Saf Nükleer Kuvvetten Yapılma Parçacık Bulunmuş Olabilir

Viyana Üniversitesi’nden bilimcilerin hesaplamalarına göre f0(1710) mezonu çok özel bir parçacık olabilir. Fizikçilerin uzun süredir peşinde olduğu saf kuvvetten oluşmuş yapıştırıcı topu (İng. g..
Görsel Telif:

Viyana Üniversitesi’nden bilimcilerin hesaplamalarına göre f0(1710) mezonu çok özel bir parçacık olabilir. Fizikçilerin uzun süredir peşinde olduğu saf kuvvetten oluşmuş yapıştırıcı topu (İng. glueball) belki de f0(1710) mezonunun ta kendisi.

Yapıştırıcı topu adı verilen parçacıklar sadece gluon (nükleer yani atom çekirdeğinde bulunan parçacıkları birbirlerine yapıştıran kuvvet taşıyıcı) içeren egzotik parçacıklardır. Yapıştırıcı topları kararsızdır ve sadece dolaylı yollardan, bozunumları analiz edilerek saptanabilirler. Ancak bu bozunum süreci henüz bütünüyle anlaşılabilmiş değil.

Prof. Anton Rebhan ve Frederic Brünner’in yapıştırıcı topu bozunumunun hesaplanmasında uyguladıkları yeni bir kuramsal yaklaşım ile elde ettikleri sonuçlar, parçacık hızlandırıcı deneylerinden alınan verilerle son derece iyi bir uyuşum sergiliyor. Bu da çeşitli deneylerde gözlemlenmiş olan f0(1710) rezonansının aslında aranan yapıştırıcı topu olduğu yönünde güçlü bir delil sayılabilir. Önümüzdeki birkaç ay içinde konuyla ilgili daha fazla deneysel veri alınması bekleniyor.

Kuvvetler de parçacıktır

Protonlar ve nötronlar, kuark adı verilen daha küçük parçacıklardan oluşur. Kuarkları birarada tutan ise güçlü çekirdeksel kuvvettir (kısaca “güçlü kuvvet” denir). “Parçacık fiziğinde her bir kuvvet özel tipte bir kuvvet parçacığı ile iletilir ve güçlü nükleer kuvveti ileten de gluon adı verilen parçacıktır,” diyor Prof. Rebhan.

Gluonları fotonların daha karmaşık versiyonu olarak düşünebiliriz. Kütlesiz olan fotonlar, elektromanyetik kuvvetten sorumludur. Sekiz değişik çeşidi bulunan gluonlar ise güçlü çekirdeksel kuvvet için aynı rolü oynar. Bununla birlikte, aralarında önemli bir fark vardır: Fotonların kendisi kendi kuvvetlerinden etkilenmezken, gluonlar kendi kuvvetlerinden etkilenir. Fotonların bağlı durumlarının olmamasının nedeni budur; onlar hep tekildir. Gluonlarsa birbirine bağlanabilir ve bu durumda ortaya çıkan yapıştırıcı topları da saf çekirdeksel kuvvetten oluşmuş olur.

1972 yılında, kuark ve gluon kuramının formüle edilmesinden kısa süre sonra, fizikçi Murray Gell-Man ve Harald Fritsch saf gluonların olası bağlı durumları hakkında bazı tahminler öne sürdü. Başlangıçta bunlara “gluonyum” adı verilmişse de artık “yapıştırıcı topu (glueball)” adlandırması kullanılıyor. Şimdiye dek hızlandırıcı deneylerinde bulunan çeşitli parçacıkların yapıştırıcı topu olma olasılığı üzerinde tartışılmış, fakat hiçbiri için fikir birliğine varılamamıştı. Deneyde alınan sinyallerin yapıştırıcı topundan başka, kuark-antikuark bileşimi olma olasılığı da vardı. Net bir kanıya varabilmek için bozunumların incelenmesinden başka yapacak şey de yok; çünkü yapıştırıcı topları son derece kısa ömürlü ve bu nedenle doğrudan gözlemlemek mümkün olmuyor.

Garip f0(1710) bozunumu

“Ne yazık ki yapıştırıcı toplarının bozunum deseni sağlıklı bir şekilde hesaplanamıyor,” diyor Anton Rebhan. Basitleştirilmiş model hesaplamalarına göre iki gerçekçi aday var: f0(1500) ve f0(1710) mezonları. İlki uzun süredir umut vaad eden bir aday olarak görülüyordu. İkincisi daha yüksek kütleli olup, bilgisayar simülasyonları ile daha iyi uyuşuyordu. Fakat bozunum yaptığında çok sayıda ağır (“garip kuark” [İng. strange quark] adı verilen türde) kuark üretmekteydi. Çoğu parçacık fizikçisine göre bu pek de makul olmayan bir olasılık olarak görünüyordu; çünkü gluon etkileşimleri genellikle ağır ve hafif kuarklar arasında ayrım gözetmiyordu.

Anton Rebhan ve doktora öğrencisi Frederic Brünner farklı bir yaklaşım deneyerek, bu bilmeceyi çözme yönünde bir adım atmış bulunuyor. Bizim üç boyutlu dünyamızdaki parçacıkların davranışını tanımlayan kuantum kuramları ile daha yüksek boyutlu uzaylardaki bazı kütleçekim kuramları arasında temel bağlantılar var. Bu da, kimi kuantum fiziksel soruların, kütleçekim fiziğinden alınan araçlar kullanılarak yanıtlanabileceği anlamına geliyor.

“Hesaplamalarımıza bakılırsa, yapıştırıcı toplarının çoğunlukla garip kuarklara bozunuyor olması kesinlikle mümkün,” diyor Rebhan. Şaşırtıcı biçimde, hesapladıkları daha hafif iki parçacığa bozunum deseni f0(1710) için ölçülenle çok iyi örtüşüyor. Buna ek olarak, iki parçacıktan daha fazla parçacığa bozunum da mümkün ve onların da bozunum oranlarını hesaplamışlar.

Şimdiye kadar bu alternatif yapıştırıcı topu bozunumları ölçülmemişti, ancak önümüzdeki birkaç ay içinde CERN’de bulunan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda yapılmakta olan iki deneyde (TOTEM ile LHCb) ve Pekin’de devam eden bir hızlandırıcı deneyinde (BESIII) yeni verilerin elde edilmesi bekleniyor. “Sonuçlar kuramımız için yaşamsal önem taşıyacak. Bu çok parçacıklı süreçler için kuramımız, diğer kuramlardan oldukça farklı bozunum oranları öngörüyor. Eğer ölçümler bizim kuramımızla tutarlı çıkarsa, bu yaklaşımımız açısından büyük başarı olacak,” diyor Rebhan.

 


Kaynak: Phys.org, “A particle purely made of nuclear force”
< http://phys.org/news/2015-10-particle-purely-nuclear.html >

Referans: Frederic Brünner et al. “Nonchiral Enhancement of Scalar Glueball Decay in the Witten-Sakai-Sugimoto Model,” Physical Review Letters (2015). DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.131601
< http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.131601 >


 

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv