En Küçük Atom Çekirdekleriyle Bir ‘Mini Big Bang’ Gerçekleştirildi

Evrenin ilk anlarında madde, bugün bildiğimiz maddeden çok farklıydı. Popüler bilim literatüründe buna ‘ilkel çorba’ denir. Bilim insanları ise buna kuark ve gluon plazması (İngilizce kısaltmasıyla QGP) adını veriyor. Birkaç yıldır, parçacık çarpıştırıcıları Büyük Patlama ile ilişkili bu duruma ulaşmayı başardılar. Şimdi ise Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü’nün (Fransızca kısaltmasıyla CERN) yakın zamanda gerçekleştirdiği bir deney, bu durumun fizikçilerin beklediğinden çok daha küçük çarpışmalarda da ortaya çıkabileceğini gösteriyor.

Çorba ve mini Big Bang'ler

Öncelikle, biraz arka plan bilgisi. Standart parçacık modeline göre, kuarklar protonları ve nötronları oluşturur. Bunlar da atom çekirdeklerini oluşturan yapı taşlarıdır. Öte yandan, gluonlar (adları İngilizce glue (yapıştırıcı) kelimesinden gelir) kuarkları bir arada tutan etkileşimi iletir.

Evrenin ilk mikrosaniyeleri boyunca, ortam o kadar aşırı sıcaklıklara ulaştı ki, kuarklar ve gluonlar henüz proton ve nötronların içinde hapsolmuş durumda değildi; bunun yerine son derece sıcak bir plazma oluşturuyorlardı. Evren genişleyip soğudukça, kuarklar proton ve nötron gibi parçacıkların içinde hapsoldu; bu parçacıklar çok daha sonra atom çekirdeklerini oluşturacaktı.

Günümüzde o ilkel çorbanın erişilebilir bir doğal kaynağı artık mevcut değil. Bununla birlikte, bilim insanları, atom çekirdeklerini ışık hızına yakın hızlarda çarpıştırarak erken evreninkine benzer aşırı koşullar yaratabileceklerini keşfettiler.

Ancak “mini Big bang” yaratmak artık yeterli değil

Ancak, QGP’yi üretmek artık tek bilinmeyen değil. On yıllardır büyük nükleer çarpışmalarda bunu inceledikten sonra, fizikçiler şimdi bu garip madde halinin sınırlarını anlamaya çalışıyorlar. Özellikle, bir çarpışmayı ne kadar küçültebileceklerini ve yine de toplu olarak bir sıvı damlası gibi davranan bir parçacık kümesini gözlemlemeye devam edebileceklerini araştırıyorlar.

Şu an için bilim, ilkel çorbanın kurşun gibi büyük çekirdeklerin çarpışmasıyla ortaya çıktığından oldukça emin. Ancak bilim, kurşun çekirdeği ile bir protonun çarpışması ya da iki protonun çarpışması gibi olağandışı koşullarla da karşı karşıya kalmış.

Giderek küçülen bir çorba

Physical Review Letters dergisinde yakın zamanda yayınlanan bir makalede, ALICE İşbirliği, QGP’yi incelemek için geleneksel olarak kullanılan çekirdeklerden çok daha küçük olan oksijen-16 ve neon-20 çekirdekleri arasındaki çarpışmaların sonuçlarını sunuyor.

“Bu ilkel maddeyi yeniden yaratmaya devam ederken, atom çekirdeklerinin sahip olabileceği minimum boyut sınırlarını aştık; buna küçük bir Big Bang diyebiliriz. Artık maddenin bu aşırı duruma geçmesi için gerekli temel koşullar hakkında daha fazla bilgiye sahibiz,” diye açıkladı Niels Bohr Enstitüsü araştırmacısı ve ALICE İşbirliği üyesi You Zhou bir basın açıklamasında.

Bilim insanları, oksijen ve neon çekirdeklerinin küçük boyutlarına rağmen, çarpışmaların kuark ve gluon plazmasında bulmayı umdukları davranış belirtilerini ortaya çıkardığını tespit ettiler. Bir an için, oluşan madde soğumadan ve tekrar parçacıklara dönüşmeden önce bir akışkan gibi toplu olarak genişliyor gibi göründü.

Zhou, “Umarız bu, evrenin ilk anlarında plazmanın nasıl davrandığını ve daha sonra nasıl evrimleşerek çevremizdeki her şeyi oluşturan madde biçimlerine dönüştüğünü daha iyi anlamamıza yardımcı olur,” diye ekledi.

Bu makale ilk olarak WIRED Espanol sitesinde yayınlanmış ve Mahmut Karslıoğlu tarafından İspanyolcadan çevrilmiştir.