Fizikçiler, Protonun Basınç Dağılımını Hesaplamayı Başardı

Evrendeki bütün maddeler atomlardan oluşur. Atomlar da elektron, proton ve nötronlardan meydana gelir (Üçünün birden bulunmasına gerek yoktur). Atom altı parçacıkları gözlemlemek oldukça zor ve bu parçaların bilinmeyen özellikleri bulunuyor.

İlk defa bir protonun basınç dağılımını hesaplamayı başaran MIT'den araştırmacılar, parçacığın çekirdeğinde çok büyük bir basınç olduğu keşfettiler. Bu basınç değeri nötron yıldızlarındaki basınçtan daha büyük. Nötron yıldızlarının evrende gözlemleyebildiğimiz en yüksek basınca sahip gök cisimleri oldukları kabul ediliyor.

Proton çekirdeği merkezden dışarı doğru itme kuvveti uygularken etrafındaki bölge de çekirdeği içeri doğru iter. Karşılıklı basınç kuvvetleri sayesinde protonun genel yapısı dengelenir.

Araştırmanın sonuçlarını içeren bir makale, Physical Review Letters'da yayımlandı. Araştırmacılar, kuarkların ve gluonların, protonun yapısal, atom altı davranışlarına olan katkılarını inceleyerek sonuca ulaşmayı başardı. Araştırmanın baş yazarı Phiala Shanahan, protonlardaki basınç hakkında çok az şey bildiğimizi söylüyor. Şimdi ise proton merkezindeki kuark ve gluonların dışa doğru basınç uyguladıklarını ve protonun yapısını anlayabildiğimizi belirtiyor.

2018 Mayıs'ında ABD'de yürütülen bir çalışmada, protonun basınç dağılımının ilk defa keşfedildiği iddia edilmişti. Shanahan ise her ne kadar bu testin harika sonuçlar verse de eksik olduğunu söyledi.

Buradaki temel eksiklik ise ölçümün kuarklara göre yapılmış olmasıydı. Halbuki protonlar hem kuarklar hem de gluonlardan oluşuyor. Kuarkların yapısını gluonların yapılarından çok daha iyi biliyoruz.

Shanahan ve ortağı Detmold, süper bilgisayarları kullanarak kuarklar ve gluonlar arasındaki etkileşimi ölçerek karar verdiler. Ekip, bu amaçla QCD adı verilen kuantum kormodinamik ölçümlerini gerçekleştirdi.

Elde ettikleri ölçüm değerlerini dörtlü bir sisteme yerleştiren araştırmacılar, ortaya çıkan sonuçlarla proton içerisindeki basıncın dağılımını ölçümlemeyi başardı.

Sonuç olarak proton çekirdeğindeki basın 1035 pascal olarak bulundu. Bu da nötron yıldızlarından 10 kat daha büyük basınç demek.

Bu araştırma sonuçlarının onaylanabilmesi için ise çok daha kuvvetli parçacık hızlandırıcılar ile test yapılması gerekiyor.