Buradasınız:Anasayfa » Bilgi Kütüphanesi » Ağır iyonlar ve kuark-gluon plazma

Ağır iyonlar ve kuark-gluon plazma

CERN fizikçileri, ağır iyonları serbest kuarklara çarpıştırıyor – Büyük Patlamadan hemen sonra evrende var olan koşulları yeniden yaratıyor

Saniyenin birkaç milyonu boyunca, Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra, evren yakın ışık hızında hareket eden her tür parçacıktan yapılmış şaşırtıcı derecede sıcak, yoğun bir çorba ile doluydu. Bu karışıma kuarklar – maddenin temel bitleri – ve tutkallar, normalde birbirine tanıdık protonlar ve nötronlar ve diğer türler içinde birlikte koyan “güçlü kuvvet taşıyıcıları” tarafından hükmedildi. Bununla birlikte, aşırı sıcaklığın ilk kaçan anlarında, kuarklar ve gluonlar sadece zayıf bir şekilde bağlandı, kuark-gluon plazması denilen şeyde kendi başlarına hareket etmek için serbest kaldılar.

Çok erken evrendekine benzer koşulları yeniden yaratmak için güçlü hızlandırıcılar , altın veya kurşun çekirdeği gibi büyük iyonlar arasında kafa kafaya çarpışmalar yapar. Bu ağır iyon çarpışmalarında, iki çekirdekteki yüzlerce proton ve nötron, her biri birkaç trilyon elektron voltluk enerjinin yukarısında, birbirlerine çarpıyor. Bu, her şeyin bir kuark-gluon plazmasına “eridiği” bir minik ateş topu oluşturur.

Ateş topu anında soğur ve bireysel kuarklar ve gluonlar (topluca parton olarak adlandırılır), her yöne hızla giden sıradan bir madde fırtınasına dönüşür. Kalıntılar, bir kuark ve bir antikarktan yapılmış olan piyonlar ve kaonlar gibi parçacıklar içerir; üç kuarktan yapılmış protonlar ve nötronlar; ve hatta antiatomların çekirdeğini helyum kadar ağır oluşturacak şekilde birleştirebilen çok sayıda antiproton ve antineutron bile vardır. Bu enkazın dağılımını ve enerjisini inceleyerek birçok şey öğrenilebilir. İlk keşif, kuark-gluon plazmasının, birçok araştırmacının beklediği gibi, gazdan çok daha az viskoziteli mükemmel bir akışkan gibi davranmasıydı.

Bir tür enkaz nadirdir ancak özellikle öğreticidir. İlk ağır iyon çarpışmalarında, kuarklar ya da gluon çiftleri doğrudan birbirine çarpabilir ve arka arkaya saçılabilir – bir pion, kaon ve diğer parçacıkların bir jetine hızla yoğunlaşan bir enerji döküntüsü. İlk olarak 1980’li yılların başlarında hızlandırıcı temelli deneylerde gözlemlenen jetler, kuantum kromodinamiği için temel teşkil eder; kuarkların ve gluonların farklı “renklerine” (görünür renklerle ilgisi olmayan bir kuantum özelliği) bağlı olarak nasıl birleşebileceğini açıklayan teori.

Ağır iyon çarpışmalarında, jetler için ilk kanıt 2003’te ABD’deki Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’nın Göreli Ağır İyon Çarpıştırıcısı’nda (RHIC) STAR ve PHENIX deneylerinde görüldü . Bununla birlikte, bu jetler, basit çarpışmalardakinden belirgin bir fark gösterdi. En çarpıcı ölçümde STAR, arka arkaya iki jetten birinin her zaman “söndürüldüğünü”, bazen zayıfladığını ve bazen tamamen söndüğünü gözlemledi. Bir jet, ağır iyon çarpışmalarının yoğun ateş topunu – normal bir çekirdeğin 30-50 katı kadar – zorla kaybettiği zaman daha fazla zorlar.

Jetler “sert sondalar” olup, doğası gereği güçlü etkileşime girer, ancak o kadar hızlı hareket ederler ve o kadar hızlı hareket ederler ki, çoğu zaman kuark-gluon plazmasındaki çevresindeki kuarklar ve gluonlar tarafından tamamen emilmezler. Jet su verme derecesi – milyonlarca çarpışma olayından verilerde ortaya çıkan bir rakam – artı jetlerin yönelimi, yönü, bileşimi ve enerjiyi ve momentumu ortama nasıl aktardıkları, ateş topunun içinde ne olduğunu ve böylece kuark-gluon plazması.

Son zamanlarda CERN’in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda (LHC) yapılan ALICE , ATLAS ve CMS deneyleri, ağır iyon çarpışmalarında jet su verme olgusunu doğrulamıştır. LHC itme ölçümlerindeki çok daha büyük çarpışma enerjileri, RHIC’de erişilenden çok daha yüksek jet enerjilerine karşı ölçüm yapar ve kuark-gluon plazmasının yeni ve daha detaylı karakterizasyonuna izin verir. Bununla birlikte, bu ölçümlerin teorik olarak anlaşılması zordur ve günümüzde kuantum kromodinamiğinde en önemli sorunlardan biridir.

Kaynak

Yazar Hakkında

Yazılar sayısı : 1540

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

*

* Copy This Password *

* Type Or Paste Password Here *

10.182 Spam Comments Blocked so far by Spam Free Wordpress

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

Üstüne gidin