2005’te keşfedilen yeni bir atomaltı parçacık üzerindeki testler devam ediyor.
Atomaltı parçacıklar üzerinde çalışan fizikçiler, beklentilerin üzerinde farklı bir durumla karşılaştı. Araştırma sonucunda maddenin yeni bir formu ortaya çıkartılabilir.
İlgi uyandırıcı keşif üzerinde çalışan iki kurum var. İlki Japon Yüksek Enerji Hızlandırıcı Araştırma Organizasyonu (KEK) içerisinde süren Belle Deneyi. Diğeri ise Çin Yüksek Enerji ve Fizik Enstitüsü’nde devam eden BESII Deneyi. İki deney de neredeyse 2005 yılından beri sürüyor.
Araştırmayı farklı koşullarda deneyen bu ekip 2005 yılında keşfedilen Y(4260) partikülü üzerine yoğunlaşıyor. Elektronlar ve antipartiküller çarpıştırılınca ortaya 10-23 saniye boyunca Y(4260) çıkıyor. Bu kısa sürecin hemen ardından tanımlanamayan madde başka partiküllere dağılıyor. Çarpışma için 3.9 Gigaelektronvolt (GeV) enerji harcanıyor.
Belle Deneyi için makale hazırlayan fizikçi Zhiqing Liu “Keşfin devamı için Y(4260) üzerine yoğunlaşmaya karar verdik. Bu karar bizi hayal kırıklığına uğratmayacak” dedi.
Y(4260) üzerindeki çalışmalar sonucunda iki takım da Z(3900) adını verdikleri bir partikül keşfetti. Bilim-insanları halen bu partikülün ne olduğuna ya da neden oluştuğuna dair bir fikir sahibi değil. Çünkü Z(3900)’ün yapısında 4 kuark bulunuyor. Bu daha önce fizik dünyasında karşılaşılmamış bir durum.
Devam etmeden önce maddenin yapısı hakkında birkaç basit bilgiyi vermenin tam yeri olduğunu düşünüyorum. Bütün evredenki maddeleri kuark olarak bilinen atomaltı parçacıklar oluşturmaktadır. Daha önce maddeyi oluşturan parçaların atom olduğu düşünülüyordu. Ancak gelişen teknoloji sayesinde kuarkların farkına varıldı. Bilinen 6 kuark bulunuyor: yukarı, aşağı, tılsım, acayip, üst ve alt. Bu kuarklar çeşitli kombinasyonlarla birbirine bağlanıyor.
Protonlar ve nötronlar 3 kuarkın birleşmesiyle ortaya çıkıyor. Bazen 2 kuarkın (kuark ve antikuark) birleşmesiyle ortaya farklı sınıflara mensup partiküller çıkabiliyor. Bu alandaki en bilinen 2 kuark partikülü ise kaon ve pion. Şimdi işin en ilgi çekici kısmına geliyoruz. Bilinen evren içerisinde 3 kuarktan daha fazla birleşme ile oluşan partiküller yok. Bu yüzden bilim-insanları Z(3900)’ü anlamakta zorluk çekiyor.
Bu kuarkları bir arada tutan güçlü bir kuvvet var. Bu kuvveti gluon ve fotonlar sağlıyor. Elektromanyetik güce sahip bu parçalar sayesinde kuarklar bir arada duruyor. Y(4260) partikülünde 2 kuark var. Ancak bunları bir arada tutacak fazladan bir gluon bulunuyor.
Deneyler boyunca Z(3900) partikülünden 460 adetten fazla üretildi. Bilim-insanları bunun basit bir istatistiksal hata olmadığını söylüyor. Yani karşımızda yeni bir fizik fenomeni var. Bu yeni gizemli atomaltı parçacıklarda elektrik yükü bulunuyor. Ayrıca aynı anda tılsım kuarkı ve karşıt-tılsım kuarkı bulunabiliyor. Partikülün geri kalanında yukarı ve karşıt-aşağı kuarkların bulunuyor.
Bilim-insanları buna neyin yol açtığını açıklamaya çalışıyor. En mantıklı gelen düşüncelerden biri bu fenomenin, iki adet iki kuarklı parçanın birleşiminden oluşması yönünde.
Araştırmanın bir sonraki adımında yeni Z(3900) partiküllerinden üretilecek. Partikülün bozulma süreci izlenerek, hakkında daha fazla bilgi edinilmeye çalışılacak. Araştırmanın 1 yıl süreceği düşünülüyor. Bozulma sürecinde bir farklılık gözlemlenirse, son zamanların en büyük bilimsel keşfi ortaya çıkmış olacak.
