Doctor Who’daki Zaman Makinası TARDIS Gerçek Olabilir Mi?

Yazar: Oğuz Sezgin | 03 Kasım 2013 -

 

Doctor Who hayranlarına iyi haber . Fizikçilerden oluşan bir ekip uzay-geometrisinin kullanarak Doctor Who’ nun TARDİS’ inin uzay-zamanda ileriye veya geriye gerçekten hareket edebileceğini öngörüyorlar. Bu türden bir uzay-zaman gerçekten bizim evrenimizde bulunursa, yani TARDIS gibi bir araç icat edilirse, bilimsel açıdan bu mümkün olabilir. Tabi devasa evrenimizin boyutları teorik açıdan düşünüldüğünde Doctor ve TARDIS belki de bir yerlerde . Kuantum evreninde pek çok şey tuhaf ve mümkün. Ben Tippett ve David Tsang tarafından hazırlanan araştırma raporunda (Traversable Achronal Retrograde Domains In Spacetime) retrograde(geriye dönük) bir zaman yolculuğunun uzay zaman geometrisinde mümkün olduğunu gösterdiler.


Uzay zaman geometrisi uzay-zaman evreninde herşeyin olup, olacağı veya olduğunu yerin belli şekli olduğunu öngörüyor. Aslında çok karışık bir konu fakat basitçe, uzay 3 boyuta sahiptir. (XYZ) Zaman ise bu boyutların dördüncüsüdür. Uzay-zaman ise genel ve özel göreliliğe bilimsel teoriler yardımıyla matematiksel bir model oturtmaya çalışır. Uzay-zaman geometrisinde pek çok model olmasına rağmen bunlarda en çok bilinenleri Öklit ve Minkowski uzayıdır. Zamanda geriye yolculuğa imkan sağlamak için uzay –zaman geometrisinde zaman boyutunun geriye doğru bükülmesidir.

Uzay-zaman bu şekilde büküldüğünde yakınlaştırılmış zamanlı eğim(closed timelike curve -CTC) adı veriliyor ve bu durumda teorik açıdan belli bir uzay-zaman’ dan diğer uzay-zaman noktasına zıplayabiliyorsunuz.Solucan deliği benzeri bu zaman girdapları Doctor Who’ dakine benzerlik gösteriyor. İşte TARDIS ( Traversable Achronal Retrograde Domains In Spacetime ) bir uzay zaman balonu yaratarak zaman yolculuğu yapabiliyor.


Resimlerde 2 boyutlu uzay zaman kolayca görülebilir. İşte bu nedenle Doctor Who teorik olarak evrende varolabilirse, belki de zaman yolculuğu da mümkün olabilir.

 

Bir diğer teoride uzay mekiklerinin geçebileceği solucan delikleri açılabilirse teorik açıdan zamanda bu yoldan ışık hızıyla gidilerek, zamanda yolculuk yapılabileceğidir. Ayrıca 1994’ te Miguel Alcubierre’’nin ortaya attığı teori gerçekleşebilirse de uzay zaman bükülerek bir warp balonu içinde ışıktan 10 kat hızlı yolculuk edebiliriz. Bu da zaman yolculuğunun mümkün olabileceğini teorik olarak gösteren ayrı bir kanıt.

 

TETİKÇİLER “LOOPER” TARZI ZAMANDA YOLCULUK MÜMKÜN MÜ?
Yazar: Oğuz Sezgin | 14 Ekim 2012 |

 

Tetikçiler Looper-2012

Vizyon Tarihi: 12 Ekim 2012
Yapımı : 2012 – ABD
Tür : Bilim Kurgu , Aksiyon , Suç
Süre: 119 Dak.
Yönetmen : Rian Johnson
Oyuncular : Bruce Willis , Joseph Gordon-Levitt , Emily Blunt , Piper Perabo , Jeff Daniels
Senaryo : Rian Johnson
Yapımcı : Ram Bergman , James D. Stern

Film Özeti

Rian Johnson’ın Brick / Asi Gençlik ve Bloom Kardeşler filmlerinden sonra çektiği Tetikçiler, zamanda yolculuğun mümkün olduğu 2077 yılında geçiyor. Yasadışı ilan edilen bu zamanda yolculuğu yalnızca mafya kullanmakta ve ortadan kaldırmak istediklerini geçmişe yollayarak tetikçiler tarafından öldürülmelerini sağlamaktadır. Gelecekten gelen kurbanları öldüren uzman tetikçilerin en iyilerinden biri Joe’dur. Ne var ki, Joe’nun yeni kurbanı, 30 yıl sonradan gelen kendisidir. Hedefini öldüremeyen Joe, bu işi çözmelidir, yoksa kendisi de öldürülecektir.


Gelecekte geçen aksiyon gerilim filmi Looper'da, zaman yolculuğu icat edilmiştir ancak yasadışıdır ve sadece karaborsada mevcuttur. Mafya birinden kurtulmak istediği zaman, o kişiyi 30 yıl öncesine gönderir. O zaman devreye Joe (Joseph Gordon-Levitt) gibi kiralık bir katil girer ve işi gerçekleştirir. Joe gittikçe zenginleşmektedir. Hayat güzeldir ta ki mafya Joe'nun gelecekteki halinin (Bruce Willis) geçmişe gönderilerek öldürülmesine karar verene kadar...


Filmin senaristi ve yönetmeni Rian Johnson'dır. Filmin diğer oyuncuları arasında Emily Blunt, Paul Dano ve Jeff Daniels da bulunmaktadır. Ram Bergman ve James D. Stern ise filmin yapımcılığını üstlenmiştir..


Zamanda yolculuk gerçekten bir bilim kurgu klasiği artık , son çıkan filmlerden biri olan LOOPER “TETİKÇİLER” ‘ de zaman yolculuğu alışılanın aksine oldukça farklı işleniyor. Gelecekteyiz sene 2072. Zamanda arasında yolculuk gerçek olmuş, ama yasa dışı olarak karaborsacıların eline düşmüştür. Teknolojiyi elinde tutanlar ne zaman birinden kurtulmak isterlerse onu 30 yıl geriye, 2042’ye göndererek “Looper” adı verilen bir grup suikastçıya öldürmesi için “paketler”. Bu grupta yer alan suikastçılardan biri olan Joe için 2042’de zengin hayatı gayet yolunda gitmektedir; ta ki karşısına öldürmesi için 2072’den gelen yaşlı Joe çıkıncaya kadar… Rian Johnson’ın yazıp yönettiği bilimkurgu aksiyonunun başrollerini Joseph Gordon-Levitt, Bruce Willis ve Emily Blunt paylaşıyor. Yapımcılar ise Ram Bergman ve James D. Stern. Aslında günümüzdeki son gelişmeler göz önüne alındığında, zamanda yolculuk geçmişe nazaran daha olası gözüküyor.


Looper yani Tetikçiler ‘ in yıldızı olan Joe rolündeki, Gordon-Levitt zamanda geri gönderilenleri temizleyen bir tetikçi. Her şey Joe’ nun kendisinin gelecekteki halini öldürmesi için (Bruce Willis) yollanmasıyla değişiyor. Tristar Pictures yapımı olan film 12 Ekim 2012’ de Türkiye’ de gösterime girdi. Filmde zamanda yolculuk mafyanın eline düşüyor ve kötü amaçlarla kullanılıyor. Peki gerçek hayatta bu mümkün mü? “ Aslında fizik yasaları açısından gerçekten zamanın akış hızını değiştirmek mümkün. Aslında pek çok fizikçinin fikrine göre, geleceğe gitmek mümkün fakat geçmişe dönmek problem teşkil ediyor” diyor MIT (Massachusetts Institute Of Technology ) Teorik Fizik Merkezi Direktörü Edward Farhi. Zamanda yolculuğun kökleri Einstein’ ın genel görelelik(rölativite) teorisine dayanmakla birlikte, zaman geçitinde ne hızla yol aldığınıza da bağlı. Zamanda ne kadar hızlı gittiğinizde zaman daha yavaşlamış görünecek, öyleki, çok hızlı bir uzay gemisinden yolculuk yapan bir kişinin 2 hafta süresi dünyadaki insanlara göre 20 yıl gelebilir. Bu açıdan bakıldığından, zamanda yolculuk yapmak isteyen bir kişi sadece yeterince hızlı giden bir mekiğe binerek biraz zaman öldürebilir.

Farhi Einstein’ ın zamanın akışının sabit şey olmadığını kavramasının oldukça büyük bir şey olduğun belirtiyor. Buna rağmen, bu tarzda bir manipülasyon sadece zamanda ileri gitme hızını etkileyebilir.

Hızınız ne olursa olsun bu sadece zamanda ileri gitmenizi sağlar, geçmişe gitmek bilim adamlarının halen nasıl olacağını belirleyemedikleri bir şey. Bazı tuhaf çözüm yolları Einstein’ ın denklerine bazı öneriler getirerek zamanda geriye gitmenin mümkün olabileceğini gösterse de, evrenin tüm kütlesinin yarısı kadar bir enerji gerektiriyor ve bu proseste tüm evren yok olabiliyor. Bilim geçmişe yolculuk için bazı metotlar sunsa bile, halen paradokslar oldukça büyük sorun teşkil ediyor. “ Eğer geçmişte gidip, ebeveynlerinizin bir araya gelmesini engellerseniz (aynı geleceğe dönüş 1 ’ deki gibi), bazı insanlar bu durumda her şeyin biteceğini düşünüyor,” diyor Farhi.

Halen fizik iki yönde de zaman yolculuğunu engellemiyor, kapı gelecek çözümler için açık. “ Zaman yolculuğunun olasılıksız olduğunu kesin olarak belirten ya da mantıksal paradokslara neden olup, evrenin çökmesine neden olacağını belirten bir teorem bilmiyorum, ” diyor Farhi.



NASA IŞIKTAN HIZLI GİDEN UZAY MEKİKLERİ ÜZERİNDE ÇALIŞIYOR.

Yazar: Oğuz Sezgin | 07 Ekim 2012 |
 

Yıldızlar arası yolculuk için ilk adımlar atıldı ama yine de yıldızlar halen çok uzak. Voyager 1 dünyadan 17 ışık saati uzakta ve ışık hızının yüzde 0,006’ sı kadar bir hızla seyahat ediyor . Hesaplandığında 17,000 yıl , bir ışık yılına denk geliyor. Neyse ki, ışık hızında yolculuk için geçmişte yaşanan zorluklar yeni teorik gelişmelerle evrildi ve NASA’ nın test donanımlardaki gelişmeyle sanal olarak uzay-zaman eğrisinin bükülmesi ölçülebildi. Işık hızı 1994’ e kadar tümüyle kurgusal bir konseptti. Fakat Miguel Alcubierre’ in öngördüğü ışıktan daha hızlı yolculuk (faster-than-light,FTL) teorisiyle bunun mümkün olduğunu gösterdi. Bunun içinse uzay- zamanın düzlemin içinde bir warp balonu yaratarak, süperluminal hızda hareket etmek mümkün olacak.Kulağa sanki bir uçan halıda yolculuk etmek gibi geliyor. Genel kanaat hiçbir madde ışıktan daha hızlı yolculuk yapamaz, uzay-zamanda ışık hızına erişebilecek bir cismin olamayacağı idi. Elimizdeki tek ipucu ise evren yaratılırken, kozmik şişme gerçekleştiğinde uzay zaman genişleme hızının ışık hızından 30 milyon kat daha hızlı olduğu.

Alcubierre teorisine göre öndeki konumsal sıkışma ve arkada kalan konumsal genişleme.

 

Alcubierre teorisine göre öndeki konumsal sıkışma ve arkada kalan konumsal genişleme Warp etkisi yerçekimsel etkiler kullanarak, uzay gemisinin önündeki uzay-zamanı sıkıştırarak, gerisindeki uzay-zamanı genişletiyor. Bir miktar uzay-zaman warp balonu ile düzleşerek, böylece uzay gemisi sıfır yerçekiminden genişleyen ve sıkışan uzay-zaman dalgasında yüzebiliyor. Bu etki sörf yapmaya benziyor fakat biraz farklı. Sörf yaparken dalgayı neredeyse durağan bir şekilde bekler gibi düşünürsek ama dalgayı beklerken siz de dalgayla aynı hızda gidiyorsunuz gibi düşünün. İşte net etki buna benziyor. Bazı teorik çalışmalara göre, warp balonunun ışık hızından 10 kat daha hızlı gidebileceği söylense de halen potansiyel hızın limiti bilinmiyor.

 

Aslında prensipte subliminal( ışık hızından daha yavaş) bir warp balonu yaratılarak, yolculuk yapılabilir ise de , ışık hızında yolculuk yapmak varken bu gerçekten zekice bir seçim değil.


Buna karşın ışık hızını % 90’ ına bile yakın bir hızda seyahat etmek, halen ancak kitaplarda yazılandan öte değil.

Süperluminal warp motorları negatif enerji gerektiriyor ve warp balonunu basınçla şekillendirerek yönetmesi gerekiyor. Bu tarzdan özelliklere sahip maddeler klasik fizikte yer almıyor. Bununla beraber; kuantum fiziğinde negatif enerji fenomenine ilişkin kayda değer bazı olasılıklar olmasına rağmen, gerekli warp balonunu üretecek kadar uygun gözükmüyor.

Diğer bir problem warp balonu yaratmak için çok büyük bir negatif enerji gerekiyor. Alcubierre orijinal modelinde ise, küçük bir uzay gemisini ışık hızından on kat daha hızlı yol aldıracak kadar bir negatif enerji yaratmak için evrenin tüm kütlesinden daha fazla enerji yaratmak gerekiyor. Fakat model üzerinde yapılan düzeltmelerle enerji gereksinimi birkaç yüz kilogramlık negatif enerjili maddeye düşürüldü. Halen bu maddeyi nasıl elde edeceğimiz bilinmiyor fakat teorinin olabilirliği oldukça arttı.

Negatif enerji ve negatif basınca sahip maddeler genellikle egzotik madde olarak adlandırılıyor ve haklarında hiçbir şey bilinmiyor. Buna rağmen, diğer bir olasılıkta karanlık enerji kullanarak uzay-zamanı genişletmek. Artık karanlık enerjinin varlığı kabul ediliyor. Karanlık enerjinin evreni genişleten en büyük enerji olduğu biliniyor. Evranin yaklaşık dörtte üçü karanlık enerjiden oluşuyor ve bir litre karanlık enerjinin gücü on hidrojen bombasına denk geliyor. Böylece karanlık enerjiyle çalışan warp motorları kolaylıkla bu görevin üstesinden gelebilir.

 

İşte bu nedenle imkansız olduğu anlamına gelmez. Bütün her şeyi bir persfektife koyarsak, manyetizmayı düşünmek lazım.


Yıldızlararası manyetik alan bir nanoTesla kadar yani, dünyanın manyetik alanının binde ellisi kadar. Bütün bunları bilsek bile, manyetizmayla pratik açıdan mücadele etmek oldukça farklı. Buna karşın, ufak bir nadir dünya mıknatısı, yıldızlararası alandan 100 milyon kat daha güçlü olabilir. Fakat bu olasılıkları göz ardı etmek pek mantıklı değil.

Warp Balonu Simetri Problemi

 

Bütün warp balonlarını açmak ve kapamak halen bilinmeyen zorluklar içeriyor. Sadece bu prosesi birleştirmek değil, modelleri analize etmekte oldukça komplike.


Ayrıca warp balonları simetrik olduğundan, hangi yöne hareket edileceğine karar vermek lazım. İşte bu ikileme warp balonları için olan rölativistik teoriyi yeniden düzenleyerek çözüm getirilebilir fakat teorik analiz yanlış olacaktır. Fakat hataların sonucu kaybetmeden düzeltilebileceği yeterince açık değil.

Diğer problemlere gelecek olursak, superluminal warp motorları warp alanını ön tarafta oluşturmalı ki, ışıktan daha hızlı seyahat edilebilsin. Eğer mekiği süperluminar warp balonunun içinde kontrol etmek imkansızlaşırsa, bu uzay mekiğinin sonsuza kadar yolculuk etmesine neden olabilir ta ki bir şeylere çarpana kadar. Warp balonu dışarıdan herhangi bir nesneye çarparsa ne olacağı hakkında hiçbir fikir yok.

 

Pek çok modelde süperluminar warp balonların ayrıca görünmez olay ufukları (normalde kara deliklerde olur) yaratarak, yüksek derecede Hawking radyasyonu üreteceği belirtiliyor. Bazı bilim adamları mekiğin bu radyasyon nedeniyle yanacağını bazıları ise problem teşkil etmeyeceğini düşünüyor. Bu tarz problemler aşılacağa benziyor.



NASA's White-Juday Warp Alan İnterferometresi 1 cm 'lik alanda uzay-zaman bükülmesini inceleyebilir

 Warp balonu yapılmadan önce , farklı türden fiziksel girdilerin uzayı gerçekten nasıl bükeceğini bilmek iyi olurdu. İşte bu niyetle NASA yeni White-Juday Warp Alanı İnterferometresi (WFI) kullanıyor. WFI sıradan bir interferometre , nanometreye kadar uzunluk değişimlerini ölçebilecek kadar hassas. Bu durumda aynaları hareket ettirmekle yol uzunluğu değişmezken, çok küçük deneysel bir boyutta uzay-zaman bükülebiliyor. Uzunluk değişimlerinde milyonda bire kadar hassaslıkla değişim ölçülebiliyor.



Pozitif uzay bükülmesinin işareti

 

 Cihaz ilk olarak ekstrem yüksek voltaj halka elektrotunda yaratılacak elektrik alanda olan bükülme olup olmayacağını test edecektir. Eğer gerçekleşirse, sonuç olarak, yukarıda soldaki optik sinyalin benzeri görülecektir. Sinyal analiz edilir edilmez, yüklenen halkanın bükülme miktarıyla oluşturduğu konum fonksiyonu görülecektir.

Pratik açıdan warp hızı hakkında oldukça çok efor sarfedilip, mümkünlüğü küçük çapta da olsa kesinleştirilmelidir. 2022 ‘ ye doğru Alcubierre-stili ışık(warp) hızında yolculuğun mantıksal açıdan mümkünlüğü büyük oranda kesinleşecek.

 

Işık Hızına Yakın Hızlandığımızda Zaman Neden Yavaşlar?

12 Aralık 2013 Erhan Kılıç
 

Bu soruyu aslında uzun zamandır sormuştum ama araştırmaya hiç yeltenmemiştim. Şimdi ise Evrenin Zarafeti kitabını okuduğumda bunun açıklamasını da gördüm. Anlatmalıyım dedim. Kolay olmayacak ama bakalım.

İzafiyet teorisine göre evrende ulaşılabilecek en yüksek hız ışık hızıdır. Ve ışık hızına ne kadar yaklaşırsanız sizin için zaman o kadar yavaşlayacaktır. Einstein ilk başta özel görelilik kuramını oluşturmuştur. Bu kuramda ışık hızı sabitliği ile zamanın ve hareketin kişiye göreceliğinden bahseder. Fakat özel görelilik newtonun kütleçekim kuramı ile ters düşüyordu. Newton kütleçekim kuramına göre mesela güneşimiz bir anda yok olsaydı dünyada onun kütleçekim etkisinden anında kurtulurdu. Fakat bu özel görelilik ile ters düşüyor. Çünkü özel göreliliğe göre hiç bir bilgi ışık hızından daha hızlı iletilemez. Işık hızı ile bir bilgi güneşten dünyaya 8 dakikada ulaştığına göre böyle olmaması gerekiyordu. Ve Einstein artık Newton’un kütleçekim kuramının çöktüğünü ve kendi kütleçekim kuramını oluşturması gerektiğini anladı. Özel görelilik gitti yerini genel görelilik teorisi aldı. Einstein daha sonra özel göreliliğin genel göreliliğin yanında çocuk oyuncağı kaldığını söyleyerek genel göreliliğin kendisini ne kadar zorladığını anlatmıştı.



Işık hızında hareket eden bir kişinin yolculuk öncesi ve sonrası zaman farkını göstermek için çizilen resim.

İşin aslı buradan sonra başlıyor. Kütleçekim olayına girmeyeceğim. İzafiyet teorisine göre zaman 4. bir boyuttur. Anlatalım. Siz birisiyle buluşacağınız vakit adres verirsiniz. Uzayda bu kordinatlarla olur ama 3 boyutlu yani 3 tane kordinat vardır. Aynı zamanda bir de zaman söylersiniz. Yani zaman kordinatdır. Einstein buradan yola çıkarak daha sonra matematiksel denklemleri ekleyerek zamanın 4. boyut olduğunu söylemiştir.

Ve işin can alıcı noktası geliyor. Evrendeki her şey ışık hızında hareket ediyor. Nasıl mı? Okuyun.

Bir örnek verelim. Selçuk ve Onur adlı iki kişi var diyelim. Elimizde de anında saatte 100 km hıza ulaşan bir araba var. Selçuk bu arabayı 10 km uzunluğunda yolda sürüyor. Onur ise onun süresini hesaplıyor. Her defasında doğal olarak 6 dakikada yolu bitiriyor selçuk. Fakat Onur bakıyor ki son 3’nde 6 dakika değil de 6 dakika 10-15 saniye gibi sürelere sahip. Uğraşıyor uğraşıyor ama bir türlü bulamıyor neden. Saatte 100 km hızla giden araç 10 km mesafeyi 6 dakikada bitirmesi lazım. Selçuk neden olduğunu açıklıyor. Son 3 sürüşünde güneş karşı tarafa denk geldiğinden gözünü alıyor ve dümdüz bir yol alacakken hafif eğimli bir yol alıyor ve bitiş noktası başlangıç noktasının 5-10 metre sağında oluyor. Bir çizelge yaptığınızda en basit açıklaması ile yol daha da uzuyor olur. Ama daha detaylı açıklaması ise şudur. Saatte 100 km hızın ilk sürüşlerde tamamı ileri çizgisi için kullanılırken son 3 sürüşte ise bir kısmı sağ sol çizgisi için kullanılıyor. Dolasıyla daha uzun sürede bitiriyor.

