Big Bang Sonrası İlk Anlar
Big Bang’in hemen ardından, madde quark ve gluonlardan oluşan trilyon derece sıcak bir plazma halinde var oldu. Bu karmaşık yapı sadece birkaç mikro saniye sürdü ve ardından parçacıklar daha stabil protonlar ve nötronlar haline geldi.
Bilim insanları, bu ilkel sıvıyı incelemek için büyük parçacık hızlandırıcılarında quark-gluon plazmasını yeniden yaratıyor. Burada, iyonlar ışık hızına yakın bir hızda çarpıştırılıyor ve bu çarpışmalar sonucunda atom çekirdeği boyutunda plazma damlacıkları oluşuyor. Ancak bu damlacıklar sadece on septilyonuncu saniye kadar varlık gösteriyor.
Einstein’dan Günümüze
Bilim insanları, plazmanın yapısını incelemek için plazmadan geçerken hareket eden ağır quarkları takip ediyor. Bir parçacığın bir sıvı içindeki hareketi, sıvının mikroskopik yapısını ortaya koyabiliyor. Bu genel ilişki, ünlü fizikçi Albert Einstein tarafından 1905 yılında ortaya konmuştu.
Ancak bu aşırı koşullarda, parçacıklar ışık hızına yakın hareket ettiğinde, Einstein’ın teorisi bazı açılardan yetersiz kalıyor. MIT ve University of California at Santa Barbara’daki (UCSB) fizikçiler, Einstein’ın teorisinin bıraktığı yerden devam ederek, relativistik bir parçacığın sıvı içerisindeki hareketine dair yeni bir teori geliştirdi.
Ağır Quarkların Hareketi
Yeni yapılan araştırmalarda, ağır bir quarkın relativistik hızlarla sıvı içinde hareket ederken karşılaşabileceği kuvvetler hesaplandı. Bu hesaplamalar, quark ve gluonları bir arada tutan temel kuvvet olan güçlü nükleer kuvvet üzerinden gerçekleştirildi.
Çalışma, relativistik bir ağır quarkın zayıf etkileşimlerde bulunan quark ve gluon gazı içinden geçişi sırasında yaşadığı momentum değişimlerini belirlemek için yapıldı. Bu hesaplamalar sonucunda, ağır quarkın momentumundaki değişimlerin olasılık dağılımını gösteren bir eğri elde edildi.
Yeni Keşifler ve Sonuçlar
Çalışma, ağır quarkların hareketinin beklendiğinden daha fazla büyük itmelere maruz kaldığını ortaya koydu. Du Plessis, “Alışıldık Brown hareketi modelinde büyük itmelerin oldukça nadir olduğu varsayılırken, ağır quarklar için bu büyük itmeler beklenenden daha yaygındır,” diyor.
Bu araştırma, kuark-gluon plazmasının yapısını daha iyi anlamak için yeni bir yol sunuyor. Du Plessis, ilkel quark-gluon plazmasının “Brown hareketi modelinin öngördüğünden daha güçlü etkileşimler içerdiğini” belirtiyor ve bunun “bir sıvıya daha çok benzer, gazdan daha az bir yapı” olduğunu vurguluyor.
