Maddenin temel yapısına dair 50 yıllık gizem aydınlanıyor

Fizikçiler, atom çekirdeğinde yer alan proton ve nötron gibi parçacıkların kimliğini belirleyen temel özelliğin kuarklar tarafından değil, onları bir arada tutan “gluon” yapısı tarafından taşındığına dair ilk güçlü deneysel kanıtlara ulaştı.

Bilim dünyasında elli yıldır süregelen ve maddenin kararlı yapısını anlamayı amaçlayan temel bir tartışmada önemli bir dönüm noktasına gelindi. Science dergisinde yayımlanan yeni bir araştırma, atomaltı parçacıkların kimliğini ve maddesel varlığını belirleyen temel özelliğin, bugüne kadar kabul gören geleneksel modelden farklı işlediğini ortaya koydu.

Evrendeki tüm kararlı maddenin temel yapı taşlarından biri olan protonlar, şimdiye kadar içlerindeki üç adet “değerlik kuarkı” ile tanımlanıyordu. Ancak yüksek enerjili parçacık çarpışmalarından elde edilen son bulgular, maddenin temel kimlik numarasının kuarkların kendisinde değil, onları birbirine bağlayan “Y” biçimli gluon yapısında taşındığını gösteriyor.

Parçacık hızlandırıcıda 50 yıllık teorinin testi yapıldı

New York’taki Brookhaven Ulusal Laboratuvarı bünyesinde faaliyet gösteren STAR İşbirliği araştırmacıları, Göreli Ağır İyon Çarpıştırıcısı’ndaki (RHIC) atomaltı çarpışma verilerini inceledi. Deneylerde rutenyum, zirkonyum ve altın atomlarının çekirdekleri ışık hızına yakın süratlerde çarpıştırılarak ortaya çıkan parçacıkların dağılımı ölçüldü.

Çarpışma bölgesindeki elektrik yükü ile parçacık sayısı arasındaki hareket farkını takip eden fizikçiler, elektrik yükü taşıyan kuarkların yoğun ortamda yavaşladığını, buna karşın yüksüz gluon bağlantısının yoluna daha rahat devam ettiğini belirledi. Işık parçacıkları olan fotonlar ile altın çekirdekleri arasındaki etkileşimleri de inceleyen ekip, ölçülen değerlerin kuark temelli modellerden ziyade, 1970’li yıllarda öne sürülen “baryon kavşağı” kuramıyla örtüştüğünü tespit etti.

Madde ile antimadde dengesizliğine ışık tutabilir

Bu keşif, atomaltı parçacıkları bir arada tutan güçlü çekirdek kuvvetinin kararlı maddeyi nasıl organize ettiğini anlamak açısından büyük bir önem taşıyor. Uzmanlar, elde edilen verilerin henüz doğrudan bir gözlem olmadığını ancak teoriyi destekleyen en güçlü deneysel kanıt niteliği taşıdığını belirtiyor.

Maddenin temel yapısının anlaşılması, evrenin oluşumu sırasında madde ile antimadde arasında meydana gelen ve bugün yıldızların, gezegenlerin ve canlıların var olmasını sağlayan temel dengesizliğin aydınlatılmasına da katkı sağlayacak. Araştırmacılar, geliştirilmekte olan yeni nesil Elektron-İyon Çarpıştırıcısı ile yapılacak deneylerin bu mekanizmayı tüm ayrıntılarıyla doğrulamayı hedeflediğini ifade ediyor.