Güçlü nükleer kuvvet, özel bir “kritik noktada” maddeyi oluşturan temel parçacıklar üzerindeki hakimiyetini aniden gevşetebilir; araştırmacılar artık bu noktaya ne zaman ulaşıldığına dair daha net bir resim elde ediyor
Göreli Ağır İyon Çarpıştırıcısındaki YILDIZ dedektörü
Güçlü nükleer kuvvetin maddenin en temel bileşenleri üzerindeki hakimiyetini gevşettiğini ve parçacıkların içindeki kuarkların ve gluonların aniden sıcak parçacık çorbasına dönüşmesine izin verdiğini anlamaya daha da yaklaşıyoruz.
Suyun iki fazının (sıvı ve buhar) aynı anda mevcut olduğu özel bir sıcaklık ve basınç kombinasyonu vardır. Onlarca yıldır araştırmacılar, kuarkları ve gluonları proton ve nötronlara bağlayan güçlü nükleer kuvvet tarafından yönetilen madde için benzer bir “kritik nokta” arıyorlardı.
Parçacık çarpıştırıcılarındaki iyonların parçalanması, güçlü kuvvetin parçalandığı ve kuarkların ve gluonların çorba kıvamında bir “kuark-gluon plazması” oluşturmasına izin verdiği bir durum yaratabilir. Ancak bu geçişin öncesinde kritik bir nokta olup olmadığı belirsizliğini koruyor. Kaliforniya’daki Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndan Xin Dong ve meslektaşları artık sorunu çözmeye daha da yaklaştılar.
New York eyaletindeki Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’ndaki Göreceli Ağır İyon Çarpıştırıcısında çok enerjik iki altın iyonunun çarpışmasının ardından oluşan parçacıkların sayısını ve dağılımını analiz ettiler. Dong, kuarklar ve gluonlar için etkin bir şekilde bir faz diyagramı (güçlü kuvvetin farklı koşullar altında ne tür maddelerin oluşmasına izin verdiğini gösteren bir harita) oluşturmaya çalıştıklarını söylüyor. Yeni deney, bu haritadaki kritik noktayı kesin olarak belirlemedi ancak olabileceği bölgeyi önemli ölçüde daralttı.
Çalışmada yer almayan Michigan’daki Nadir İzotop Kirişler Tesisi’nden Agnieszka Sorensen, faz diyagramında, maddenin yavaş yavaş plazmaya “eridiği” bir kısım var, tıpkı tereyağının tezgahta yumuşaması gibi, ancak kritik nokta, sıvı suda aniden beliren buz parçaları gibi daha ani bir geçişle aynı hizada olacaktır, diyor. Yeni deneyin sadece bu noktanın nerede aranacağına dair bir rehber olmakla kalmayıp, aynı zamanda hangi parçacık özelliklerinin var olduğuna dair en iyi ipuçlarını sunabileceğini de ortaya çıkardığını söylüyor.
Teksas’taki Houston Üniversitesi’nden Claudia Ratti, birçok araştırmacının bu yeni analizi heyecanla beklediğini, çünkü önceki ölçümlerin elde edemediği bir kesinlik sağladığını ve bunu faz diyagramının teorik hesaplamaların son derece zor olduğu bir kısmı için yaptığını söylüyor. Son zamanlarda, kritik nokta konumu için çeşitli tahminler bir araya geldi ve deneyciler için zorluk, bu tahminlere karşılık gelen daha da düşük çarpışma enerjilerine ilişkin verileri analiz etmek olacaktır, diyor.
Dong, kritik noktanın kesin bir şekilde tespit edilmesinin nesiller boyu bir atılım olacağını söylüyor. Bunun nedeni kısmen güçlü kuvvetin, fizikçilerin kritik bir noktaya sahip olduğundan şüphelendiği tek temel kuvvet olmasıdır. Ayrıca bu kuvvet, evrenimizin şekillenmesinde önemli bir rol oynamıştır: Büyük patlamanın hemen ardından oluşan sıcak ve yoğun maddenin özelliklerini yönetmiştir ve hala nötron yıldızlarının yapısını belirlemektedir. Dong, yenisi gibi çarpıştırıcı deneylerinin, güçlü kuvvet faz diyagramını tamamladıktan sonra bu egzotik kozmik nesnelerin içinde neler olup bittiğini anlamamıza yardımcı olabileceğini söylüyor.
