seems to be not only neutral and long-living but also highly secluded from the ordinary matter. Here we show that, metric-affine gravity, which involves metric tensor and affine connection as two independent fields, dynamically reduces, in its minimal form, to the usual gravity plus a massive vector field. The vector, which interacts with only the quarks, leptons and gravity, is neutral and long-living (longer than the age of the Universe) when its mass range is 9.4 MeV < M-Y < 28.4 MeV. Its scattering cross section from nucleons, which is some 60 orders of magnitude below the current bounds, is too small to facilitate direct detection of the dark matter. This property provides an explanation for whys and hows of dark matter searches. We show that due to its geometrical origin the Y(mu )does not couple to scalars and gauge bosons. It couples only to fermions. This very feature of the Y-mu it makes it fundamentally different than all the other vector dark matter candidates in the literature. The geometrical dark matter we present is minimal and self-consistent not only theoretically but also astrophysically in that its feebly interacting nature is all that is needed for its longevity.Article Citation - WoS: 26Citation - Scopus: 26Induced Affine Inflation(American Physical Society, 2018) Azri, Hemza; Demir, Durmuş AliInduced gravity, metrical gravity in which gravitational constant arises from vacuum expectation value of a heavy scalar, is known to suffer from Jordan frame vs Einstein frame ambiguity, especially in inflationary dynamics. Induced gravity in affine geometry, as we show here, leads to an emergent metric and gravity scale, with no Einstein-Jordan ambiguity. While gravity is induced by the vacuum expectation value of the scalar field, nonzero vacuum energy facilitates generation of the metric. Our analysis shows that induced gravity results in a relatively large tensor-to-scalar ratio in both metrical and affine gravity setups. However, the fact remains that the induced affine gravity provides an ambiguity-free framework.