Bilimciler, 'gorunur evren'in temel yapıtaşları olan kuarkların kutlesini netleştirdiler.

Evrendeki “tanıdığımız madde”nin yuzde 99’dan fazlası, atom cekirdeklerini oluşturan proton ve notronlardan mamul. Bu cekirdek parcalarıysa basit anlatımla kuark denen temel parcacıkların iki ceşidinden oluşuyor.
Kuarkların maddenin temel yapı taşları olduğu, 1968 yılında keşfedilmişti. Doğada kuarkların 6 turu ya da fizik diliyle “ceşnisi”, bir de bunların antimadde karşılıkları olan antikuarklar bulunuyor. Bunların en hafifleri olan ve proton ve notronların icinde birbirlerine bağlı olarak bulunanları “yukarı” ve “aşağı” diye adlandırılan ceşniler.
Protonlar, iki yukarı, bir de aşağı kuarktan oluşurken, notronlarda durum tersi: iki aşağı ve bir yukarı kuarktan oluşuyorlar. Bu kuarkları cekirdek icine hapseden, dort temel doğa kuvvetinin en guclusu olan şiddetli cekirdek kuvveti (guclu kuvvet de deniyor).
Şiddetli cekirdek kuvveti de sekiz “ceşnisi” olan gluon adlı parcacıklar aracılığıyla etkileşiyor. Yani proton ve notronlar icindeki yukarı ve aşağı kuarklar, birbirleriyle gluon alışverişinde bulunarak bir arada kalabiliyorlar. Bu, maddenin yapısının basit resmi.
Gercek resimse bilimcilerin bile zor kavrayabildikleri bir kaos tablosu. Bir kere kuarkları bu şiddetli cekirdek kuvvetinin pencesinden kurtarıp birbirlerinden ayırarak tek tek incelemek imkansız. Ayrıca bu kuvveti taşıyan gluonlar da birbirleriyle etkileşim icinde. Proton ve notronların icindeki uclu kombinasyonlardaki yukarı ve aşağı kuarklara “değerlik” kuark (valence quark) deniyor. Ama bu ucluler proton ya da notronların kutlesinin yuzde 2’sinden daha azını meydana getiriyor. Asıl kutle, proton icinde her an ortaya cıkan ve birbirini yok eden sonsuz sayıda başka kuark ve antikuark cifti ve gluondan meydana geliyor. Proton ve notronların kutlesinin asıl bolumunu de bu “sanal” kuark ve gluonlar oluşturuyor.
Daha once hafif kuark ve bazı parcacıkların kutlelerini daha kabaca hesaplamış olan gruptan Fransız araştırmacı Laurent Lellouch, karmaşayı “her şey, her şeyle etkileşiyor” diye dile getiriyor. Bu da milyonlarca değişkeni iceren imkansız hesapları gerektiriyor.
Yine de, Kuantum Renk Dinamiği (Quantum Chromodynamics – QCD) denen cok karmaşık bir hesap tekniği ve superbilgisayarlarla uzun simulasyonlar gercekleştirilerek, hafif kuark kutlelerinin yaklaşık değerleri, 2008 yılının Kasım ayında acıklanmıştı. Ekip, bu değerlere ulaşabilmek icin bilinen gluon kutlelerinden yola cıkmıştı.
Şimdiyse yeni bir ekip, QCD hesaplarında daha farklı bir yaklaşımla onceki hesaptaki %30 hata payını, yuzde 1,5’e indirdiğini acıklamış bulunuyor. Araştırmacılar, bu kesinliğe ulaşmak icin, iki hafif kuarktan 500 kat daha ağır olduğu icin kutlesi daha kolay hesaplanan “Tılsım” (Charm) adlı kuarkla aşağı kuarkın; yine ağır bir kuark olan “Garip” (Strange) kuarkla da yukarı kuarkın doğadaki bollukları arasındaki orandan yola cıkmışlar.
Sonucta, yukarı kuark icin bulunan değer 2.01 milyon elektronvolt (0.16 milyon elektronvolt fazla ya da eksik). Aşağı kuarkın kutlesiyse, 4.79 milyon elektronvolt (0.6 milyon elektronvolt fazla ya da eksik). Bu durumda yukarı kuark, proton kutlesinin yalnızca yuzde 0.214’une, aşağı kuarksa yuzde 0.510’una eşit.
Bu değerler, fizik camiası icin son derece onemli. Cunku hafif kuark kutlelerinin bilinmesi, LHC ve oteki hızlandırıcılarda gercekleşen parcacık carpışmaları nın sonucları icin Standart Model’in ongorulerinin hesaplanmasında yardımcı oluyor. Bu hesaplar da yeni parcacık ya da olguların varlığına işaret edecek tutarsızlıkları ortaya koyabilir. Ayrıca kesine cok yakın kutle değerleri, parcacıkların neden bu kutlelere sahip olduklarını acıklayan daha “derin” kuramların oluşumuna yol acabilir.



Veteknoloji

__________________