Fizikçiler, Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nda Relativistik Ağır İyon Çarpıştırıcısını kullanarak üç farklı kuark gluon plazma lekesi oluşturdular. Bu plazma, Big Bang'den sonraki ilk milisaniyede evreni dolduran egzotik bir maddedir.
(Resim: © Javier Orjuela Koop)
Büyük Patlama'dan sonraki ikinci bölünme için evren, protonların ve nötronların yapı taşları haline gelecek olan atom altı parçacıklar olan kuarkların ve gluonların son derece sıcak bir "çorbası" ndan başka bir şey değildi. Şimdi, 13.8 milyar yıl sonra, bilim adamları bu ilk çorbayı bir laboratuvarda yeniden yarattılar.
Upton, New York'taki Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nda Relativistik Ağır İyon Çarpıştırıcısını kullanarak fizikçiler, farklı proton ve nötron kombinasyonlarını parçalayarak bu kuarkon plazmasından küçük damlalar ürettiler. Araştırmacılar, bu çökmeler sırasında protonları ve nötronları oluşturan kuarklar ve gluonların serbest kaldığını ve bir sıvı gibi davrandığını buldular.
Araştırmacılar hangi parçacık kombinasyonunu bir araya getirdiğine bağlı olarak, küçük, sıvı benzeri plazma küreleri üç farklı geometrik şekilden birini oluşturdu: daireler, elipsler veya üçgenler. [Resimler: Büyük Patlama ve Erken Evrene Dönmek]
Çalışmaya katılan Colorado Boulder Üniversitesi'nden bir fizikçi olan Jamie Nagle, "Deneysel sonucumuz, var olabilecek en küçük erken evren maddesinin ne olduğu sorusunu yanıtlamaya bizi çok daha yaklaştırdı." Dedi.
Kuark-gluon plazmaları ilk olarak 2000 yılında Brookhaven'da, araştırmacıların altın atomlarının çekirdeklerini bir araya getirmesiyle yaratıldı. Ardından, Cenevre'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki bilim adamları, iki protonu birlikte parçalayarak plazmayı oluşturduklarında beklentileri karşıladılar. UC Boulder yetkilileri yaptığı açıklamada, "Çoğu bilim adamı, yalnız protonların sıvı gibi akabilecek herhangi bir şey yapmak için yeterli enerji sağlayamadığını varsaydığı için şaşırtıcıydı." Dedi.
Nagle ve meslektaşları, bu egzotik durumun akışkan özelliklerini, küçük küreler oluşturarak test etmeye karar verdiler. Plazma gerçekten bir sıvı gibi davranıyorsa, küçük küreler şeklini koruyabilmelidir, araştırmacılar.
"Boşluğa doğru genişleyen iki damlacık olduğunu düşünün," dedi Nagle. "Eğer iki damlacık birbirine çok yakınsa, o zaman genişledikçe, birbirlerine koşarlar ve birbirlerine karşı iterler, ve bu paterni yaratan da budur."
UC Boulder yetkilileri, "Başka bir deyişle, iki taşı birbirine yakın bir göle atarsanız, bu etkilerden dalgalanmalar birbirine akacak ve elips benzeri bir desen oluşturacak." Dedi. "Deuteron adı verilen proton-nötron çiftini daha büyük bir şeye parçaladıysanız da aynı şey geçerli olabilir ... Aynı şekilde, helyum-3 atomu olarak da bilinen bir proton-proton-nötron üçlüsü benzer bir şeye genişleyebilir. bir üçgene. "
Araştırmacılar, bu farklı proton ve nötron kombinasyonlarını ışık hızına yakın altın atomlarına çarparak tam olarak umduklarını yapabilirlerdi: eliptik ve üçgen kuarkon plazması lekeleri yarattılar. Bilim adamları altın protokole tek bir proton parçaladığında, sonuç ilkel çorbanın dairesel bir lekesiydi.
Bu kısa ömürlü kuarkon plazma damlacıkları trilyon santigrat derece sıcaklığa ulaştı. Araştırmacılar, bu tür bir maddenin incelenmesinin "teorisyenlerin evrenin orijinal kuarkon plazmasının milisaniyeler içinde nasıl soğuduğunu daha iyi anlamalarına yardımcı olabileceğini ve var olan ilk atomları doğurduğunu" düşünüyorlar.
Bu çalışmanın sonuçları 10 Aralık'ta Nature Physics dergisinde yayınlandı.
