Fizikçilerin aradığı gizemli ‘X parçacıkları’ tespit edildi

bencede

New member
Michelle Starr

Bilim insanları birinci kere, Büyük Patlama’dan daha sonrasında ortaya çıkan ‘ilkel çorba’ içerisinde kısa bir süre ortasında 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 içinde, ‘X parçacıkları’ diye isimlendirilen egzotik parçacıklardan 100 adedini tanımlamayı başardılar.

BÜYÜK BİR KISSANIN BAŞLANGICI

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde (MIT) nazaranv yapan ve merkezi İsviçre’nin Cern kentinde bulunan memleketler arası CMS İşbirliği’nin bir üyesi olan fizikçi Yen-Jie Lee, “Bu çabucak hemen öykünün başlangıcı” diyor: “bu biçimdece, bir sinyal bulabileceğimizi kanıtladık. Gelecek birkaç yıl ortasında, X parçacığının iç yapısını araştırmak gayesiyle kuark-gluon plazmasını kullanmak istiyoruz; bu araştırma da cihanın ne tıp bir materyal meydana getirmesi gerektiğine ait anlayışımızı değiştirebilir.”

Büyük Patlama’dan sadece birkaç dakika daha sonra, en ilkel biçimdeki Cihan, şu anda boşlukta yüzdüğünü gördüğümüz şeylerden oluşmuyordu. Bundan çok, saniyenin sırf birkaç milyonda birine tekabül eden bir vakit dilimi ortasında, ‘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 süre ortasında bu plazma soğudu ve oluşan parçacıklar birleşerek bugün olağan unsurun meydana geldiği ‘proton’ ve ‘nötronları’ yarattı. tıpkı vakitte, bu çok kısa vakit aralığında, kuark-gluon plazması ortasında bulunan parçacıklar çarpıştı, birbiriyle kaynaştı ve farklı oluşumlar içerisinde tekrar parçalandı.

FİZİĞİN KUTSAL KASELERİNDEN BİRİYDİ

Bu oluşumlardan bir tanesi o kadar gizemli bir parçacık ki, çabucak hemen nasıl bir ortaya geldiğini dahi bilmiyoruz. Buna ‘X parçacığı’ diyoruz ve sırf parçacık çarpıştırıcılarında hayli nadiren ve incelenemeyecek kadar kısa bir süre için nazaranbiliyoruz.

Öte yandan, teorik olarak, X parçacıkları fizikçilerin senelerdan beridir parçacık hızlandırıcılarında yarattıkları kuark-gluon plazmasında çok kısa müddetler için ortaya çıkabiliyorlar. Ve bu durum onları anlamak doğrultusunda bizlere daha düzgün bir fırsat sunabilir.

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın 2018 yılındaki faaliyetleri esnasında, müspet yüklü kurşun atomları devasa yükseklikte 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 bilgi bulunduğu manasına geliyor.

Lee, “Teorik bağlamda söyleyecek olursak, plazmada o kadar hayli 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 epey kısa olsa da, bozunduklarında [ayrıştıklarında], daha düşük kütleye sahip olan farklı parçacıklardan oluşan bir parçacık yağmuru yaratırlar. Araştırma takımı, data inceleme sürecini kolaylaştırmak maksadıyla, X parçacık bozunumunun karakteristik kalıplarını tanıyabilecek bir bilgisayar yazılımı geliştirdi. Bunun akabinde, yazılıma 2018 LHC datalarını girdiler.

Yazılım, bilgilerde yaklaşık 100 adet X parçacığın var olduğunu ortaya koyan muhakkak bir kütledeki bir sinyali tespit etti. Bu, harika bir başlangıç manasına geliyordu. Lee, “Bu 100 parçacığı bu biçimdesine devasa bir data kümesi içerisinde bulabilmiş olmamız neredeyse imkânsız bir şey” diyor.

Bulunduğumuz noktada, elde ettiğimiz bilgiler X parçacığının yapısına ait daha fazla bilgi edinmek için kâfi değil; bir daha de bu keşif bizi daha da ileri götürebilir. Artık X parçacığının imzasını nasıl bulacağımızı bildiğimize bakılırsa, gelecekte oluşturulacak data kümelerinde onu saptamak epey 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 cins 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 çabucak hemen kâfi istatistik bilgiye sahip değiliz. Önümüzdeki birkaç yıl ortasında bu iki senaryoyu birbirinden ayırabilmek için epey daha fazla bilgiye 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 özgünü Science Alert sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)
 
Üst