Egzotik maddenin ilk belirtileri zaten 2011’deydi. Şimdi fizikçiler, altı kuarktan oluşan egzotik maddeyi bir deneyde kanıtlayabildiler. Normal madde en fazla üç kuarktan oluşur. Ara haldeki altı kuarktan oluşan maddenin tespiti, parçacık fiziğinde yepyeni bir alanın kapılarını aralıyor.
Julch (Almanya). Şimdiye kadar, fizikçiler yalnızca iki farklı hadron sınıfını tekrarlanabilir bir şekilde kanıtlayabildiler: bir kuark ve bir antikuarktan oluşan uçucu mezonlar ve üç kuarktan oluşan baryonlar. Baryonlar ayrıca bilinen tüm atom çekirdeği türlerini oluşturan protonları ve nötronları da içerir. Son yıllarda, bilinen iki hadron sınıfına ek olarak melezler, yapışkan toplar veya çoklu kuarklar gibi başka türlerin olabileceğine dair artan göstergeler var.
1964’te fizikçi Freeman Dyson, bu tür karmaşık ara durumları ilk kez tahmin etti. Ancak deneyleri tekrarlanamadığı için kanıt yoktu. Sadece son yıllarda çeşitli araştırma grupları, çeşitli deneyler yoluyla hızlı hareket eden egzotik maddeler için güçlü kanıtlar buldu. Ancak bunlar tetraquark denilen dört kuarktan oluşmalıdır.
Egzotik altı kuarklı maddenin ilk kanıtı
2011 yılında, Jülch Nükleer Fizik Araştırma Merkezi’ndeki COSY hızlandırıcısında yapılan deneyler, altı kuarktan oluşan egzotik madde olabileceğine dair ilk belirtileri sağladı. Sözde dibaryonlar son derece kısa ömürlüdür ve şimdiye kadar yalnızca bozunma ürünleri aracılığıyla tespit edilmiştir. Egzotik maddenin var olduğu kısa ara durum, yalnızca yüz trilyonda biri (10 ila -23) saniye sürer.
“2011 yılında COSY’de yaptığımız ölçümler zaten çok hassastı. Helmholtz Derneği’ne bağlı Jülich Nükleer Fizik Enstitüsü Direktörü Hans Ströher, “Ancak deneyler dünyadaki başka hiçbir hızlandırıcıda tekrarlanamadığı için sonuçları doğrulamak için başka bir girişimde bulunmamız gerekti” diye açıklıyor.
Yeni deneyler tekrarlanabilir kanıtlar sağladı
Yeni deneyde fizikçiler, döteron adı verilen polarize ağır hidrojen çekirdekleriyle bir protonu bombaladılar. Bombardıman, daha önceki deneylerin egzotik maddenin oluşmasına izin verdiği enerji aralığı olan 2.380 megaelektronvoltluk bir güçle gerçekleşti. Egzotik ara durum meydana geldiğinde, çarpışan parçacıkların birbirinden ayrıldığı açıyı değiştirir. Bu, COSY hızlandırıcıda tam olarak ölçülebilir ve tespit edilebilir.
Yeni deneyin gösterdiği gibi, her şey egzotik maddenin varlığına işaret ediyor. Buna fizikçiler tarafından d+(2380) adı verildi. Tübingen Üniversitesi’nden Heinz Clement, “Gözlemlediğimiz yeni rezonans, kuarkların altılı paketler halinde var olduğunu gösteriyor” diyor. Bununla birlikte, altı kuarkın tümünün ortak bir parçacık mı yoksa hardronik bir molekül mü oluşturduğu sorusu yanıtsız kalıyor. Böyle bir yapı daha sonra birkaç temel yapı taşından oluşan karmaşık bir atom çekirdeğine benzer bir yapıya sahip olacaktır.
Bu karmaşık egzotik madde varsa, parçacık fiziğinin yepyeni bir alanını açar. “Sonuçlar daha büyük bir resme uyuyor. Egzotik madde varsa, o zaman teorik olarak çok sayıda başka egzotik durum olabilir” diyor Forschungszentrum Jülch’ten James Ritman.