RHIC Kapanıyor, Yeni Çarpıştırıcı Doğuyor

ABD’nin tek parçacık çarpıştırıcısı RHIC, 25 yılı aşan bilimsel koşusunun ardından kapandı. RHIC’te quark-gluon plazması gibi erken evren koşulları yeniden üretilirken, şimdi gözler RHIC altyapısı üzerine kurulacak Electron-Ion Collider’a çevrildi.

Brookhaven National Laboratory’deki Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), 6 Şubat’ta düzenlenen törenle tamamen kapatıldı. Yaklaşık 25 yıl boyunca altın çekirdeklerini ve protonları neredeyse ışık hızına çıkarıp çarpıştıran tesis, erken evrenin “ilkel çorbası” olarak bilinen quark-gluon plazması hakkında kritik ölçümler üretti. RHIC aynı zamanda ABD’de çalışan son parçacık çarpıştırıcısıydı.

RHIC’in en çarpıcı sonuçlarından biri, quark ve gluonlardan oluşan bu aşırı sıcak maddenin beklenildiği gibi “serbest parçacık gazı” değil; aksine çok düşük viskoziteli, neredeyse “mükemmel” bir sıvı gibi davrandığının anlaşılması oldu. STAR, PHENIX, PHOBOS ve BRAHMS deneyleriyle şekillenen bu programın son yıllarında ise yeni nesil sPHENIX dedektörü devreye girdi ve daha hızlı elektronikler sayesinde çok daha büyük veri hacimlerine ulaştı.

Electron-Ion Collider ile protonların derin çarpıştırıcı haritası

RHIC’in kapanışı, bir son olduğu kadar bir dönüşüm: Aynı tünel ve mevcut altyapının önemli bir kısmı, 2030’ların ortasında devreye girmesi planlanan Electron-Ion Collider (EIC) için yeniden kullanılacak. Yeni tesis, proton-proton ya da ağır iyon-iyon çarpışmalarının yerine elektronları protonlara veya atom çekirdeklerine çarptıracak. Elektronlar “daha temiz” bir sonda oldukları için, protonun içindeki quark ve gluonların konum ve momentumu hakkında daha hassas, üç boyutlu bir görüntüleme hedefleniyor.

Bilim insanlarının peşindeki büyük sorulardan biri de protonun spininin (kuantum “dönüş” özelliği) nereden geldiği. RHIC’in kutuplanmış proton demetleri, gluonların proton spininin önemli bir bölümüne katkı yaptığını gösterdi; ancak spin bütçesinin tamamı hâlâ açıklanmış değil. EIC’nin, quark ve gluonların yalnızca kendi spinlerini değil, proton içinde nasıl “dolaştıklarını” (yörüngesel hareket) da haritalayarak bu eksik parçayı aydınlatması bekleniyor.

EIC ayrıca, protonun çok yüksek enerjilerde gluonlarla “dolup taştığı” düşünülen color glass condensate gibi zor yakalanan bir yapıyı test etme şansı verebilir. Bu tür ölçümler, quark ve gluonların neden asla tek başına görülmediği (hapis/confinement) gibi kuantum chromodynamics’in en zorlu problemlerine de ışık tutabilir. Projenin maliyeti ve ABD’de bilim fonlamasına dair belirsizlikler haberde yer alsa da, EIC’nin uluslararası ortaklıklarla ilerlediği ve ABD nükleer bilim yol haritasında “en yüksek öncelik” olarak konumlandığı vurgulanıyor.

Kaynaklar ve Bağlantılar:

• www.bnl.gov/rhic
• www.bnl.gov/eic
• arxiv.org/abs/2504.08406
• nuclearsciencefuture.org/wp-content/uploads/2024/03/23-G06476-2024-LRP-8.5×11-pcg-v1.5-3.14.24.pdf
• link.springer.com/article/10.1140/epja/i2016-16268-9