Şimdi ne demiştik evrendeki her şey ışık hızında hareket ediyor ama nasıl? Şu şekilde. Siz ışık hızının neredeyse tamamını zaman boyutu yani 4 boyutunda kullanıyorsunuz. Eğer ışık hızına 3 boyutta yaklaşırsanız, sabit hızın büyük çoğunluğu zaman boyutunda değil 3 boyutta kullanılmış oluyor. Bu yüzden de sizin için zaman yavaşlamış oluyor.


Tabi ışık hızına ulaşmak kütleli cisimler için imkansızdır. Sadece yaklaşabiliriz.

Genel Görelilik Ve Kuantum Mekaniği’nin Çıkmazı, İki Küskün Aşık

03 Ağustos 2014 Erhan Kılıç

Büyük Birleşim Kuramı – Birleşik Alan Teorisi yazımda, konu Süper Birleşik Alan Teorisine ve big bange geldiğinde bu konudan bahsedeceğimi söylemiştim. Aynı zamanda daha önce anlattığım ama yetersiz olan diğer yazım Kuantum mekaniği ve İzafiyet Teorisinin Bir Araya Gelememe Problemi ‘ni de güncellemiş oluyorum. Ben de gelişen ve öğrenen bir birey olarak aradan geçen zamanda çok yetersiz ve zayıf bir yazı olduğunu görebiliyorum ki bir süredir bu yazıyı yazmak istiyordum bu yüzden. Umarım bu yazılarımın da yetersiz ve zayıf geldiği geliştiğim günleri görürüm.
Bu iki teorinin neden bir araya gelemediğin, neden bir araya gelmesi gerektiğini bu sefer ayrı ayrı başlıklar altında anlatacağım.
 

Genel Görelilik Ve Kuantum Mekaniğini Uyumsuzluğunun Nedenleri

-Kütleçekimi Belirleme Biçimi-

Öncelikle kütleçekiminin her iki teoride ne olduğunu ele alalım Otomatik olarak neden uyumsuz olduğunu anlayabilirsiniz.

Genel Görelilik: Genel görelilikte uzay ve zaman birbirinden ayrılmaz öğelerdir ve enerji ile kütle, uzay-zamanın eğilmesine sebep olur. Kütleçekim bu eğilmenin sonucudur. Kütleçekimden ya da uzay-zamanın eğriliğinden dolayı bir obje yönünü değiştiriyor demek, genel göreliliğe göre o obje en düz çizgide ilerlemeyi, daha doğrusu bir mesafeyi en kısa zamanda almasıdır.

Kuantum Mekaniği: Kuantum mekaniğinde henüz hipotez halinde olsa da, yani ispatlanmamış olsa da, eğer ispatlanırsa kütleçekim şu şekilde olmalıdır: Kuantum mekaniğinin bir ürünü olan Standart Modele göre kütleçekim graviton denilen sanal parçacıklarla iletilen bir enerjidir. Herhangi bir bükülmenin sonucu değildir.

Bu ne gibi sıkıntılara sebep olur? Her iki teori ile birden anlatmaya kalkarsak uzay-zamanın bükülmesi, gravitonların da kaçmasını engelleyerek kütleçekimin bir bakıma oluşmasını engeller.

-Zaman Kavramı-

Genel görelilikte uzay ve zaman birbirinden ayrılmaz kavramlardır demiştik. Oysa kuantum fiziğinde böyle değildir. Hatta kuantum fiziğinde zaman kavramı yoktur; an kavramı vardır. Her olay bir anda oluşur ve bu bakımdan olaylar arası süreklilik bulunmaz. Zaten kuantum tünellemenin ışıktan hızlı bilgi akışı gibi gözükmesinin sebebi budur aslında bana göre.  Hatta bazı durumlarda kuantum mekaniğinde geleceğin geçmişi etkileyebildiği de öngörülmektedir.

-Uzay ve Zamanın Bükülmesi-

Yukarıda da belirttiğimiz gibi genel görelilikte kütle ve enerji, uzay-zamanın bükülmesine sebep olur ve bu durum mutlak zaman kavramını da yıkmıştır. Fakat yukarıda belirttiğimiz kuantum fiziğinde gibi zaman yoktur ve uzay da bükülme de yoktur. Bunun belirsizlik ilkesi ile genel görelilikte neye sebep verdiğini anlatacağım.

-Uzay’ın Yapısı-

Genel görelilikte uzay sadece enerji ve kütle ile bükülebilir, eğilebilir ama düz ve pürüzsüz bir haldedir. Oysa ki kuantum mekaniğinde belirsizlik ilkesinin sebep olduğu kuantum dalgalanmaları nedeniyle planck mesafesinde uzay tamamen parçalanıp tanınmaz hale gelmektedir. Sebebini belirsizlik ilkesinde anlatacağım.

-Belirsizlik İlkesi-

 

Belirsizlik ilkesi, 1927 yılında Werner Heisenberg tarafından öne sürüldü. Kuantum fiziğinde Heisenberg’in Belirsizlik İlkesine göre, bir parçacığın momentumu ve konumu aynı anda tam doğrulukla ölçülemez.

Kuantum mekaniğinde belirsizlik ilkesi mevcuttur. Yani bir parçacığın aynı anda hızını ve yerini ölçemezsiniz; size belirli bir oran verir. Hangisini daha kesinlikle ölçerseniz diğerini o kadar kesin olmayan bir değerle ölçmüşsünüz demektir. Ama genel görelilikte böyle bir şey yoktur. Burada artık, uzayın yapısı ve uzay-zamanın bükülmesiyle ilgili bahsettiğim konuları ele alıp toparlama zamanı geldi.

Belirsizlik ilkesi bir parçacığın aynı anda yerini ve hızını bilemeyeceğimiz söyler. Genel göreliliği boş uzayında ise iç parçacık olmadığı anlamı demek bu kuralın ihlali demektir. Bu yüzden kuantum mekaniğinde boş uzay genelin ortalamasıdır. Hangi genelin? Planck mesafesinde yokluktan parçacık ve anti-parçacıklar oluşup sonra birbirlerini yok ederler. Bu devamlı oluşur. Bu var olma/yok olma savaşında uzay parçalanır, tanınmaz hale gelir. Bu genel görelilik ile kuantum mekaniğini birleştirmeye çalışmanın sonucudur. Genel göreliliğin hiçliği kuantum mekaniğinde imkansızdır ve bu var olma/yok olma savaşının ortalamasıdır. Genel görelilikte 0 gözükürken, kuantum mekaniğinde Planck mesafesine inildiğinde, tam bir savaş alanına dönüşüyor genel göreliliğin hiçliği.

-Determinizm-

Genel görelilikte belirsizlik ilkesi ve olasılık dalgaları olmadığından rahatlıkla determinizmden bahsedilebilir. Evrenin bir anda her parçacığının yerini ve hızını bilirseniz geleceği hesaplayabilirsiniz (bunu hesaplayacak işlem gücünü gözardı ediyoruz tabiki). Fakat kuantum mekaniğinde belirsizlik ilkesi nedeniyle hiç bir şeyin aynı anda yerini ve hızını belirleyemeyeceğimizi söyler. Bu yüzden kuantum mekaniğinde determinizm yoktur; olasılıklar vardır. Daha sonra olasılık determinizmi isminde bir kavram ürettiler fakat ne olduğunu henüz araştırmadım.

