Temmuz 1999 5
Dünyanın her yerin-den gelen fizikçiler, şim-diye değin girişilmiş en büyük çekirdek fiziği deneyi için ABD’nin Brookhaven Ulusal La-boratuvarında toplanma-ya başladılar. Temmuz ayı sonuna kadar sürecek çalışmalarda Relativistik Ağır İyon Çarpıştırıcısı (RHIC)’ın ilk denemele-ri yapılacak. Deneylerde yüksek enerjide altın iyonları çarpıştırılarak bir "kuark –gluon plazması" elde edilmeye çalışılacak. Bu, maddenin ancak
Bü-yük Patlama’dan sonra saniyenin çok küçük kesirleri süresinde varolabil-miş bir hali.
Günümüzde kuarklar, hadron adı verilen proton ve nötron gibi çekir-dek parçacıklarının içinde çeşitli bi-leşimler halinde bulunurlar. Bu ku-arkları bir arada tutansa, şiddetli çe-kirdek kuvvetinin taşıyıcısı olan glu-on adlı parçacıklar. Çekirdek fizikçi-leri, ağır iyonları yüksek enerjilerde çarpıştırarak kuark ve gluonları had-ron içindeki hapislik durumundan kurtarabilmeyi ve birbirleriyle nasıl etkileştiklerini gözleyebilmeyi umu-yorlar.
Aslında bir kuark-gluon plazması-nın kısa süreli varlığı Avrupa parça-cık fiziği laboratuvarı CERN’deki SPS hızlandırıcısında gerçekleştirilen bir denyde dolaylı yoldan gözlendi. Sabit bir kurşun hedef üzerine kur-şun iyonları çarptıran araştırmacılar, "salt hadrondan oluşan bir dünyada" bulunması gerekenden
daha az J/Ψ mezonuna rastladılar.
Ancak RHIC ile yapı-lan deneylerde, kuark-gluon plazma oluşumu konusunda daha belirgin kanıtlara rastlanması bekleniyor. RHIC’de 40 TeV (trilyon elektron-volt) düzeyinde kütle merkezi enerjilerine ula-şılması bekleniyor. Buy-sa, SPS deneyindeki enerji düzeyinden bir
misli fazla. Sabit bir hedefin bombar-dımanı yerine RHIC , her biri 3,4 km uzunluğundaki tünellerde, -268 °C’ye kadar soğutulmuş süperiletken miknatıslarca hızlandırılan iki altın iyon demeti çarpıştırılacak. 600 mil-yon dolarlık RHIC projesine, arala-rında Amerikalı, Rus, Japon ve Avru-palı araştırmacıların da bulunduğu 1000 kadar fizikçi katılıyor. Araştır-macılar, 1500 ton ağırlığındak STAR dedektörünü kullanarak çarpışmala-rın ayçarpışmala-rıntılı termodinamik özellikleri-ni irdeleyecekler ve maddeözellikleri-nin yeözellikleri-ni halinin izlerini bulmaya çalışacaklar. RHIC deneyleri kapsamında ger-çekleştirilecek PHENIX deneyin-deyse, çarpışma anında saçılan elekt-ron ve fotonlar izlenerek, plazmanın oluştuğu andaki muazzam ısı ve ba-sınç düzeyleri ölçülmeye çalışılacak. Araştırmacılar, altın iyonlarının dışında bir de ters spin polarizasyo-nuna sahip protonları çarpıştıracaklar.
Yani demetlerin birindeki protonların spinleri hep aynı yönde olacak; öteki demette yeralanlarınsa ters yönde. Fizikçiler, bu çarpışmalarla, hadron spinlerinde uzun zaman-dır yanıtlanamayan bir bilmeceyi çözebilmeyi umuyorlar: Bir proton içindeki kuarklar ve glu-onların teker teker spin-lerinin toplamı, protonun toplam spininin yarısını bile oluşturmuyor. Araş-tırmacılar, RHIC aracılı-ğıyla bu kayıp spinin ne-reden kaynaklandığını bulmaya çalışacaklar. Ancak tüm bu deneylerin yeterli inceliğe erişebil-mesi için iki yıl kadar süre gerektiği, araştırmacılarca vurgulanıyıor. Bunun da nedeni, bu alandaki olguların ge-nel hatlarıyla bilinmesi. Böyle olun-ca da ortaya çıkması beklenen yeni etkiler bir hayli küçük ve saptanma-ları da o ölçüde zor oluyor.
Temmuz sonuna kadar yapılacak olan, aslında RHIC’in işletmeye alın-ması,. Bu süreç tamamlanınca maki-ne kapatılacak ve asıl demaki-neyler Ka-sım ayında başlayacak.
Bu arada, parçacık fiziği alanında CERN ile ABD laboratuvarları ara-sındaki rekabet gene kendisini gös-termiş bulunuyor. CERN’de SPS deneyleri daha en azından bir yıl sü-receği için pek çok ağır-iyon fizikçisi, RHIC deneylerine katılmak yerine Avrupa’da kalmayı seçmiş. Avrupa ülkeleri de RHIC’in yapım masrafla-rına yalnızca 8 milyon dolar katkıda bulunmuşlar. ABD ise, CERN’in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (Large Had-ron Collider = LHC) için planlanan ALICE dene-yine hiçbir katkı
taahhü-dünde bulunmamış.
ALICE’in RHIC’den 25 kat yüksek enerji düzey-lerinde gerçekleştirilmesi ve kuark maddesi için ayrıntılı bir tayf ölçümü sağlaması bekleniyor.
Physics World, Haziran 1999
Yeni Çarpıştırıcıyla Maddenin Sınırlarına
Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’ndaki Relativistik Ağır İyon Çarpıştırıcısı (RHIC) parçacık fiziği alanında yeni ufuklar açmaya hazır.
CERN’de Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC)’nin yeraltı tünelinin krokisi
