CERN Bilim İnsanları Kurşun İyon Çarpışmalarında Kuark-Gluon Plazmasının Sıvı Davranışını Doğruladı

Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü (CERN) araştırmacıları, Büyük Patlama'dan hemen sonraki evrenin ilksel maddesi olan kuark-gluon plazmasının (QGP) temel doğasına dair süregelen bir tartışmayı sonlandıran ampirik kanıtı resmen teyit etti. Bu bulgu, QGP'nin gazdan ziyade, şaşırtıcı derecede düzenli ve tutarlı bir sıvı gibi davrandığını kesin olarak ortaya koymaktadır. Deneyler, Cenevre yakınlarında bulunan ve 27 kilometrelik dairesel bir tünelde yer alan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda (LHC) gerçekleştirildi.

Araştırmanın odak noktası, evrenin ilk anlarında var olan ve yalnızca birkaç milyonuncu saniye süren aşırı sıcak ve yoğun bir madde durumu olan QGP'nin akışkan dinamiğini anlamaktı. Bu durum, atom çekirdeklerini oluşturan proton ve nötronların eriyerek serbest kuark ve gluonların oluşturduğu bir 'çorba' olarak tanımlanır. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden (MIT) Profesör Yen-Jie Lee liderliğindeki ekip, bu ilksel sıvının, içinden geçen hızlı kuarklar tarafından ölçülebilir 'dalgalanmalar' yarattığını gözlemledi. Bu, QGP'nin rastgele saçılmak yerine kolektif olarak tepki verdiğini ve bir sıvı gibi aktığını gösteren kritik bir kanıttır.

Araştırmacılar, bu 'dalgalanmaları' izole etmek için yeni bir teknik kullandı. Bu teknikte, etkileri üst üste binebilecek kuark-antikuark çiftlerini izlemek yerine, tek bir kuarkın, çevresiyle zayıf etkileşime giren ve bu nedenle plazma dalgalanmalarını temiz bir işaretleyici görevi gören nötr bir Z bozonunun tersi yönde hareket ettiği nadir çarpışma olayları belirlendi. Bu analizi gerçekleştirmek için, araştırmacılar 13 milyar ağır iyon çarpışmasından elde edilen verilerden yaklaşık 2.000 adet ilgili olay inceledi.

Bu keşif, QGP'nin düşük iç sürtünmeye sahip, neredeyse mükemmel bir sıvı olduğu yönündeki uzun süredir devam eden teorik öngörüyü doğrulamaktadır. Profesör Lee, plazmanın bir kuarkun hareketine tepki verip vermeyeceği konusundaki uzun süreli tartışmayı sonlandırarak, plazmanın kuarku yavaşlatacak kadar yoğun olduğunu ve bir sıvı gibi sıçramalar ve girdaplar ürettiğini belirtti. Bu deneyler, LHC'nin temel hedeflerinden biri olup, evrenin ilk anlarındaki sıcaklık ve yoğunluk koşullarını yeniden yaratmayı amaçlamaktadır.

QGP araştırmaları, evrenin oluşumunun ilk yaklaşık 20 mikrosaniyesindeki koşulları anlamaya odaklanmaktadır. Bu alandaki ilerlemeler, nükleer çarpışmalarda tuhaflık ve ağır kuarkların üretimi, QCD maddenin temel özellikleri ve QGP'nin evrim dinamikleri gibi konuları ele alacaktır. Bu tür ileriye dönük çalışmalar, yüksek sıcaklık ve yüksek enerji yoğunluğuna sahip kuantum kromodinamiği ile ilgili teorik başarıları incelemeye devam edecektir. Bu alandaki bir sonraki uluslararası etkinlik olan Strangeness in Quark Matter (SQM2026) Konferansı'nın, Mart 2026'nın 22'sinden 27'sine kadar Kaliforniya Üniversitesi, Los Angeles (UCLA) kampüsünde düzenlenmesi planlanmaktadır.