Evrenin Doğumu Laboratuvarda Tekrar Canlandırıldı
Bir grup araştırmacı, Evren’in en ağır parçacıklarından bazılarının Büyük Patlama’dan hemen sonra var olanlara benzer aşırı koşullar altında nasıl davrandığını anlamada ilerleme kaydetti.
Physics Reports’da yayınlanan bir çalışma, Evrenimizi şekillendiren ve bugün evrimine rehberlik etmeye devam eden temel güçler hakkında yeni bilgiler sağlıyor.
Barselona Üniversitesi, Hindistan Teknoloji Enstitüsü ve Texas A&M Üniversitesi’nden uluslararası bir ekip tarafından yürütülen araştırma, var olan en büyük parçacıklardan bazılarının yapı taşları olan ağır kuarkları içeren parçacıklara odaklanıyor.
Cazibe ve alt hadronlar olarak bilinen bu parçacıklar, Dünya’da doğal olarak yeniden yaratılması neredeyse imkânsız olan koşullar altında maddeyi anlamak için eşsiz pencereler sunuyor.
Bu aşırı koşulları incelemek için bilim insanları Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) ve Relativistik Ağır İyon Çarpıştırıcısı (RHIC) gibi devasa parçacık hızlandırıcıları kullanarak atom çekirdeklerini ışık hızına yakın hızlarda birbirine çarptırıyor.
Evrenin genişlemesinin zaman çizelgesi, burada uzay her seferinde dairesel kesitlerle şematik olarak temsil edilmektedir. Solda, enflasyonun dramatik genişlemesi; merkezde, genişleme hızlanıyor. (NASA/WMAP Bilim Ekibi).
Bu çarpışmalar Güneş’in merkezinden 1.000 kat daha yüksek sıcaklıklar yaratarak, Büyük Patlama’dan mikrosaniyeler sonra var olan temel parçacıklardan oluşan bir ‘çorba’ olan kuark-gluon plazması adı verilen bir madde hali yaratır.
Bu inanılmaz derecede sıcak plazma soğudukça, proton ve nötron gibi tanıdık parçacıkların yanı sıra baryon ve mezon adı verilen diğer egzotik parçacıklardan oluşan hadronik maddeye dönüşür. Bu geçişi anlamak, bilim insanlarının Evren’in erken dönemlerinde maddenin temel parçacıklardan oluşan kaotik bir çorbadan bugün gördüğümüz yapılandırılmış maddeye nasıl evrildiğini bir araya getirmelerine yardımcı oluyor.
Amerika Birleşik Devletleri’ndeki Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’nda (BNL) RHIC bölümü. (Z22).
Ağır kuarklar bu ekstrem ortamlarda küçük sensörler gibi davranırlar. Çok büyük olduklarından, daha hafif parçacıklardan daha yavaş hareket ederler ve çevreleriyle farklı şekilde etkileşirler. Bu da onları, içinden geçtikleri sıcak ve yoğun maddenin özelliklerini araştırmak için ideal hale getiriyor.
Bunu kalabalık bir yüzme havuzuna ağır bir top atmak gibi düşünün. İlk sıçrama ve büyük dalgalar durulduktan sonra bile top yüzücülere çarpmaya ve suyun içinde hareket etmeye devam eder. Benzer şekilde, nükleer çarpışmalarda oluşan ağır parçacıklar, en sıcak ve en kaotik aşama geçtikten sonra bile etraflarındaki diğer parçacıklarla etkileşmeye devam eder.
Önceki araştırmalar öncelikle başlangıçtaki aşırı sıcak kuark-gluon plazma evresine odaklanmıştı. Ancak bu yeni çalışma, sistemin hadronik maddeye dönüştüğü sonraki soğuma aşamasının, parçacıkların nasıl davrandığını ve bilim insanlarının deneylerinde neleri gözlemleyebileceğini belirlemede çok önemli bir rol oynadığını ortaya koyuyor.
Araştırmacılar, ağır hadronların, özellikle de D ve B mezonlarının (tılsım ve alt kuark içeren parçacıklar) bu geçiş döneminde daha hafif parçacıklarla nasıl etkileşime girdiğini incelediler.
Bu etkileşimler, parçacık akış modelleri ve enerji kaybı gibi ölçülebilir nicelikleri etkileyerek, aşırı koşullar altında maddenin temel özellikleri hakkında değerli veriler sağlıyor.
“Sistemin çoktan soğuduğu bu aşama, parçacıkların nasıl enerji kaybettiği ve birlikte aktığı konusunda hala önemli bir rol oynuyor. Bu aşamayı göz ardı etmek bulmacanın çok önemli bir parçasını kaçırmak anlamına gelecektir.” Barselona Üniversitesi’nden Juan M. Torres-Rincón.
Sıcak maddedeki ağır parçacık davranışını anlamak, erken evrenin özelliklerini ve onu yöneten temel güçleri haritalamak için çok önemlidir. Bulgular ayrıca, CERN’in Süper Proton Süper Senkrotronunda ve Almanya’da kurulacak FAIR tesisinde yapılması planlanan çalışmalar da dahil olmak üzere, daha düşük enerjilerde gelecekte yapılacak deneyler için zemin hazırlıyor.
Bu araştırma, evrenimizin ilk anlarından bugün gözlemlediğimiz karmaşık kozmosa nasıl evrildiğine dair temel soruların yanıtlanmasına yardımcı oluyor.
Bilim insanları, maddeyi mümkün olan en uç koşullar altında inceleyerek kökenlerimizin sırlarını ve gerçekliğin kendisini şekillendiren güçleri ortaya çıkarmaya devam ediyor.
Kaynak: https://www.sciencealert.com
Hızlı Radyo Patlamaları Evrenin Gizli Maddesinin Kilidini Açmanın Anahtarı mı?