Bu bahar, Syracuse Üniversitesi’nin kuark fiziği grubunun bir toplantısında Ivan Polyakov, yarı efsanevi bir parçacığın parmak izlerini ortaya çıkardığını duyurdu. Polyakov ve Syracuse grubunun bir parçası olduğu Büyük Hadron Çarpıştırıcısı Güzellik (LHCb) deneyinden elde ettiği verileri iki kez kontrol etti. Biz LHCb’de ki b simgesini sizlere orjinal isminde de belirtildiği üzere “güzellik” diye aktaracağız. Fizikçilerin araştırmaları devam ettikçe “Kuarklar Çeşitleniyor” diyebiliriz.
Polyakov ve Syracuse çoğu teorisyenin inancının aksine, kuarklar adı verilen belirli bir dört temel parçacık kümesinin sıkı bir klik oluşturabileceğini gösterdi. LHCb işbirliği, Temmuz ayında bir konferansta ve bu ayın başlarında yayınlanan ve şu anda akran incelemesinden geçen iki makalede, çift çekici tetrakuark olarak adlandırılan bileşik parçacığın keşfini bildirdi.
Tetrakuark Üzerindeki Çalışmalar
Çift tılsımlı tetrakuarkın beklenmedik keşfi, rahatsız edici bir gerçeği vurgular. Fizikçiler, güçlü kuvveti tanımlayan tam denklemi tam olarak biliyor olsalar da, bu garip, sonsuz yinelemeli denklemi nadiren çözebilirler.
Güçlü Kuvvet – Yeğin Kuvvet Nedir?
Atomların kalbindeki protonları ve nötronları oluşturmak için kuarkları birbirine bağlayan temel kuvvetin yanı sıra tetrakuarklar gibi diğer bileşik parçacıkları da bağlayan kuvvettir.
Bu yüzden güçlü kuvvetin etkilerini tahmin etmek için mücadele ederler.
Tetrakuark şimdi teorisyenlere, güçlü kuvveti tahmin etmek için matematiksel makinelerini test edecekleri sağlam bir hedef sunuyor. Yaklaşımlarını bilemek, fizikçilerin, atomların içinde ve dışında kuarkların nasıl davrandığını anlamak ve kuarkların etkilerini fizikçilerin peşinde olduğu yeni temel parçacıkların ince işaretlerinden ayırmak için ana umudunu temsil ediyor.
Kuark Karikatürü
Kuarklarla ilgili tuhaf olan şey, fizikçilerin onlara iki karmaşıklık düzeyinde yaklaşabilmeleridir.
1960’larda, yeni keşfedilen bileşik parçacıklardan oluşuyordu.
Bilim İnsanları basitçe kuarkların proton, nötron ve diğer sözde baryonları oluşturmak için birbirini tamamlayan üçlü kümeler halinde bir araya toplandığını söyleyen karikatürvari “kuark modeli”ni geliştirdiler. Adeta oyun oynuyorlardı.
Kuark çiftleri, çeşitli “mezon” parçacıklarını oluşturur
Yavaş yavaş olsa da, kuantum renk dinamiği (QCD) olarak bilinen daha derin bir teori ortaya çıktı. Protonu, güçlü kuvvetin taşıyıcıları olan karışık “gluon” parçacıkları dizileriyle birbirine bağlanmış, kaynayan bir kuark kütlesi olarak resmettiler.
Deneyler, QCD’nin birçok yönünü doğruladı, ancak bilinen hiçbir matematiksel teknik, teorinin merkezi denklemini sistematik olarak çözemedi.
Her nasılsa, kuark modeli, en azından 20. yüzyılda keşfedilen baryonlar ve mezonlar söz konusu olduğunda, çok daha karmaşık gerçeği temsil edebilir.
Ancak model, 2000’lerde ortaya çıkmaya başlayan kısacık tetrakuarkları ve beş kuark “pentakuarkları” tahmin edemedi. Bu egzotik parçacıklar kesinlikle QCD’den kaynaklanmaktadır, ancak yaklaşık 20 yıldır teorisyenler nasıl olduğu konusunda şaşkına dönmüştür.
Ohio State Üniversitesi’nden parçacık teorisyeni Eric Braaten, “Henüz kalıbı bilmiyoruz, ki bu utanç verici” dedi.
En Yeni Tetraquark Gizemi
Protonların saniyede 40 milyon kez birbirine çarptığı LHCb deneyinde kabaca 200 çarpışmanın neticesinde ortaya çıktılar.
Yapılan tüm bu deneyler kuarklara doğanın izin verdiği tüm şekillerde yuvarlanmak için sayısız fırsatlar verdi.
Bu 200 küsur çarpışmanın her biri, protonları içeren hafif kuarklardan daha ağır, ancak LHCb’nin ana ocağı olan devasa “güzellik” kuarklarından daha az ağırlığa sahip iki tılsım aromalı kuark yapmak için yeterli enerji üretti.
Orta ağırlıktaki tılsım kuarkları da birbirini çekecek kadar yakınlaştılar ve iki hafif antikuarkta adeta bir ip oluşturdular.
Polyakov’un analizi, dört kuarkın, bir enerji dalgalanmasının iki ekstra kuark oluşturmasından ve grubun üç mezona parçalanmasından önce, saniyenin 12 sekstilyonda biri kadar muhteşem bir şekilde bir araya geldiğini ileri sürdü.
Bir tetrakuark için bu bir sonsuzluktur. Önceki tetrakuarklar, eşit kütleli karşıt antikuarklarıyla eşleştirilmiş kuarkları içeriyordu.
Yeni tetrakuarkın oluşumu ve sonraki kararlılığı, tılsım kuarklarının birbirini daha kısa ömürlü tetrakuarkları bağlayan kuark-antikuark çiftlerinden daha zayıf bir şekilde çekmesini bekleyen Stone’un grubunu şaşırttı. Bu güçlü kuvvet muammasına yeni bir ipucu oluşturdu.
Kaynak: quantamagazine.com
‘Impossible’ Particle Discovery Adds Key Piece to the Strong Force Puzzle