-Nesnellik-

Genel görelilikte her şey nesneldir ve bağımsızdır. Her şey çevresinden yalıtılarak incelenebilir. Fakat kuantum mekaniğinde bu nesnellik bağımsızlık yoktur. Kuantum mekaniğinde her şey olasılık dalgalarından oluşur ve enerji dalgaları olarak görülür.. Ve olasılık dalgaları tüm evrene yayılır. Bu yüzden de evren bir başlı başına bir bütündür ve bağımsız, nesnel bir yapı düşünülemez. Evrenin herhangi bir yerinde olan bir şey alakasız gözüken başka bir yeri de etkileyebilmektedir. Genel Göreliliğin ışık hızı sabitliği de burada kırılmış oluyor aslında. Bu durum, genel göreliliğin ve kuantum mekaniğinin olguları ele alışlarının farklılığından kaynaklanıyor.

-Gözlemci ve Gözlemlenen-

Genel görelilikte gözlemcilerin gözlemlediği şeyler arasında farklılık olabilir. Örnek olarak zaman ve boyutsal uzunluklar verilebilir. Fakat kuantum mekaniğinde nesnellik olmaması nedeniyle biri diğerini etkileyebildiği için, gözlemci farkı da ortadan kalkmaktadır.

Genel Görelilik Ve Kuantum Mekaniği Neden Birleştirilmeli?

Bu ikisi neden birleştirilmeli. Aslında cevabı basittir. Şu ana kadar bu ikisi birleştirilemediği için son yüzyıl içerisinde bilim insanları makro boyturlar için genel göreliliği mikro boyutlar için ise kuantum mekaniğini kullanarak bu birleştirme zorunluluğundan kaçtılar. Fizikçiler kuantum mekaniği ile Einstein’in kütleçekiminin bulunmadığı özel göreliliği birleştirerek kauntum alan teorisi yani standart modeli oluşturdular. Ama artık kaçabilecekleri bir yer kalmadı. Bazıları bu iki teoriyi birleştirmek için cesaretini toplamalı; bu cesareti gösterip deneyenler de oldu.

Öncelikle big bang anı ve karadelikler gibi mikro boyutlarda makro kütleler yani kuantum mekaniğinin ilgi alanındaki çok küçük mesafelerde genel göreliliği ilgilendiren çok büyük kütleler olduğu durumlar vardır. İşte bu olguları cevaplandırmak istiyorsak bu ikisini birleştirmeliyiz. Ya da ikisini de yıkan yeni bir teori getirmeliyiz. Benim tahminime göre ikinci seçenek olacak gibi.  Aksi takdirde “Kütleçekimi Belirleme Biçimi“ başlığında belirttiğim karadelikteki kütleçekim bilmecesi ortaya çıkar.

Bundan sonra daha önce de belirttiğim üzere bir yazı dizisinin hazırlıklarına başlayacağım. İmkanım olursa kitap haline de getirmeyi düşünüşüyorum. Bu süre içinde farklı yazılarım da olacaktır. Bir sonraki yazımda görüşmek üzere.

---------------------------------------------------------------------------------------

Gökkuşağı Kütleçekimi Teorisi-İlginç Bir Teori

Hepimiz ünlü big bang teorisini biliriz. Ben ne kadar altını çizsem de sonsuz yoğunluktaki hacimsiz bir tekillikte olan evrenin birden genişlemeye başlamasıdır diye ama bir çok kişi yoktan evren var oldu ve patladı vs olarak bilir (!). (Belgesel kanallarına sitemim var buradan)…

Ama bu tek teori değildir ve bir çok teori vardır aslında. Bir tanesi vardı ve 3 boyutlu evrenimizin 4 boyutlu kara deliğin olay ufku olduğunu söylüyordu . Aslına bakarsanız o teori en sevdiklerimin arasındadır. Onun dışın string teorisi vardır ama big bang teorisi yerine söylenmez o teori. Ki her şeyin teorisi gözüyle bakılıyor ona. Burada yazacağım ise ismi de güzel olan gökkuşağı kütle çekimi teorisi. İsmini gökkuşağı olarak almasının sebebi ise gökkuşağında ışığın bir çok rengi yani dalga boyu olması ki asıl konumuz aslında dalga boyları diyebiliriz.

 

Gökkuşağı kütleçekimi teorisi, kütlenin uzay-zaman dışında enerjiyi de etkilediği için ışığın farklı dalga boylarının farklı yol alacağını öne sürer.
Teori aslında 10 yıl önce big bang anında genel görelilik ile kuantum fiziğinin bir araya gelememesi sorununa çözüm olarak ortaya sürülmüştü.
Bu teori big bang anında sonsuza kadar bir geri uzanma ile sonsuz yoğunlukta bir tekilliğin olmadığını söyler.

Big Bang Anı

Big bang teorisinde bildiğimiz üzere uzay-zamanın oluştuğu başlangıçta tekillik mevcuttur. Makro cisimler için etkili olan genel görelilik teorisi ve mikro yani parçacık dünyası için geçerli olan kuantum fiziği bu anda birbiriyle çatışmakta ve birleşememektedir. Sonuçlar hep sonsuz çıkmaktadır çünkü. Yani o anın öncesinde hiç bir şey yok muydu yoksa başka hipotezlerde belirtiliği gibi paralel evrenlerin çarpışması mı ya da başka bir büyük patlamadan sonra yaşanan büyük çöküş ile oluşan tekillik mi bilinemiyor. Bu teori de 10 sene öncesinde bu iki teorinin anlaşmazlığını çözmek üzere ortaya atılmış.

Genel görelilik teorisine göre kütle uzay-zamanı büker ve oradan geçmekte olan her şeyin yolunu değiştirir buna ışık da dahil olmak üzere. Fakat bu teoriye göre bu uzay-zamanı sadece kütle değil enerji de etkilemektedir. Ve ışığın her dalga boyu farklı bir enerji olduğundan dolayı ışığın her dalga boyu uzay-zamanı ve kütleçekim alanlarını farklı görmektedir. Bu farklı görüş yüzünden farklı zamanlar farklı yollar kurgulanır. Normal ışık için bu farkedilemeyecek kadar az bir fark olsa da gamma ışını patlamaları gibi büyük enerjili patlamalarda fark edilmesi gerekir. Mesela milyarlarca ışık yılı uzaklıkta bir gamma ışını patlamasına sebep olan süpernova patlaması yaşandığında yolculuk eden ve bize varan ışığın her dalga boyu çok az farklı zamanlarda bize ulaşması gerekir. Tabiki de şu anki gözlem araçlarımız böyle bir farkı fark edebilmekten uzak ve bu yüzden doğrulanamıyor ama gelişen teknoloji ile ilerleyen zamanlarda bunların gözlemlenmesi bekleniyor.

Bu teoriye göre iki sonuç bulunuyor ve her iki sonuçta big bang anını yani tekilliği ortadan kaldırıyor.

  • İlk sonuca göre zamanda geriye gittiğimizde giderek yoğunlaşan ve küçülen bir evrenimiz oluyor. Ne kadar geriye gidersek o kadar sonsuz yoğunluğa yaklaşıyoruz ama hiç bir zaman sonsuzluğa erişemiyoruz. Aslında bu zamanı sonsuz geçmişe bükmek oluyor. Ama tekilliğe sebep olan sonsuz yoğunluk hiç oluşmuyor çünkü ona ulaşılamıyor.
  • İkinci sonuca göre ise bu evrenin yoğunluğu sonlu oluyor ve bir yerde sabitleniyor. Bu durumda da tekillik oluşmuyor.

