Felsefe ve teoloji dünyasında yüzyıllardır tartışılan, “Neden bir şey var, neden yok değil?” sorusu, bilim insanlarını da uzun zamandır meşgul ediyor. Bilim, bu soruya henüz kesin bir cevap bulmuş olmasa da, araştırmacılar konuyu daha iyi anlamak için önemli adımlar atıyorlar.

Bilimsel verilere göre, Big Bang sırasında evren, antimaddeye kıyasla çok daha fazla madde (proton ve nötron) üretmiştir. Bu durum oldukça tuhaftır çünkü madde ve antimadde etkileşime girdiğinde yok olurlar. Eğer her şey yolunda olsa, madde ve antimadde birbirini yok etmeliydi ve evrende hiçbir şey kalmamalıydı. Ancak, bir şekilde, bu süreç çok az miktarda maddenin fazlalığına yol açtı ve bu da bugünkü bildiğimiz evrenin temelini oluşturdu.

Bilim insanları, bu dengesizliğin kaynağı hakkında yeni bir ipucu buldular: baryonik maddenin yapı taşları olan kuarklar ve gluonlar. Görünüşe göre, asimetri ne kuarklardan ne de gluonlardan bağımsız olarak ortaya çıkıyor, aksine bunların etkileşimi sonucu oluşuyor. Bu araştırma,Science dergisindeyayınlandı ve Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’ndaki Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) adlı cihaz kullanılarak yapıldı. Ancak, RHIC bu yılın başlarında kapatıldı ve daha gelişmiş bir parçacık hızlandırıcısı için yer açıldı.

Stony Brook Üniversitesi’nden fizikçi Dmitri Kharzeev, “Bu, RHIC programının elde ettiği en önemli sonuçlardan biri,” diyor. “Baryon yapısını ve baryonik maddenin nasıl ortaya çıktığını anlamamızı yeniden şekillendiriyor.”

Fizikçiler, her zaman yüksek enerjili çarpışmalarla baryonik madde yaratırlar ve her seferinde aynı miktarda antimadde de ortaya çıkar. Yaratılan baryon sayısı (proton gibi) ile yok edilen antiparçacık sayısı arasındaki fark her zaman sıfırdır. Eğer erken evren bu kurala uyduysa, günümüzdeki evren tamamen enerjiden oluşacaktı.

Ancak, bilim insanları bu simetriyi bozmayı başaramıyorlar. Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’ndan fizikçi Prithwish Tribedy, “Hiçbir deney bu kuralın ihlal edildiğini göstermedi,” diyor.

İki protonun çarpışması durumunda, baryon sayısı iki olur. Protonlar yeni parçacıkların hızla oluştuğu ve yok olduğu bir patlama yaratır, ancak fark sonuna kadar iki kalır. Bu baryon sayısının tüm bu ara parçacıklar arasında nasıl aktarıldığını anlamak gerekiyor. Tribedy’nin sorduğu soru şu: “Baryon sayısının nereye gittiğini bulmak için aslında neyi takip etmeliyiz?”

Birçok fizikçi, bir protonun baryon sayısının iki “yukarı” kuark ve bir “aşağı” kuarktan oluştuğunu düşünüyordu. Ancak RHIC’in verileri, baryon sayısının protonun kuarkları ile gluonları arasındaki etkileşimlerden kaynaklandığını gösterdi. (Gluonlar, kuarkları bir arada tutan nötr parçacıklardır.)

Araştırmacılar,RHIC’teki STAR (Solenoidal Tracker at RHIC) adlı cihazıkullanarak, iki ağır çekirdek olan rutenyum ve zirkonyumun çarpışmalarını inceleyerek, baryon sayısının parçacıklar arasında nasıl aktarıldığını belirlemeye çalıştılar. Bu elementlerin kullandığı versiyonlarının toplam proton ve nötron sayısı aynıdır, ancak rutenyum dört daha fazla protona ve dört daha az nötrona sahiptir, bu da çekirdeğinin elektriksel olarak daha yüklü olmasına neden olur. Bu fark, rutenyum-zirkonyum çarpışmasının nasıl geliştiğini anlamak için kullanılabilir ve yeni oluşan parçacıklar aracılığıyla elektrik yükünün nasıl aktarıldığını takip edilebilir. STAR ekibi, bu analizin ardından, sadece elektrik yükünün baryon sayısının taşınmasında yeterli olmadığını tespit etti. Başka bir şey de rol oynuyor: gluon.

“Bağlantılı gluon yapısı, baryon sayısının nereye gittiğinin daha iyi bir göstergesi gibi görünüyor,” diyor Tribedy.

RHIC’in bulgusu-fizik alanındaki son katkılarından biri-Martin Heidegger’in sorusuna kesin bir cevap vermiyor. Ancak, bilim insanlarına bu miktarın temel düzeyde nasıl kodlandığını ve baryon sayısının gizemli bir şekilde nasıl korunduğunu anlamaları için bir fırsat sunuyor. Umarız bu, o ilk anlara daha da yaklaşmamızı sağlar: Big Bang’den sonraki o kaderci anda, her şeyin yok olduğu.

“Baryon sayısı o zamandan beri korunuyor, bu nedenle nasıl kodlandığını ve taşındığını anlamak çok önemli,” diyor Kharzeev. Cevap hala gizemli olsa da, bilim insanları artık gluonların bu en büyük kozmik sırda önemli bir rol oynadığını biliyorlar.

Kaynak: Scientificamerican