RHIC’te Çarpıştırılan Oksijen Çekirdeklerinde Jet Sönümlenmesi Ölçüldü

Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’ndaki RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) hızlandırıcısı, 6 Şubat 2026’da son çalıştırmasını oksijen çekirdeklerini çarpıştırarak tamamladı. Şimdi STAR deneyinin oksijen çarpışmalarına ait sonuçları, bu küçük çarpışmaların bile evrenin ilk anlarındaki maddeye benzeyen bir “kuark-gluon plazması” (quark-gluon plasma, QGP) oluşturmuş olabileceğine işaret ediyor. Sonuç Physical Review Letters dergisinde yayımlandı ve alanın uzun süredir tartıştığı şu soruya yeni bir veri ekliyor: Bir plazma damlası ne kadar küçük olabilir?

Neden oksijen?

RHIC’in alışılmış mermisi altın çekirdeğidir: 79 proton ve 118 nötrondan oluşan, yüzlerce nükleon içeren ağır bir çekirdek. İki altın çekirdeği neredeyse ışık hızında çarpıştığında, çarpışma bölgesinde yaklaşık \(4\times10^{12}\) kelvin gibi bir sıcaklık oluşur. Bu sıcaklıkta proton ve nötronlar “erir” ve içlerindeki kuarklar ile gluonlar kısa süre serbest dolaşır. Kuramlara göre evren, Büyük Patlama’dan sonraki ilk mikrosaniyelerde bu hâldeydi.

Son yıllarda ilginç bir çelişki ortaya çıktı: proton–proton ve proton–çekirdek gibi çok küçük çarpışmalarda da plazmayı andıran bazı davranışlar (parçacıkların ortak akışı gibi) gözleniyordu. Öte yandan plazmanın en güçlü imzası sayılan “jet sönümlenmesi”, yani yüksek enerjili parçacık demetlerinin ortamda enerji kaybetmesi, bu küçük sistemlerde bulunamıyordu. Oksijen çekirdeği (8 proton, 8 nötron) bu iki uç arasında kalan, ideal bir deney nesnesi: altın kadar büyük değil, ama bir protondan çok daha büyük ve simetrik.

Jet sönümlenmesi nedir ve nasıl aranır?

Çarpışmada ender de olsa iki kuark ya da gluon çok sert saçılır ve zıt yönlerde fırlayan iki dar parçacık demeti, yani jet oluşur. Jetlerden biri çarpışma bölgesinin kenarında doğarsa ortamdan neredeyse hiç geçmeden çıkar; öbürü ise sıcak ortamı boydan boya kat eder ve enerjisinin bir kısmını bırakır. Sonuçta yüksek enerjili parçacıkların sayısı beklenenden azalır. Buna jet sönümlenmesi (jet quenching) denir.

STAR ekibi 2021’de toplanan, nükleon çifti başına \(\sqrt{s_{NN}}=200\ \mathrm{GeV}\) enerjili oksijen–oksijen verisini inceledi. Çarpışmaları merkezî (kafa kafaya) ve çevresel (sıyırtan) olarak ayırdı. Çevresel çarpışmalarda çok az plazma beklenir; bu yüzden bunlar bir karşılaştırma ölçütü işlevi görür. Ekibin Quark Matter 2025 konferansında sunduğu ön sürüme göre ölçümler yüksek enine momentumlu yüklü parçacıkların, jetlerin ve bir parçacıkla birlikte ters yönde çıkan jetlerin verimlerini kapsıyor. Hepsinde merkezî çarpışmaların çevresel olanlara oranı (\(R_{CP}\) ve \(I_{CP}\)) 1’in altında kaldı. Arka plan gürültüsü “olay karıştırma” (event mixing) yöntemiyle çıkarıldı, dedektör etkileri ise “açılım” (unfolding) denen düzeltmeyle giderildi. Dergi makalesindeki ayrıntılar bu ön sürümden farklı olabilir.

Sonuç ne söylüyor?

Yüksek enerjili parçacıklarda yaklaşık yüzde 20’lik bir bastırılma ölçüldü. Bu, altın–altın çarpışmalarında görülenden küçüktür ve yazarlar da bunu bekliyordu: küçük bir sistemde jetin ortamda kat edeceği yol kısadır.

Yine de temkinli olmak gerekir. Brookhaven’dan Rongrong Ma, küçük sistemlerde şimdiye kadar tartışmasız bir sinyal görülmediğini ve konunun hâlâ tartışıldığını vurguluyor. Yeni ölçüm bu tartışmayı tek başına bitirmez; plazma yorumunu destekleyen önemli bir veri noktası olarak okunmalıdır.

Neden önemli, ne bilinmiyor?

• Küçük bir damla bile plazma olabiliyorsa, plazmanın oluşması için gereken en küçük boyut ve enerji yoğunluğu sorusu yeniden ele alınmalıdır.
• Jet sönümlenmesinin tek başına “plazma” kanıtı olup olmadığı tartışılıyor. Olay seçimi gibi analiz tercihleri küçük sistemlerde sonucu etkileyebildiği için bazı çalışmalar bu yorumda temkinli davranıyor.
• LHC’de oksijen çarpışmaları 5000 GeV’in üzerinde, çok daha yüksek enerjide yapılıyor. Aynı sistemi iki farklı enerjide karşılaştırmak tabloyu tamamlamak için önemli olacak.
• RHIC’in son çalıştırmasında STAR ve sPHENIX dedektörleri oksijen çarpışması verisi topladı; yeni analizlerin gelmesi bekleniyor.

Kaynak: STAR Collaboration, “Measurement of jet quenching in O+O collisions at \(\sqrt{s_{NN}}=200\ \mathrm{GeV}\) by the STAR experiment at RHIC”, Physical Review Letters, DOI: 10.1103/9w2y-bz9n; Brookhaven Ulusal Laboratuvarı basın bülteni “Oxygen Collisions Quench Jets’ Energy at RHIC” (20 Ekim 2026); S. Zhang (STAR adına), arXiv:2510.18616 (Quark Matter 2025 bildirisi).