Evrenimiz başladı her şeyi var eden bir patlamayla. Ama sonra ne olduğu bir muamma. Bilim adamları, atomlar -hatta onları oluşturan protonlar ve nötronlar- oluşmadan önce, muhtemelen kuarklar ve gluonlar adı verilen iki temel parçacığın uzayda bir plazma gibi çalkalanan sıcak, sulu bir karışımı olduğunu düşünüyorlar. Ve kozmosun ilk anlarını gözlemleyecek kimse olmadığı için, araştırmacılardan oluşan bir koalisyon tarihi yeniden yazmaya çalışıyor.
Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’ndaki Relativistik Ağır İyon Çarpıştırıcısını kullanarak, esasen bir “Küçük Patlama” yarattılar ve bunu kuark-gluon plazmasının özelliklerini araştırmak için kullanıyorlar. Bulgular, kozmologların erken evrene dair hala belirsiz olan resmini ve bebek maddenin sızdıran, kabaran halinin nasıl soğuyup günümüzün gezegenlerine, yıldızlarına ve galaksilerine dönüştüğüne dair netleştirmelerine yardımcı olacak.
Kuark-gluon plazmasını araştırmaya adanmış bir detektör olan Relativistic Heavy Ion Collider veya STAR’daki Solenoidal Tracker ile çalışan fizikçi Rongrong Ma, “Büyük Patlama’dan yaklaşık bir mikrosaniye sonra evren bu aşamadaydı” diyor. . “Öyleyse, deneylerden bu tür maddelerin özelliklerini anlayabilirsek, bu, evrenin nasıl evrimleştiğine dair anlayışımızı besleyecektir.”
Bilim adamları bu plazma aşamasının ne kadar sürdüğünden emin değiller – birkaç saniyeden binlerce yıla kadar herhangi bir yerde olabilirdi. Bugün hala nötron yıldızlarının yoğun çekirdeklerinde var olabilir veya süper yüksek enerjili parçacıklar Dünya atmosferine çarptığında yapılmış olabilir, bu nedenle özelliklerini öğrenmek, en uç kozmik ortamların fiziğini karakterize etmeye yardımcı olabilir.
Evrenin bu ilk günlerini, yalnızca kozmik mikrodalga arka plan – Büyük Patlama’dan yüz bin yıl sonra yoğun erken evrenden çıkan ilk ışık – kadar geriye gidebilen teleskoplarla incelemek imkansızdır. Bundan önceki her şey hem kelimenin tam anlamıyla hem de mecazi olarak karanlık bir kozmoloji çağıdır. Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi’nden nükleer fizikçi Jaki Noronha-Hostler, teorik simülasyonların bu boşluğu doldurmaya yardımcı olabileceğini, ancak STAR gibi dedektörlerin “Büyük Patlama’ya çok benzeyen bir sistemi deneysel olarak anlamanıza izin verdiğini” söylüyor.
Ek olarak, kuarklar ve gluonlar doğada asla tek başlarına bulunmazlar, bu da onları tek başlarına incelemeyi zorlaştırır. Yale Üniversitesi’nden fizikçi ve STAR deneyinin sözcüsü Helen Caines, “Bir tanesini öylece seçip inceleyemeyiz,” diyor. Bunun yerine, bileşik hallerde sıkışıp kalmış durumdalar: protonlar, nötronlar ve upsilonlar, pionlar ve kaonlar gibi daha egzotik maddeler. Ancak yeterince yüksek sıcaklıklarda, bu bileşik parçacıklar arasındaki sınırlar bulanıklaşmaya başlar. Caines, “Ve bu da kuark-gluon plazması” diyor. Hâlâ bir hacimle sınırlılar, ancak bu boşluktaki kuarklar ve gluonlar artık birbirine kaynaşmış durumda değil. Aslında, “plazma”nın biraz yanlış bir isim olabileceğini, çünkü aslında aktığı için daha çok bir sıvı gibi davrandığını söylüyor.
Mart ayında, Brookhaven’daki bilim adamları Fiziksel İnceleme Mektupları iki altın çekirdeği demetini ışık hızına yakın bir hızda hızlandırarak ve ardından bunları birbirine çarparak kısa bir zaman dilimi için kuark-gluon plazmasını oluşturabildiklerini. Sonra zekice bir şey geldi: Bu çarpışmayı Büyük Patlama sonrası plazmanın ne kadar sıcak olacağını hesaplamak için kullandılar.
Bir yanıt bırakın