Michelle Starr
Bilim insanları birinci kere, Büyük Patlama’dan çabucak sonra ortaya çıkan ‘ilkel çorba’ içerisinde kısa bir mühlet içinde oluştuğu düşünülen gizemli bir parçacığı tespit edebildiler. Parçacık tam olarak Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda kurşun iyonlarının çarpıştırılmasıyla yaratılan ve ‘kuark-gluon plazması’* ismi verilen bir ortamda gözlemlendi. Fizikçiler, çarpıştırıcıda, bu çarpışmaların yarattığı trilyonlarca parçacığın ortasında, ‘X parçacıkları’ diye isimlendirilen egzotik parçacıklardan 100 adedini tanımlamayı başardılar.
BÜYÜK BİR ÖYKÜNÜN BAŞLANGICI
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde (MIT) vazife yapan ve merkezi İsviçre’nin Cern kentinde bulunan milletlerarası CMS İşbirliği’nin bir üyesi olan fizikçi Yen-Jie Lee, “Bu şimdi öykünün başlangıcı” diyor: “Böylece, bir sinyal bulabileceğimizi kanıtladık. Gelecek birkaç yıl içinde, X parçacığının iç yapısını araştırmak maksadıyla kuark-gluon plazmasını kullanmak istiyoruz; bu araştırma da cihanın ne tıp bir materyal meydana getirmesi gerektiğine ait anlayışımızı değiştirebilir.”
Büyük Patlama’dan sırf birkaç dakika sonra, en ilkel haldeki Cihan, şu anda boşlukta yüzdüğünü gördüğümüz şeylerden oluşmuyordu. Bundan çok, saniyenin sadece birkaç milyonda birine tekabül eden bir vakit dilimi içinde, ‘kuarklar’ ve ‘gluonlar’ ismini verdiğimiz temel parçacıklardan meydana gelen ve trilyonlarca derecelik bir ısıya sahip bir plazmayla doldu. Bu oluşuma ‘kuark-gluon plazması’ diyoruz.
Gözünüzü kapayıp açmanızdan daha kısa bir mühlet içinde bu plazma soğudu ve oluşan parçacıklar birleşerek bugün olağan hususun meydana geldiği ‘proton’ ve ‘nötronları’ yarattı. Bununla birlikte, bu çok kısa vakit aralığında, kuark-gluon plazması içinde bulunan parçacıklar çarpıştı, birbiriyle kaynaştı ve farklı oluşumlar içerisinde tekrar parçalandı.
FİZİĞİN KUTSAL KASELERİNDEN BİRİYDİ
Bu oluşumlardan bir tanesi o derece gizemli bir parçacık ki, şimdi nasıl bir ortaya geldiğini dahi bilmiyoruz. Buna ‘X parçacığı’ diyoruz ve sadece parçacık çarpıştırıcılarında çok nadiren ve incelenemeyecek kadar kısa bir müddet için görebiliyoruz.
Öte yandan, teorik olarak, X parçacıkları fizikçilerin yıllardan beridir parçacık hızlandırıcılarında yarattıkları kuark-gluon plazmasında çok kısa mühletler için ortaya çıkabiliyorlar. Ve bu durum onları anlamak doğrultusunda bizlere daha güzel bir fırsat sunabilir.
Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın 2018 yılındaki faaliyetleri esnasında, olumlu yüklü kurşun atomları çok yüksek süratlerde birbiriyle çarpıştırıldı. Bu yaklaşık 13 milyar çarpışmanın her biri, on binlerce parçacıktan oluşan bir parçacık yağmuru ortaya çıkardı. Ve bu, gözden geçirilmesi gereken muazzam ölçüde data bulunduğu manasına geliyor.
Lee, “Teorik bağlamda söyleyecek olursak, plazmada o kadar çok kuark ve gluon var ki, sonuçta X parçacıklarının üretiminin artması gerekiyor” diyor: “Buna rağmen, beşerler onları bulmanın çok derecede güç olacağını düşünüyorlardı; zira bu kuark çorbasında üretilen çok fazla sayıda parçacık mevcuttu.”
ÖZEL BİR YAZILIM ARACILIĞIYLA TESPİT EDİLDİ
X parçacıklarının ömrü çok kısa olsa da, bozunduklarında [ayrıştıklarında], daha düşük kütleye sahip olan farklı parçacıklardan oluşan bir parçacık yağmuru yaratırlar. Araştırma grubu, bilgi inceleme sürecini kolaylaştırmak hedefiyle, X parçacık bozunumunun karakteristik kalıplarını tanıyabilecek bir bilgisayar yazılımı geliştirdi. Bunun akabinde, yazılıma 2018 LHC bilgilerini girdiler.
Yazılım, datalarda yaklaşık 100 adet X parçacığın var olduğunu ortaya koyan muhakkak bir kütledeki bir sinyali tespit etti. Bu, eksiksiz bir başlangıç manasına geliyordu. Lee, “Bu 100 parçacığı böylesine devasa bir bilgi kümesi içerisinde bulabilmiş olmamız neredeyse imkânsız bir şey” diyor.
Bulunduğumuz noktada, elde ettiğimiz datalar X parçacığının yapısına ait daha fazla bilgi edinmek için kâfi değil; yeniden de bu keşif bizi daha da ileri götürebilir. Artık X parçacığının imzasını nasıl bulacağımızı bildiğimize nazaran, gelecekte oluşturulacak data kümelerinde onu saptamak çok daha kolay olacak. Bunun yanı sıra, elimizde daha fazla bilgi biriktikçe, onları anlamak da daha kolay bir hale gelecek.
Protonların ve nötronların her biri üç adet kuarktan meydana gelir. Fizikçiler, X parçacıklarının dört adet kuarktan, yani ‘tetrakuark’ olarak bilinen tuhaf ve sıkı bir biçimde bağlanmış bir parçacık ya da her biri iki kuark içeren bir çift ‘mezondan’ meydana gelen ve gevşek bağlara sahip yeni bir çeşit parçacıktan oluşabileceğine inanıyorlar. Şayet birincisi doğruysa, daha sıkı bağlara sahip olduğu için, ikincisinden daha yavaş bozunur.
Lee, “Şimdilik ulaştığımız bilgiler bunların her ikisiyle de dengeli görünüyor; çünkü şimdi kâfi istatistik bilgiye sahip değiliz. Önümüzdeki birkaç yıl içinde bu iki senaryoyu birbirinden ayırabilmek için çok daha fazla dataya ulaşmış olacağız” diyor: “Bu, ilkel Evren’de çokça üretilen parçacık tipleriyle ilgili bakış açımızı genişletecek.”
Araştırma, Physical Review Letters isimli mecmuada yayınlandı.
*’Kuark çorbası’ ya da kuark-gluon plazması, nükleer hususun tanımlanmış yeni bir halidir. Bu hal, çok derece sıcak ve son derece ağır bir yapıdadır. Proton, nötron üzere parçacıklar, kuark çorbası içerisinde sahip oldukları yapılarını kaybederler. Yapısı bozulan bu tıp parçacıklar, onları oluşturan temel parçacıklar olan kuark ve gluona ayrışırlar.
Yazının yepyenisi Science Alert sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)
Kaynak: Gazeteduvar