Her ne kadar bir çok fizikçi tarafından doğru kabul edilmese de ilginç olduğu inkar edilmeyen bir teoridir. İsmi bile yetiyor değil mi? = )

Kaynaklar:

--------------------------------------------------------------------------

Kuantum mekaniği ve İzafiyet Teorisinin Bir Araya Gelememe Problemi

Evet bu ikili birbirini sevemiyor. Her defasında kavga ediyorlar. Oysa biz hep evlensinler çoluk çocuk yapsınlar diye bekliyoruz.
Şaka bir yana büyük patlama teorisinin (isminin patlama olduğuna bakmayın patlama yoktur birden genişlemeye başlayan evren modelidir. O konu hakkında da bir ara yazayım. Yoktan var olan evren ya da patlayan evren olarak bilen insan çok) en bilinemez bölümü big bang anıdır. Bu anda evren bir parçacık büyüklüğünde bir alana sıkışmıştır. Madde yoktur saf enerji vardır, sonsuz kütle vardır ve sonsuz sıcaklık. Tabi ki sonsuz mu değil mi bilinemez ama ölçebileceğimizden fazla olduğu için sonsuz deniliyor işte. Bu noktayı aklınızda tutun. Burayı yazının ilerisinde değineceğim.

Öncelikle şunu aklımızda bulunduralım. İzafiyet teorisi makro evrende yani büyük objelerde kuantum mekaniği ise mikro evrende yani atom altı parçacıklarda işe yarıyor olmasıdır. İzafiyet teorisi atom altı düzeyde kuantum mekaniği ise makro evrende kullanılamıyor.

Örnek verirsek eğer kuantum mekaniğinde atom altı parçacıklar aynı anda evrenin her yerinde olabilirler. Ki öyledir de gerçekten. Mesela hiç bir maddenin olmadığı -havanın bile- hiçlik boşluk olarak nitelendirdiğimiz vakum alanını örnek alalım. Burada yapılan gözlemlerde aslında atom altı düzeyde tam bir hareketlilik olduğu gözlemlendi. Boşluk hiçlik dediğimiz o alanda parçacıklar var oluyor ve tekrar yok oluyordu (buradan iki bilim insanı aslında hiçliğin bildiğimiz gibi olmadığını bir varlık olduğunu ve bu kuantum dalgalanmaları ile yoktan evrenin var olabileceğini -yani o yoktan bizim bildiğimiz yoktan değilmiş- bir görüş oluşturdular ama bazıları evren yoktan var olduya getirip saçmaladılar). Ama daha büyük objelere gelirsek mesela size, bunun pek de öyle olmadığını görürüz değil mi? Yani her an her yerde olamıyoruz sonuçta.

Bunun sebebi şudur. Mesela bir maddenin yok olup ne kadar sürede 1 cm uzaklıkta tekrar var olabilmesini açıklayan bir formül vardır. Objenin kütlesini planck sabitliğine bölüyorsunuz. Planck sabitliği ise 10 üzeri -32’dir. Yani 0, yazın ve virgülden sonra 32 tane sıfır ve bir tane 1 koyun. 0,000000000000000000000000000000001. Sayı budur ve çok ufaktır (planck sabitliğini yanlış da hatırlıyor olabilirim. Sonuçta her fizik teorisine göre farklı yorumlanabiliyor. Bir parçacığın kütlesi de çok küçük olduğu için bu sayıya bölündüğünde çok kısa bir sürede yok olup başka bir yerde var olması gerçekleşir. Ama büyük objelerde kütle miktarı inanılmaz büyük olduğu için bu süre çok büyüktür. Mesela sizin 1 cm uzaklıkta bir anda var olabilmeniz için trilyonlarca yıl gerekmektedir.

İşte bu ve bir çok sebepten dolayı kuantum mekaniği ile izafiyet teorisi bir araya gelemiyor. İzafiyet teorisi ile atom altı dünyayı açıklayamıyor veya kuantum mekaniği ile makro evreni açıklayamıyoruz. Fakat öyle bir an var ki bu ikisini birleştirmek zorunda kalıyoruz. En başta bahsettiğin big bang anı. Big bang anından tüm evren çok küçük bir alana sıkışmıştır. Yani mikro alanda makro boyutlar. Bu yüzden tek birisi ile açıklamak imkansız bu anı. İkisi bir araya da gelemiyor. İşte sıkıntımız burada kaynaklanıyor.

Bir çok kez her şeyin teorisi bulunmaya çabalandı. Einstein bunun üzerine çok çabaladı ama başaramadı. Eğer şimdi olsaydı kesin çok şeyler keşfedebilirdi çünkü kuantum mekaniği şu an çok ilerledi ama onun zamanında ise daha emekleme aşamasındaydı.

Zamanla her şeyin teorisi için bir çok görüş atıldı ortaya. String teorisi, m teorisi ve şu an aklıma gelmeyen bir çok teori. Hepsi de şu an ispatlamaktan uzaktalar. Ama her şey zamanla öğrenilir. Eğer ispatlanamıyor diye kenara atsaydık (ki bilimsellik böyle değildir işte) 50 yıl önce higgs bozonu ortaya atıldığında ispatlanamadığı için rafa kaldırılırdı ve büyük hadron çarpıştırıcısında onu hiç keşfedemezdik. Standart model ise kütleçekim gücünü taşıyan parçacıkları asla keşfedemezdi.

Büyük Birleşim Kuramı – Birleşik Alan Teorisi

06 Temmuz 2014 Erhan Kılıç
 

Bunun için biraz gerilere gitmek gerekiyor aslında. Her şeyi sırasıyla anlatmak lazım. Biliyoruz ki evreni yöneten 4 temel kuvvet vardır. Elektromanyetik kuvvet, kütleçekim kuvveti, güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet. Bu dört kuvvet birbirinden farklı bambaşka şeyler gibi gözüküyor. Aslında öyle mi?

 

James Clerk Maxwell

19 YY’da elektrik ve manyetik kuvvetleri farklı olduğunu düşünülüyordu. Fakat Maxvell elektrik ve manyetik kuvvetlerin aynı şey olduğunu ve elektromanyetik kuvvetin bir alan içerisinde taşıyıcı parçacıklar ile taşındığını buldu. Bunun yanında fotonların her daim saniyede 300.000 km hızla hareket ettiğini buldular. O sırada newton fiziğinde göreceli hareket olduğundan ışığın hızının neye göre 300.000 km hız olduğu düşünülüyordu. Bu hız sabit ise neye göre sabit olmalıydı.

Sonuçta hareket göreceli bir kavramdır. Bunun içinden çıkamadıkları vakit esir diye evrenin tamamını dolduran bir şey olduğunu idda ederek rahat bir nefes aldılar. Bu esirin ne olduğu bilinmese de ışık onun içinde 300.000 km hızla hareket edecekti. Fakat bu şu sorunu doğuruyordu. Biz eğer 250bin km hız ile fotona doğru hareket edersek bu sefer fotonun hızı 550bin km hıza çıkması gerekliydi. Ya da o hızla uzaklaşırsak fotonun bize göre hareketi 50bin km hıza düşmeliydi. Oysaki yapılan ölçümlerde hız ne olursa olsun 300.000 km hız olduğunu ölçülüyordu.

