EVRENİN İLK HALİ:"MÜKEMMEL SIVI"

EVRENİN İLK HALİ: "MÜKEMMEL SIVI" Amerika'nın Enerji Bakanlığı'na bağlı, Brookhaven Ulusal Laboratuarı'nda, Relativistic Ağır İyon Çarpıştırıcısı'nda (RHIC), araştırma yapan 4 bilim grubu, şu açıklamayı yaptılar: "Atom çekirdeğinin temel parçacıkları olan kuarklar ve gluonlardan, maddenin daha sıcak ve daha yoğun bir halini elde ettik. Ancak bu, sanılandan biraz farklı ve dikkate değer bir durum ortaya çıkardı. RHIC'in, ağır iyon çarpıştırıcısında, ortaya çıkan bu madde, beklenenin aksine, serbest kuark ve gluonların, 'gaz halinde' değil, daha çok 'sıvıya benziyor'." Dr. Orbach: "Asıl şok edici olan ise, RHIC'de, altın iyonlarının çarpışmasından meydana gelen ve gazdan çok sıvıya benzeyen maddenin, bu yeni halinin, bize 'evrenin ilk mikrosaniyelerindeki derin içyapısını' gösteriyor olmasıydı. RHIC'deki işlemlere, büyük ilgi duyulmasının bir sebebi de; çarpıştırıcının sonuçları ile sicim teorisi metotlarını kullanan hesaplamalar arasında, bir bağlantı ortaya çıkması oldu. Sicim teorisi, Evren'in temel özelliklerini; 3 uzay+1 zaman boyutuna ilave olarak 10 boyut kullanarak açıklamaya çalışan bir yaklaşım teorisi." Dr. Orbach, sözlerine devam ediyor: "RHIC çarpışmaları ve sicim teorisi, arasındaki ilişki, beklenmeyen ve coşku verici bir gelişmedir. Sicim teorisi, 21.yy fiziğinin, iki büyük entelektüel başarısını birleştirmeye çalışıyor: genel relativite (kütlesel çekim kuvveti) ve kuantum mekaniği. RHIC'deki bazı gözlemler, kuark-gluon plazması(QGP) ile ilgili teorik öngörülere, uygunluk göstermiştir. Kuark-gluon plazması (QGP), Big bang'den hemen birkaç mikrosaniye sonra, var olduğu farzedilen maddenin, bir çeşididir. Aslında birçok teorisyen, RHIC'nin, kuark- gluon plazma oluşumunu kanıtladığı, sonucuna varmışlardır. Her ne kadar bu konuda çalışanlar, kuark-gluon plazma oluşumunun basit modellerine dayanan eski teorik öngörülerle, deneysel veriler arasında çelişkiler olduğunu vurgulasalar da." Brookhaven'a bağlı Yüksek Enerji ve Nükleer Fizik Laboratuarı yöneticisi Sam Aranson, şöyle diyor: "Bizler, bu şekilde öngörülen bir plazma için, gereken ısıya; yani Güneş'in merkezinden 150.000 kez daha fazla sıcaklığa ve enerji yoğunluğuna ulaştığımızı biliyoruz. Haziran 2000'den 2003'e kadar süren fizik çalışmalarından elde edilen, RHIC verilerinin, analizine dayanan genel görüş, RHIC'deki altın iyonlarının çarpışmasından ortaya çıkacak maddenin, gazdan çok sıvıya benzeyeceği yönündeydi. "Kanıt, ayrı ayrı çarpışmalardan üretilen binlerce parçacıktan alınan rastgele örneklerin ölçümlenmesiyle ortaya çıktı. Bu ölçümler gösterdi ki; parçalanan çekirdeğin oluşturduğu hacme göre değişen basınca, bir tepki olarak çarpışmada üretilen ve başlangıçta mevcut olan parçacıklar, kolektif hareket etmeye meyilliydiler. Elde edilen oluşum(sonuç), sıvı hareketinin özellikleri ile benzer olduğundan, bilim adamları, bu 'sonuç madde'nin, 'akışkan' olduğuna işaret ettiler. Her molekülü, rasgele hareket eden sıradan sıvıların aksine; RHIC'de oluşan sıcak madde; parçacıkları arasında yüksek derecede koordinasyon olan ve değişen çevreye doğru hareket eden, tek bir varlık gibi davranıyordu. Bir bakıma 'balık sürüsü' gibi bir model içinde hareket ediyordu." Sam Aranson diyor ki: "Bu sıvı hareketi, neredeyse mükemmeldir. Ve hidrodinamiğin denklemleriyle açıklanabilir. Bu denklemler, teorik olarak mükemmel sayılan sıvıları tanımlamak için geliştirilmişlerdir. Mükemmel sıvılar, son derece düşük viskoziteye (yapışkanlığa) sahiptirler. Ve parçacıkları arasındaki, yüksek derecedeki etkileşime bağlı olarak, hızla termal dengeye ulaşırlar. RHIC bilim adamları, bu örneğin viskozitesini, tam olarak ölçmeyi başaramamışlardır. Ancak akan maddeyi nitelik olarak değerlendirdiklerinde, akışkanlığının çok yüksek, hatta ' kuantum mekanik limiti'ne yaklaştığı, sonucunu çıkarmışlardır. "Tüm bu gerçekler, bizi şu şekilde ifadeye zorluyor: Kolektif etkileşimin derecesi, hızlı ısınma ve aşırı düşük viskozite, RHIC'de 'oluşturulan