Bir akışkan nasıl likit olabilir? Viyana Teknoloji Üniversitesi’nde parçacık fizikçileri bu soru üzerinde çalışıyorlar. “En mükemmel likit” suya benzemiyor, fakat son derece sıcak olan ağır iyon çarpıştırmalarında CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısında üretilen kuark -gluon plazmadır. Viyana Teknik Üniversitesi’ndeki yeni teorik sonuçlar kuark-gluon plazmanın daha önce mümkün olan teorilerden daha az viskoz olabildiğini gösterdi. Sonuçlar, Physical Review Letters’de yayınlandı ve editörün seçimi olarak vurgulandı.
Yüksek viskoziteli likitler (bal gibi) kalın ve güçlü iç sürtünmeye sahiptirler, kuantum likitleri, helyum süper akışkan gibi son derece düşük viskozite gösterebilirler. 2004 yılında, teorisyenler kuantum teorisinin, sıvıların viskozite alt sınırını sağladığını iddia ettiler. Sicim teorisi metodlarını uygulayarak mümkün olan en düşük viskozite oranının entropi yoğunluğu (Planck sabiti ħ) ħ/4π olacağı tahmin edildi. Hatta süper sıvı (akışkan) Helyum bu eşik değerin çok üstünde. 2005 yılında, ölçümler kuark-gluon plazmanın zar zor bu eşik değerin üstünde viskozite sergilediğini gösterdi. Ancak, bu rekor Viyana Teknoloji Üniversitesi’ndeki Teorik Fizik Enstitüsü’nden Dominik Steinder’in iddialarına göre düşük vizkozite için kırılmış olabilir. Profesör Anton Rebhan’un doktora öğrencisi olarak çalışan Dominik Steinder bu dikkat çekici sonucu elde etti.
Kuark-gluon plazmanın viskozitesi doğrudan hesaplanamadı. Onun davranışı o kadar karısık ki uygulanabilir olması için sofistike yöntemler zorunlu. Sicim teorisi kullanılarak, kuark-gluon plazmanın kuantum alan teorisi yüksek boyutlardaki kara delik fiziği ile bağlantılı olabilir. Bu yüzden sicim teorisinden gelen denklemleri çözülüyor ve sonra sonuçları kuark- gluon plazma fiziğine transfer ediliyor. Daha önce alt sınırı tespit etmek için viskozite benzer bir şekilde hesaplanmıştı. Ancak, bu hesaplamalarda plazma simetrik ve izotropik olarak modellenmişti. Aslında, parçacık hızlandırıcısındaki bir çarpışma tarafından üretilen bir plazma başlangıçta izotropik değildir. Parçacıklar hızlandırılır ve belirli bir yön doğrultusunda çarpıştırılır. Bu yüzden plazma hangi taraftan baktığımıza bağlı olarak farklı özellikler gösterir.
Fizikçiler denklemlerindeki bu anizotropiyi içeren bir yol buldular ve şaşırtıcı biçimde bu yeni model viskozitenin sınırını kırabilir. “Viskozite, diğer birçok fiziksel parametrelere bağlıdır, fakat mutlak alt sınır olması için daha önce kabul edilen sayıdan daha düşük olabilir” şeklinde açıklar Dominik Steinder. Devam eden CERN’deki kuark-gluon deneyleri yeni kuramsal öngörüleri test etmek için fırsat sağlayacak.
*Bu haber, Kuark Bilim Topluluğu Fizik Çalışma Grubu faaliyetleri kapsamında hazırlanmıştır.
ÜCRETSİZ bilim dergimiz NetBilim’in 5.YIL sayısını incelemek ister misiniz?