Albert Einstein

1905 yılında Eintein özel görelilik teorisini ortaya sürerek buna son verdi. Fotonun gözlemci hangi hızda veya hangi yöne doğru hareket ettiği farketmeksizin saniyede 300.000 km hızla hareket ettiğini öne sürdü. Bu sayede arkaplan gereksinimi olan esire ihtiyaç kalmıyordu. İşin ilginci esir çok farklı bir isimde farklı bir şekilde yeniden karşımıza çıktı ama düşünüldüğü gibi değil elbette. Bunu yapabilmek için mutlak zamanı yıkıyor ve herkesin kendi kişisel saati olduğunu ve göreceli zamanı ortaya çıkarıyordu.

Newton mutlak hareketi Eintein ise mutlak zamanı yıkmıştır. Öncelikle bu nasıl diye düşürseniz klasik görüşümüze göre ışık hızına bakarsanız yanılırsınız. Eintein’ın göreceli zaman fikri bizim bakışımızda yoktur çünkü. Neyse konuyu uzatmadan devam edelim. Nasılsa uzatacağım bir yazı dizisi gelecek.

Solda Steven Weinberg ve Sağda Abdus Salam

Daha sonra ise Steven Winberg ve Abdus Salam yüksek enerji düzeylerinde zayıf nükleer kuvvetin taşıyıcı parçacıkları w ve z bozonları ile elektromanyetik kuvvetin taşıyıcı parçacığı fotonların aynı parçacık olarak davrandıklarını öne sürdüler. 100 Gev (1 gev= 1milyar elektronvolt) enerji seviyesinde fotonlar ve w, z bozonları aynı şekilde davrandığından bu iki kuvveti birleştirerek elektro-zayıf kuvvet ismini verdiler.

Tek bir kuvvetin iki farklı bakış açısı olmasının sebebi olarak da foton yüksüz bir bozon iken w ve z bozonlarının enerji düştüğünde simetri kırılmasından dolayı kütle kazanarak farklı davranmaya başlamasıdır. Big bangdeki simetri kırılmaları da (sıcaklığın düşmesi sırasındaki simetrinin azalması) evrenin form geçişi olarak öngörülebiliyor.

Büyük Birleşim Teorisi
Bu grafikte 3 kuvvetin değişik enerji seviyelerindeki birleşimini ve daha ilerisinde ise süper birleşim teorisi olan 4. kuvvetin katılışı da resmediliyor.

Daha sonra teorik olarak 1015 GEV (1 gev= 1milyar elektronvolt) enerji seviyesinde elektro-zayıf kuvvet ile güçlü nükleer kuvvetinde aynı kuvvet gibi davranmaya başladığı tespit edildi. Teorik matematiksel hesaplamalarda elektro-zayıf kuvvetin taşıyıcı parçacıkları ile güçlü nükleer kuvvetin taşıyı parçacıkları gluonların aynı şekilde davrandığını ve aynı kuvvetin farklı görünümleri olduğu anlaşıldı. Tabiki böyle bir enerji düzeyine çıkamayacağımızdan ispatlanması neredeyse imkansızdır.

İşte bu üç kuvvetin tek bir kuvvet olarak birleştirilmesine büyük birleşim kuramı ya da birleşik alan teorisi deniliyor. Bu kısaca kuantum alan teorisi ya da standart model üzerine kurguludur. Fakat bununla da kalmayalım daha ileri gidelim.

Teorik hesaplamaları daha da ileri götürdüklerinde 1019 GEV enerji seviyesinde en son olarak kütleçekim kuvveti de bu birleşmeye dahil oluyor. Kütleçekim kuvvetinin taşıyıcı parçacıkları olduğu düşünülen gravitonlarında o enerji seviyesinde diğer birleşik kuvvetin taşıyıcı parçacıkları ile aynı davranmaya başlıyor teoride. Fakat bu seviye planck mesafesine sıkışmış evrenin yani big bang anındaki evrenin enerji seviyesi ile aynı.  Buradan nereye yöneleceğimizi tahmin edebilirsiniz.

İşte bu şekilde tüm kuvvetlerin tek bir kuvvetn farklı görünümleri olduğu teorisine süper büyük birleşim kuramı ya da süper birleşik alan teorisi deniliyor. Bu neden önemli diyor olabilirsiniz. Evreni tanımlamak için daha basit bir tanımlama sunmanın yanında big bang anın içinde önem taşıyor. Çünkü çok küçük bir alanda çok büyük bir kütle yığılması nedeniyle kuantum fiziği ile genel göreliliğin birleşmesi gerekiyor fakat bu da yapılamıyor. Bu iki teorinin birleşmesi demek 3 kuvveti barındıran standart modelin yani kuantum alan teorisinin genel görelilikteki kütleçekim kuvvetini kendine dahil edebilmesi demektir. Buna da işte süper büyük birleşim teorisi, birleşik alan teorisi ya da her şeyin teorisi deniliyor. Bu konudaki sıkıntıları, düşünceleri ise bir sonraki yazımda belirteceğim. Zaten kuantum halka teorisi hakkındaki araştırmamı bittiğimde uzun bir yazı dizisine başlayacağım.  Yapabilirsem popüler bilim kitabı haline getirip bastırabilirim. Ama e-kitap olarak ücretsiz internetten sunacağım kesin. Bir sonraki yazımda görüşmek üzere.

Kütleçekim Dalgalarının Keşfinin Sonuçları – 2 – Kuantum Alanları, Higgs Alanı ve Şişme Teorisi

 

Çoklu Evrenlere Gelen Destek ve Şişme Teorisi

Aslında çoklu evrenler teorisine genel destek kütleçekim dalgalarından gelmiyor. Bu destek şişme teorisinin kendisinden geliyor. Daha önceki yazımda belirttiğim üzere kütleçekim dalgaları şişme anından sonra olması düşünülüyordu ve bu ispatlandı. Dolaylı olarak şişme teorisi de ispatlandı. Şişme teorisi evrenin big bang anından 10-32 saniye sonra ışıktan bile çok çok hızlı bir şekilde inanılmaz büyüklüklere genişlemesidir. Bunu biraz daha detaya inerek açıklamak gerekiyor.

Bildiğimiz gibi geçen sene higgs bozonu keşfedildi ve bence bu son kaç yılın bir şey diyemem ama çok önemli bir keşif idi. Higgs alanı higgs bozonlarında oluşan negatif değerde bir alandır. Bildiğimiz üzere evrende 4 temel kuvvet vardır. Kütleçekim, güçlü nükleer kuvvet, zayıf nükleer kuvvet ve elektromanyetik kuvvet. Ve her kuvvetin kuantum mekaniğinde taşıyıcı parçacıklarından oluşan alanlardan oluşmaktadır. Mesela güçlü nükleer kuvvetin taşıyıcı parçacıkları gluonlardır ve bu alan gluonlardan oluşur. Aynı şekilde zayıf nükleer kuvvet için w ve z bozonları taşıyıcı parçacıklardır ve elektromanyetik kuvvet için ise fotonlardır. Kütleçekim için ise gravitonlar dediğimiz taşıyıcı parçacıklardan söz ediliyor ama henüz keşfedilmedi.  Bu alan standart modeldeki parçacıkların kütlesini nasıl kazandığını açıklayan alan ve taşıyıcı parçacığıdır aslında temelde.

