RHIC ile birlikte çalışan sPHENIX adlı yeni parçacık dedektörü evrenin ilk anlarında ortaya çıkan süreçleri simüle etmeye hazırlanıyor.
Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’nda (ABD) kurulan sPHENIX adlı yeni parçacık dedektörü, bilim insanlarının evrenin doğumundan sonraki ilk anları anlamasına yardım edecek önemli bir eşiği geçti. Dedektör, yapılan ilk büyük testte beklenen ölçümleri doğru bir şekilde gerçekleştirdi.
sPHENIX, Relativistik Ağır İyon Çarpıştırıcısı (RHIC) adı verilen dev bir parçacık hızlandırıcısında çalışıyor. Burada altın atomlarının çekirdekleri, yani altın iyonları, ışık hızına çok yakın bir hızda birbirine çarpıştırılıyor. Çarpışmaların ardından açığa çıkan parçacıklar dedektöre ulaşıyor.
Araştırmacılar bu “parçacık yağmurunu” inceleyerek, evrenin Büyük Patlama’dan sonra çok kısa bir süreliğine var olduğu düşünülen “kuark-gluon plazması”nın (QGP) özelliklerini simüle etmeyi hedefliyor. Bu plazma, bugünkü atomları oluşturan proton ve nötronların hammaddesi sayılıyor. Ancak QGP, laboratuvarda üretildiğinde yalnızca bir sextilyonda bir saniye kadar var olabiliyor ve ardından soğuyarak daha sıradan parçacıklara dönüşüyor. Yani bilim insanları plazmanın kendisini değil, ondan geriye kalan “izleri” ölçebiliyor.
Bu noktada dedektörün ne kadar hassas çalıştığını göstermek için “standart mum” testi adı verilen bir ölçüm yapıldı. Fizikte bu test, bir cihazın ölçümlerinin doğruluğunu kanıtlayan bilinen bir referans değer anlamına geliyor.
sPHENIX, altın iyonlarının kafa kafaya ve yanlamasına çarpışmalarında oluşan yüklü parçacıkların sayısını ve enerjilerini ölçtü. Sonuçlar, dedektörün beklendiği gibi çalıştığını gösterdi: Kafa kafaya çarpışmalarda 10 kat daha fazla ve 10 kat daha enerjik parçacık üretildiği tespit edildi.
MIT’ten fizik profesörü Gunther Roland, bu başarıyı “Yıllarca uğraşıp yeni bir teleskop yapıyorsunuz ve ilk görüntüsünü elde ediyor. Görüntü belki yeni bir şey göstermiyor ama cihazın çalıştığını kanıtlıyor” sözleriyle açıkladı. Araştırmanın yazarlarından yüksek lisans öğrencisi Hao-Ren Jheng ise “Bu sağlam temel sayesinde kuark-gluon plazmasını çok daha yüksek hassasiyetle inceleyebileceğiz” dedi.
Yaklaşık iki katlı bir bina büyüklüğünde ve bin ton ağırlığındaki sPHENIX, saniyede 15 bin çarpışmayı ölçebiliyor. MIT’nin Bates Araştırma ve Mühendislik Merkezi, dedektörün en önemli alt yapılardan biri olan mikro-vertex izleyicisini tasarladı. Mikro-vertex, dedektörün adeta dev bir üç boyutlu kamera gibi çalışmasını sağlıyor.
Bilim insanları, dedektörün bu ilk sınavı başarıyla geçmesinin ardından, önümüzdeki aylarda çok daha nadir ve değerli veriler toplamayı umuyor. Elde edilecek veriler, evrenin ilk mikro saniyelerinde maddeyi bir arada tutan kuvvetlerin ve yoğun enerjinin nasıl davrandığını anlamaya ışık tutacak.
Kaynak: MIT