madde'yi, neredeyse 'mükemmel bir sıvı' yapıyor. Maddenin bu yeni halindeki enerji yoğunluğu, olağanüstü yüksektir. Hatta orta yoğunluktaki sıradan bir nükleer maddeden, çok daha yüksektir.Son gelişmeler, maddenin bu yeni halinin, 'kuark-gluon plazması'nın bir formu olma olasılığını değiştirmemiştir. Sadece bu form, daha önce düşünüldüğünden biraz daha farklıdır. RHIC'de gözlemlenen, kuark ve gluonlar arasındaki güçlü bağlantıdan sonra, standart hesaplamalarında, bu ilişkiyi göremeyen teorik fizikçiler, eski modellerini ve öngörülerini, yeniden gözden geçirmeye başladılar." Brookhaven Laboratuar Müdürü Praveen Chaudhari diyor ki: "Evren'in, doğumundan sonraki, ilk birkaç mikro saniyede var olduğuna inanılan 'mükemmel sıvı'yı, Evren'in ilk koşullarını oluşturmaya çalışarak, laboratuar ortamında elde edebilmek, gerçekten çok hayret verici oldu. 4 RHIC çalışma grubu, araştırmanın, 4. ve 5. yıllarına ait verilerini toplayıp analiz ediyorlar. Ben yakın gelecekte, çok daha dikkat çekici açıklamalar yapılacağını umuyorum." "KUARK- GLUON PLAZMASI"(KGP) NEDİR? Bugüne kadar, RHIC(RELATİVİSTİK AĞIR İYON ÇARPIŞTIRICISI) deneylerinde çok ilginç sonuçlar üretilmişti. Ancak çok azında, bu kadar özel bir sonuç ortaya çıktı: "maddenin yeni formu" Gerçekte bu evren için yeni bir şey değildir. Ancak insanoğlu için yeni bir sonuçtur. "Kuark-gluon plazması(KGP)"nın, Bigbang'ten sonraki ilk saniyenin 1/10.000.000 anında; yani evrenin doğumu anında ortaya çıktığı düşünülüyor. Ayrıca, büyük ihtimalle, nötron yıldızları denen çok yoğun yıldızların çekirdeklerinde de "kuark-gluon plazması"(KGP) bulunuyor. Maddenin bu yeni haline, "kuark-gluon plazması"(KGP)deniyor. İsminden de anlaşılacağı gibi KGP, kuark ve gluonlardan oluşan bir "çorba"; yani "plazma formu"dur. Fizikçiler, RHIC çarpışmalarının, altın çekirdeğini çok fazla"ısıtıp-sıkıştırarak"; altın proton ve nötronlarını üst üste getirdiklerini ve kısa bir zaman içinde, "aşırı derecede bir enerji alanı" yaratılarak; bu alanda çok büyük sayıda kuarkların ve gluonların ortaya çıktığını ifade ediyorlar. İşte buna "kuark-gluon plazması" diyorlar. Yandaki şemada bir faz geçişi görüyorsunuz. Kırmızı, mavi ve yeşil küreler kuarkları göstermektedir. Kuarklar ise, birbirine siyah çizgi ile gösterilen gluonlarla bağıldırlar. Başlangıçta kuark üçlüleri ve gluonlar, proton ve nötronların içinde paketlenmiş haldedir. Proton ve nötronlar bilindiği gibi, atomun çekirdiğinde bulunmaktadırlar. Basınç ve ısı arttığında, piyon denen yeni parçacıklar artar. Bu parçacıkların, kuark ve antikuarklardan oluştuğu bilinmektedir. Sonunda şartlar faz değişimi için hazır hale gelir ve "kuark-gluon plazması" ortaya çıkar. Önemli olan bir noktada şudur: kuarklar, gluonlar ve antikuarklar, normal zamanda sahip oldukları bağlardan serbest kalmışlardır ve biri diğeriyle serbestçe bağlanabilmektedirler. Bir RHIC çarpışmasında KGP elde edilse de, bu plazma çok çabuk bir şekilde soğur, genişler ve hadronlarını oluşturmak için birleşir. Fizikçiler, KGP'nin ortaya çıkışını, doğrudan gözlemleyerek tespit edemezler. Çünkü KGP'nin yaşamı oldukça kısadır. Ancak çarpışmayla ortaya çıkan "parçacık yağmuru"na bakarak, KGP'yi saptayabilirler. KGP üreten bir çarpışma, KGP üretmeyen bir çarpışmaya göre, çeşitli ve farklı oranlarda parçacıklar gönderir. Bigbang sonrasında, evrenin soğuma aşamalarıyla ilgili bir zaman doğrusu, yukarıdaki grafikte gösterilmiştir. Grafiğin üstündeki mor alan, KGP'nin ortaya çıktığı bölümdür ve sıcaklık, 1.000.000.000.000 °C'nin üstündedir. Alt soldan başlayarak, evrenin gelişimini, 0,000000001. saniyeden bugüne dek inceleyebilirsiniz. Evren yaşlandıkça ve soğudukça; plazma, proton ve nötronları oluşturacak şekilde birleşir ki bu, "hadranizasyon aşaması"dır. Daha sonra çekirdek ve atomlar oluşur ki bu aşama, "nükleosentez aşaması"dır. Son olarak da, yaşamın ortaya çıkmasına imkan verecek olan, "atomlar ve moleküller" oluşur. Kaynak: Brookhaven Ulusal Laboratuvarı internet sitesi, çev. Gökben Coşkun.