Protonun Derinliklerinde Evrenin En Güçlü Kuvvetleri Ortaya Çıktı
Bilim insanları inanılmaz bir başarıya imza atarak bir protonun içindeki kuvvetleri son derece hassas bir şekilde haritalandırdı ve kuarkları bir arada tutan muazzam kuvvetleri ortaya çıkardı.
Kafes kuantum kromodinamiğini kullanan araştırmacılar, muhtemelen şimdiye kadar üretilmiş en küçük kuvvet alanı haritasını oluşturdular. Bulguları, bir atom çekirdeğinden daha küçük bir alana sıkıştırılmış 10 filin ağırlığına benzer, şaşırtıcı derecede güçlü etkileşimleri ortaya koyuyor.
Bir Protonun İçindeki Kuvvetlerin Haritalanması
Bilim insanları bir protonun içindeki kuvvetleri başarılı bir şekilde haritalandırarak, içindeki küçük parçacıklar olan kuarkların yüksek enerjili fotonlar tarafından vurulduğunda nasıl tepki verdiğini daha önce görülmemiş bir ayrıntıyla ortaya koydu.
Adelaide Üniversitesi’nden uzmanların da yer aldığı uluslararası bir ekip tarafından yürütülen araştırma, doğal dünyayı şekillendiren temel güçlere ilişkin anlayışımızı derinleştirmeyi amaçlıyor.
Kuvvetleri Simüle Etmek için Kafes Kuantum Kromodinamiğini Kullanmak
Ekibin bir parçası olan Fizik, Kimya ve Yer Bilimleri Fakültesi Öğrenme ve Öğretme Bölüm Başkanı Doçent Ross Young, “Bir protonun içinde hareket eden kuvvetlerin haritasını çıkarmak için kafes kuantum kromodinamiği adı verilen güçlü bir hesaplama tekniği kullandık” dedi.
“Bu yaklaşım, uzayı ve zamanı ince bir ızgaraya ayırarak, kuarkları protonlara ve nötronlara bağlayan temel etkileşim olan güçlü kuvvetin protonun içindeki farklı bölgelerde nasıl değiştiğini simüle etmemizi sağlıyor.”
Hesaplamaların ortaya çıkardığı yeni kuvvet dağılımları, protonda bir kuark bulma olasılık haritasının üstünde. Kredi: Joshua Crawford / Adelaide Üniversitesi
Şimdiye Kadarki En Küçük Kuvvet Alanı Haritasını Oluşturmak
Ekibin elde ettiği sonuç muhtemelen doğanın şimdiye kadar üretilmiş en küçük kuvvet alanı haritası. Bulgularını Physical Review Letters dergisinde yayınladılar.
Adelaide Üniversitesi doktora öğrencisi Joshua Crawford’un hesaplamaları, Adelaide Üniversitesi ekibi ve uluslararası işbirlikçilerle birlikte çalışmaya öncülük etti.
Küçük Ölçeklerde Muazzam Kuvvetler Ortaya Çıkarılıyor
Joshua, “Bulgularımız, bu küçük ölçeklerde bile, ilgili kuvvetlerin muazzam olduğunu, atom çekirdeğinden çok daha küçük bir alanda sıkıştırılmış yaklaşık 10 filin eşdeğeri olan yarım milyon Newton’a kadar ulaştığını ortaya koyuyor” dedi.
“Bu kuvvet haritaları, protonun karmaşık iç dinamiklerini anlamak için yeni bir yol sunarak, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda olduğu gibi yüksek enerjili çarpışmalarda ve maddenin temel yapısını araştıran deneylerde neden böyle davrandığını açıklamaya yardımcı oluyor.”
Büyük Hadron Çarpıştırıcısının Rolü
Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) dünyanın en büyük ve en yüksek enerjili parçacık hızlandırıcısıdır. Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü (CERN) tarafından 10.000’den fazla bilim insanı ve 100’den fazla ülkedeki yüzlerce üniversite ve laboratuvarın işbirliğiyle inşa edilmiştir. LHC’nin amacı fizikçilerin farklı parçacık fiziği teorilerinin öngörülerini test etmelerine olanak sağlamaktır.
Temel Araştırma Bilimi Nasıl İlerletir?
Doçent Young, “Edison ampulü daha parlak mumları araştırarak icat etmedi; ışığın madde ile nasıl etkileşime girdiğini inceleyen bilim insanlarının nesilleri üzerine inşa etti” dedi.
“Aynı şekilde, son çalışmalarımız gibi modern araştırmalar, maddenin temel yapı taşlarının ışıkla vurulduğunda nasıl davrandığını ortaya koyuyor ve doğayı en temel düzeyde anlamamızı derinleştiriyor.
Proton Araştırmaları ve Gelecekteki Uygulamalar
“Araştırmacılar protonun iç yapısını çözmeye devam ettikçe, daha fazla içgörü, protonları en son teknolojilerde nasıl kullandığımızı iyileştirmeye yardımcı olabilir.
“Öne çıkan örneklerden biri, yüksek enerjili protonları kullanarak tümörleri hassas bir şekilde hedef alırken çevre dokulara verilen zararı en aza indiren proton terapisidir.
Bilim ve Tıbbın Geleceğini Şekillendirmek
“Tıpkı ışığı anlamaya yönelik ilk atılımların modern lazerlerin ve görüntülemenin önünü açması gibi, proton yapısı hakkındaki bilgilerimizi geliştirmek de bilim ve tıp alanındaki yeni nesil uygulamaları şekillendirebilir.
Protonun içindeki görünmez güçleri ilk kez görünür kılan bu çalışma, tıpkı daha önceki nesillerin modern dünyayı dönüştürmek için ışığın sırlarını ortaya çıkarması gibi, teori ve deney arasındaki boşluğu dolduruyor” dedi.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Fizikçiler İlk Kez Protonun İçindeki Gizemli Dünyayı Tanımladılar