Atomun Gizemi Çözülüyor: Gluonlar ve Kuarklar ile Yeni Bir Çekirdek Modeli
Fizikçilerden oluşan bir ekip, bileşik parçacıkları olan kuark ve gluonlardan atom çekirdeğinin ilk tutarlı resmini oluşturduklarını söylüyor.
20. yüzyıl parçacık fiziği için oldukça yoğun bir yüz yıl oldu. Yüzyılın başında fizikçiler tarafından atomların proton ve elektronlardan oluştuğuna inanılıyordu. Atom çekirdeğine ilişkin bu görüş, James Chadwick ‘in 1932’de nötronun varlığını keşfetmesi ve üç yıl sonra Nobel Ödülü ‘nü kazanmasıyla değişti.
Çok geçmeden bilim insanları proton ve nötronların kuark ve gluon olarak bilinen ve daha yüksek enerji deneylerinde “görülebilen” daha küçük parçacıklar içerdiğini teorileştirdi. 1968′de kuarkların varlığına dair deneysel kanıtlar bulundu ve 11 yıl sonra elektronlar ve pozitronlar çarpıştırılarak daha ağır parçacıklardan oluşan üç “jet” üretildi ve bunlardan biri kuark-anti kuark çifti tarafından yayılan bir gluon tarafından üretildi.
Fizikçiler parçacık hızlandırıcılarını severler ve o zamandan beri altı kuark çeşidine (yukarı, aşağı, garip, tılsım, alt ve üst) ve sekiz farklı gluon türüne iyice baktık.
Ancak atom çekirdeğinin bu iki tanımının birbirine pek uymaması gibi bir sorun var. Fizikçiler atom çekirdeği hakkındaki bilgileri büyük ölçüde onları elektronlar gibi daha küçük parçacıklarla bombardıman ederek elde ederler. Düşük enerjilerde atom çekirdeği proton ve nötronlardan oluşuyormuş gibi görünür, ancak enerjiler yükseldiğinde kuark ve gluonların etkisi deneyciler için “görünür” hale gelir.
Polonya Bilimler Akademisi Nükleer Fizik Bölümü’nden (IFJ PAN) araştırmaya katılan üç teorisyenden biri olan Dr. Aleksander Kusina yaptığı açıklamada, “Şimdiye kadar atom çekirdeğinin biri düşük enerjilerde görebildiğimiz proton ve nötronlara, diğeri ise yüksek enerjiler için kuark ve gluonlara dayanan iki paralel tanımı vardı” dedi. “Çalışmamızda, şimdiye kadar birbirinden ayrı olan bu iki dünyayı bir araya getirmeyi başardık.”
Ekip, CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ‘nda yapılanlar da dahil olmak üzere deneylerden elde edilen ve parton dağılım fonksiyonları (PDF’ler) ile tanımlanan verileri inceledi. Ekip, güçlü bir şekilde etkileşen nükleon çiftlerine (proton-nötron, proton-proton ve nötron-nötron) odaklanan yeni analizde, bu alt yapıyı “görüntülemek” için yeterince yüksek enerjiye sahip olmayan parton deneylerinden daha küçük bileşenlerin (kuarklar ve gluonlar) yapısı hakkında bilgi edinebildiklerini söylüyor.
“Modelimizde, belirli nükleonların eşleşmesi olgusunu simüle etmek için iyileştirmeler yaptık. Çünkü bu etkinin parton düzeyinde de geçerli olabileceğini fark ettik,” diye ekliyor Kusina. “İlginç bir şekilde bu, teorik tanımın kavramsal olarak basitleştirilmesine olanak sağladı; bu da gelecekte tek tek atom çekirdekleri için parton dağılımlarını daha hassas bir şekilde incelememizi sağlayacak.”
Kaynak: https://www.iflscience.com