New York’un ‘Büyük Patlama Makinesi’ İlk Büyük Testi Başarıyla Geçti
Büyük Patlama’dan sonraki ilk birkaç mikrosaniye hakkında çok az şey biliyoruz. Çoğu halen bilimsel olarak mantıklı olup olmadığını kontrol etmekte olduğumuz çeşitli teorilerimiz var. Araştırma süreci bazen sıkıcı görünebilir, ancak Long Island’dan bir yenilikçi, evrenimizin nasıl oluştuğunu anlama çabamızda umut verici ilerlemeler sunuyor.
Yakın zamanda Yüksek Enerji Fiziği Dergisi‘nde yayımlanan bir makalede, sPHENIX İşbirliği araştırmacıları, “standart mum” testini başarıyla geçtiklerini duyurdu. Işık hızına yakın hareket eden çarpışan altın iyonlarının enerji seviyesini doğru bir şekilde tespit ettiler ve ölçtüler.
1,000 ton ağırlığında ve iki kat yüksekliğinde olan sPHENIX dedektörü, her saniye 15,000 parçacık çarpışmasını yakalayan ve ölçen güçlü bir kameraya sahip. Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’nın Göreli Ağır İyon Çarpıştırıcısı’ndaki (RHIC) şimdi emekliye ayrılmış olan PHENIX dedektörüne uzun süre beklenen bir yükseltmedir.
“Bu, dedektörün olması gerektiği gibi çalıştığını gösteriyor,” diyor MIT’den bir fizikçi olan Gunther Roland, MIT News‘e. “10 yıl boyunca üzerinde çalıştıktan sonra uzaya yeni bir teleskop gönderdiğinizde çektiği ilk fotoğrafa benziyor. Bu, tamamen yeni bir şeyin fotoğrafı olmasa da, yeni bilimler yapmaya hazır olduğunu kanıtlıyor.”
Erken evrenin karmaşası
Kuarklar ve gluonlar, protonları ve nötronları oluşturan temel parçacıklardır. Genellikle, bu iki parçacığı birbirinden ayırmak neredeyse imkansızdır; ancak, Büyük Patlama’dan hemen sonraki birkaç mikrosaniye gibi aşırı yüksek sıcaklık ve basınç ortamlarında olmaları hariç.
Böyle koşullarda, kuarklar ve gluonlar ayrı ayrı, yoğun, çorba benzeri bir plazma olan kuark-gluon plazması (QGP) olarak bilinen bir ortamda var olabilirlerdi. RHIC, bu koşulları zıt yönlerde parçacık atarak taklit etmeye çalışır. Bazı parçacıklar birbirine çarptığında, çok kısa bir süre – bir sextillion (10^21) saniye – için QGP olarak var olan devasa bir enerji yükü açığa çıkarırlar.
“QGP’yi doğrudan göremezsiniz, sadece parçalanmasının küllerini görürsünüz,” diyor Roland. “sPHENIX ile bu parçacıkları ölçerek QGP’nin, yani neredeyse anında ortadan kaybolan maddenin, özelliklerini yeniden inşa etmek istiyoruz.”
‘Büyük Patlama makinesi’
Testi geçmek, dedektörün geleceği için olumlu bir işaret. Ancak ekip biraz daha kalite kontrol yapmak istiyor. Araştırmacılara göre, sPHENIX dedektörü, tek bir çarpışmadan ortaya çıkan parçacıkların sayısını, enerjisini ve yollarını takip eden “dev bir 3D kamera” gibi çalışıyor.
“sPHENIX, RHIC 25 yıl önce verileri toplamaya başladığından bu yana dedektör teknolojisindeki gelişmelerden yararlanarak en hızlı şekilde veri topluyor,” diyor MIT’de doktora sonrası öğrenci ve sPHENIX İşbirliği üyesi Cameron Dean, yine MIT News’e. “Bu, inanılmaz derecede nadir süreçleri ilk kez araştırmamıza olanak tanıyor.”
Ironik bir şekilde, sPHENIX’i bu kadar etkileyici kılan özellikler, aynı zamanda birçok bakım gerektirmesinin de nedeni. Ancak araştırmacılar doğru yolda olduklarına inanıyorlar. Şu anda, sPHENIX, RHIC’in 25 ve son denemesi için veri toplamakla meşgul, daha sonra çarpıştırıcının halefi olan Elektrik-İyon Çarpıştırıcısı devralacak.
“sPHENIX için eğlence yeni başlıyor,” diye ekliyor Dean.
