Cern’de Tetrakuark’ların Keşfi ve Quark Yıldızları
Bu aralar geçmişimi çok bakıyorum biliyorum ama bu sefer fazla uzağa gitmeyeceğim. Şu son 2 yılı düşünüyorum da 2013 yılında ve bu yıl çok büyük keşifler yapıldı. Fizik ve astronominin belki beklenen keşifleri (aslında son iki keşif beklenmiyordu ya) diyebiliriz ama bu iki yılı unutmamak lazım. Çok büyük keşifler yapıldı. Geçen sene higgs bozonu keşfedildi (Higgs Bozonu Higgs Alanı Nedir?), genel görelilik teorisine göre evrenin ilk anlarında ışık hızından çok çok fazla genişlediği şişme teorisi eğer doğru ise kütleçekimsel dalgalar bırakacağı ise bu dalgaların keşfi ile ispatlandı ve şimdi de tetrakuarkların keşfi. Nedense bu tetrakuarklar ile ilgili bir yazı yazdığım hatırlıyorum fakat yazının ismi neydi hatırlamıyorum. Çok güzel gelişmeler yaşıyoruz ve çok daha fazlasını da göreceğiz umarım. Neyse konuya girelim artık.
9 Nisan’da arXiv‘de yayınlanan makalede tetrakuarkların aslında asıl ismi ile Z(4430)’un keşfedildiği bildirildi. Henüz az bir bilgi olsa da ve bilim insanları tarafından detaylı incelenmese de bu keşif yapıldı. Zaten o yazımda da bu tetrakuarkların keşfedilmesinin ihtimal olduğunu yazıyordum (neydi isim halen hatırlamıyorum). Bu yeni parçacık protondan 4 kat daha ağır ve negatif elektrik yüküne sahip. Bu parçacık hakkındaki bilgilerimiz arttıkça nötron yıldızları hakkında bilgilerimiz de artacak.
Periyodik Temel Parçacık Tablosu
Maddenin yapı taşları leptonlar (elektron, nötrino) ve kuarklardır(protonlar, nötronlar ve diğer parçacıklar). Kuarklar diğer parçacıklara göre farklıdır. Elektronun ve protonun elektrik yükünün 1/3 ve 2/3’üne sahiptir. Aynı zamanda renk denilen farklı bir yüke sahiptir. Nasıl ki elektrik yükü (pozitif ve negatif) elektromanyetik alanla etkileşir renk yükleri ise güçlü nükleer kuvvetler etkileşir. Elektrik yükü iki adet iken nükleer kuvvet yükü ise 3 adettir. Kırmızı, mavi, yeşil ve bunların anti tarafı.
Nükleer kuvvetin yapısı nedeniyle asla tek başına bir kuarkla karşılaşmayız. Nükleer kuvvetin yapısı gereği kuarklar doğal renge yani renksizliğe denk düşen kuark gruplarına izin vermektedir. Örnek verirsek proton 3 adet kuarktan oluşur (2 yukarı bir aşağı kuark). Her bir kuark bu 3 renktir ve bu 3 rengin birleşimi hatırlayacağımız üzere beyazı yani renksiz ışığı oluşturur. Aynı mantıkla bu kuarklar da renksiz doğal parçacığı oluşturur. Bu yüzden bu yüklerin adı renktir.
Bu 3lü kuark grubu ile doğal renksiz parçacık oluşumuna baryonlar denir. Protonlar ve nötronlar en bilindik baryonlardır. Bir diğer doğal parçacık elde etme yöntemi ise herhangi bir renkten ve onun karşısı olan anti renkli kuarktan oluşan ikili kuark gruplarıdır. Örnek vermek gerekirse yeşil ve anti-yeşil olan iki kuark mesonlar dediğimiz parçacığı oluşturur ki bu 1947’de keşfedildi.
Güçlü nükleer kuvvetin kurallarına göre doğal renksiz parçacık elde etmenin başka yolları da var. Bunlardan birisi tetrakuarklar (tetra 4lü anlamına gelir diye hatırlıyorum). Tetrakuarklar 2 tane normal renkli kuark ve 2 tane karşı renkli kuarktan oluşur. Diğerleri ise pentakuarklar ve hexakuarklar. Fakat bunların hepsi hipotezde varlar. Tetrakuarklar hariç diyebiliriz artık. Diğerleri de varsa eğer tetrakuarklarla beraber hepsi stabil olmayacağından mesonlara bölüneceği düşünülüyor. Ve cern deneylerinde tetrakuarklara dair çok güçlü bulgular keşfedildiği öne sürüldü.
Solda standart nötron yıldızının yapısı. Sağda ise teorideki kuark yıldızının yapısı.
Tetrakuarkların en büyük etkisi nötron yıldızlarında olabilir. Standart olarak nötron yıldızlarının aşırı kütleçekimden dolayı tüm proton ve elektronlarında sıkışarak nötrona dönüştüğünden tamamen nötrondan oluştuğudur. Şimdi ise tetrakuarkların keşfi ile nötron yıldızında bu kütleçekimin nötronların etkileşime geçerek tetrakuarkları hatta pentakuarklar hexakuarklar oluşturabileceği düşünülüyor. Eğer bu doğru ise başka bir hipotez olan kuark yıldızı oluşumuna sebep verir. Şu ana kadar olanlar tamamen bir hipotez olsada tetrakuarkların bilgisi astronomideki nötron yıldızı hakkındaki bilgilerin de değişmesine sebep olabilir.
Son bir not olarak bu keşif aslında 2008 yılındaki cern deneyinin analiz sonucu aslında. Aynı şekilde higgs bozonunun keşfide aslında 2008 yılındaki cern deneyinin analizi idi. Tabi öyle bir deneyin analizi kolay olmayacaktır.
