Bilim dünyasında protonların yapısını açıklamaya yönelik yaklaşık yarım asırlık tartışmada yeni bulgular elde edildi. Science dergisinde yayımlanan araştırma, protonların temel kimliğinin yalnızca içerdikleri kuarklarla açıklanamayabileceğine işaret etti.
Evrendeki kararlı maddenin temel yapı taşları arasında bulunan protonlar, uzun yıllardır içlerinde yer alan üç “değerlik kuarkı” üzerinden tanımlanıyor. Yeni araştırmanın sonuçları ise protonun temel kimliğinin kuarkların yanı sıra onları birbirine bağlayan gluon yapısıyla ilişkili olabileceğini gösterdi.
Söz konusu yapı, üç kuarkı birbirine bağlayan “Y” biçimindeki bir bağlantı olarak ele alınıyor. Yaklaşık 50 yıl önce ortaya atılan ve “baryon kavşağı” olarak adlandırılan teori, yeni deneylerden elde edilen sonuçlarla yeniden gündeme geldi.
Atom çekirdekleri ışık hızına yakın hızlarda çarpıştırıldı
Araştırma, New York'taki Brookhaven Ulusal Laboratuvarı bünyesinde çalışmalarını sürdüren STAR İşbirliği tarafından gerçekleştirildi. Bilim insanları, Göreli Ağır İyon Çarpıştırıcısı'nda yapılan atomaltı çarpışmalardan elde edilen verileri inceledi.
Deney kapsamında rutenyum, zirkonyum ve altın atomlarının çekirdekleri ışık hızına yakın hızlarda çarpıştırıldı. Çarpışmalar sonucunda meydana gelen parçacıkların hareketleri ve dağılımları incelenerek elektrik yüküne sahip kuarklarla yüksüz gluon yapılarının davranışları karşılaştırıldı.
Sonuçlar, elektrik yüklü kuarkların yoğun ortamdan daha fazla etkilendiğini ve yavaşladığını gösterirken, kuarkları birbirine bağlayan yüksüz gluon yapısının ortamda daha rahat ilerleyebildiğine işaret etti.
Veriler baryon kavşağı teorisiyle uyumlu çıktı
Araştırmacılar, çalışmanın bir diğer bölümünde fotonlarla altın çekirdekleri arasındaki etkileşimleri de değerlendirdi. Elde edilen ölçümlerin yalnızca kuarkları temel alan geleneksel modellerden çok, 1970'li yıllarda ortaya atılan baryon kavşağı teorisiyle daha uyumlu olduğu belirlendi.
Bulgular, baryon kavşağının doğrudan gözlemlendiği anlamına gelmiyor. Ancak araştırmacılar sonuçların yaklaşık 50 yıldır tartışılan teoriye yönelik şimdiye kadarki en güçlü deneysel kanıtlardan birini oluşturduğunu belirtiyor.
Madde ve antimadde bilmecesine yeni ipuçları sağlayabilir
Araştırmanın sonuçları, atomaltı parçacıkları bir arada tutan güçlü çekirdek kuvvetinin kararlı maddeyi nasıl organize ettiğinin anlaşılması açısından da önem taşıyor.
Baryon kavşağı mekanizmasının daha ayrıntılı biçimde ortaya çıkarılması, evrenin ilk dönemlerinde madde ile antimadde arasındaki dengesizliğin nasıl meydana geldiğine ilişkin araştırmalara yeni ipuçları sağlayabilir. Yıldızların, gezegenlerin ve canlıların varlığına zemin hazırlayan madde-antimadde dengesizliğinin kökeni, modern fiziğin üzerinde çalıştığı temel sorular arasında bulunuyor.
Araştırmacılar, yapımı devam eden yeni nesil Elektron-İyon Çarpıştırıcısı'nda gerçekleştirilecek deneylerle protonların yapısındaki söz konusu mekanizmayı daha ayrıntılı incelemeyi ve baryon kavşağı teorisini doğrudan test etmeyi amaçlıyor.