Abdus Salam, Sheldon Glashow, ve Steven Weinberg bu kuvvetlerden zayıf nükleer kuvvet ile elektromanyetik kuvvetin aslında aynı şey olduğunu ortaya koydular ve elektrozayıf kuvveti ortaya çıkardılar. Bu birleştirilmiş kuvvet olan elektrozayıf kuvvet 1979 yılında nobel ödülünü almalarını sağladı. Temelde yüksek sıcaklıklarda (yanlış hatırlamıyorsam 1018 civarı derecelerde ve bu arada nasıl üssü rakam yazacağımı buldum sonunda) veya 3×10-13 m mesafede bu iki kuvvetin birbirinden ayırt edilemediğini gösterdiler. Temelde bizim farklı görmemizin tek sebebi taşıyıcı parçacıkların farklı kütleye sahip olmaları. En sonunda bu birleştirilmeye güçlü nükleer kuvvette katıldı. Şu an tek amaç genel göreliliğin kütleçekimini de bu birleşmeye katarak birleşik alan kuramını ortaya çıkarmaktır. Yani kuantum mekaniği ile genel göreliliği birleştirebilmek.

Bu arada kendime not: 1. Kuantum mekaniği ile genel göreliliğin bir araya gelememe problemi eksik bilgiler içeriyor. Onları da içeren yeni yaz. 2. Birleşik alan kuramı ile ilgili türkçe kaynak bir tane bile yok. Doğru bilgi verdiğine inanmadığım siteleri dahil etmiyorum buna. Bununla ilgili detaylı bir yazı yaz.

Bu kadar ön bilgiden sonra asıl konuya dönebilirim. Şişme teorisinin oluşma sebepleri arasında öngörülen şey higgs alanı olarak görülüyor. Big bang anında tüm alanlar 0 değerinde iken degesiz olan higgs alanı bu dengesizliğin etkisi olarak negatif bir değere düşecektir. Bu düşme esnasında higgs alanının kütleçekimi negatif basınçtan (bildiğimiz basınç değil pek) dolayı kütleçekim çekici değil itici bir gücü olacağından bildiğimi ışıktan çok çok hızlı genişlemeyi oluşturacaktır. Negatif değere düşünce de bu genişleme enerjisi higgs alanını sıfıra tamamlayan enerjiye yani maddeye dönüşür. Bu birince senaryomuz şişme teorisi ile ilgili. İkinci senaryomuz ise bu genişlemenin aslında halen devam ettiğidir. Temel olarak her iki senaryonun da etkisi şimdiki an için farklı olmayacaktır. Fakat başka bir farklılık doğuruyor ki bu da bizim konumuzu oluşturuyor aslında.

Fizikçi Sean Carroll New York Times gazetesinde yayınladığı makalesinde eğer ikinci senaryo doğru ise bu genişleme enerjisi bazı bölgelerde yerel big bangler oluşturarak çoklu evrenlere sebep olabileceğinden bahsetti.Yazısında şöyle belirtiyor;

“Guth şişmeyi öne sürdükten sonra fizikçi Alexander Vilenkin ve Andrei Linde bu genişleme sürecinin sonsuza dek sürebileceğine dikkat çekti. Genişleme enerjisi bildiğimiz parçacıkları oluştururken tüm evrende bazı bölgelerde yerel big bangler oluşturabilir. Herhangi başka bir yerde genişleme devam ederken sınırsız sayıda başka evrenler oluşturabilir. Bu noktada kozmologlar tek bir evrenden çoklu evrenlere yönelirler.

Kulağa oldukça tuhaf gelebilir. Ama şişme teorisinin kanıtları keşfedilince hem Guth hem de Linde bu keşfin çoklu evrenlere kapı açabileceğini belirttiler.”

Higgs Bozonu Higgs Alanı Nedir?

Higgs bozonu ve Higgs alanının nasıl ortaya çıktığına dair bir çok tartışma mevcut. Bir çok bilim adamı da bu keşfin kendisine ait olması için uğraşıyor. İşin aslında Higgs bozonuna ve Higgs alanına ismini veren Peter Higgs’den önce de kütle oluşumuna sebep veren mekanizmalar üzerinde çalışan bilim insanları vardı. Bu konuda en çok çalışan ise Robert Brout ve François Engler. 1964 ağustosunda kütle oluşumuna sebep veren mekanizmanın nasıl çalışacağını detaylandırdılar. Aynı zamanda Dick Hagen, Gerald Guralnik ve Tom Kibble benzer düşüncelere sahip mekanizmayı Peter Higgs kendi çalışmasını yayınladıktan kısa bir süre sonra aynı yıl içerisinde kasım ayında paylaştılar. Bu tabiki de Nobel ödülü komitesine bir nobel ödülünün en fazla 3 kişiye verilebileceği kuralından ötürü sorun çıkardı. Ne olursa olsun Peter Higgs, şu an Higgs Bozonu olarak adlandırdığımız parçacığı Ekim 1964’de açıkça tahmin eden ilk kişiydi. Nobel ödülü ise François Englert ve Peter W. Higgs’ın oldu.

Parçacıklar arasındaki ilişkiyi açıklayan Standart Model Tablosu

Fizikçiler neden bazı parçacıkların diğer parçacıklara göre daha fazla kütleye sahip olduğunu araştırıyordu (ki bu bizi bir başka soruna daha götürür, çünkü normalde parçacıkların neden kütleye sahip olduğunu anlayamıyoruz ve higgs alanı ve bozonu bulunana kadar standart model parçacıkların kütlesiz olması gerektiğine varıyordu). Bu mekanizmanın arkasındaki gücü bilemiyorduk. Burada Peter Higgs devreye girdi. Tüm parçacıkların ve evrenin bir enerji alanı içinde olduğunu ve kütlesi fazla olan parçacıkların bu alanla daha çok etkileşimde olduğunu, kütlesi az olan parçacıkların ise daha az etkileşimde olduğunu öneren bir teori ile geldi.

Higgs alanını okyanus olarak parçacıkları ise balık olarak düşünün. Ringa balığı bu okyanusta çok hızlı hareket eder, hızlı manevralar yapar. Tıpkı çok az kütleli parçacıklar, elektron gibi. Düşük kütleli parçacıklar bu alanla daha az etkileşimdeler. Bunun tam zıttı ise yukarı kuarklar şu ana kadar keşfedilmiş en ağır parçacıklar. Bunu ise güneş balığına benzetebiliriz. Ama balıklarla parçacıklar arasındaki fark ise yukarı kuarklar elektrondan çok fazla ağır olmasına rağmen ondan daha büyük değildir. Hatta aynı büyüklüktedir. (Okyanus balık benzetmesi sadece sizin anlamanız içindi o yüzden fazla takılmayın bu benzetmeye).

Higgs bozonu ise higgs alanının Gauge bozonu (taşıyıcı bozon) tıpkı fotonun elektromanyetik alanın taşıyıcısı, W ve Z bozonlarının zayıf nükleer güç taşıyıcısı ve Gluonların güçlü nükleer gücün taşıyıcısı olması gibi. Daha önceki benzetmeyi yaparsak su moleküllerine denk gelir Higgs bozonu.

--------------------------------------------------------------------

Bilim İnsanları Yeni Bir Fizik Alanı Keşfetmiş Olabilir!

Herhangi bir konuda söylenen bir cümle vardır. “Büyüklük önemli değil” diye. Pekala bir çok şey için doğru olsa bile fizikte geçerli değildir. Özellikle atomaltı dünyasında büyüklük çok önemli bir şeydir.
Elektron ve nötron dışında proton atomun temel malzemelerinden biridir. Ve atom görebildiğim evreni, dünyamızı bizi bir araya gelerek oluştururlar. Bundan dolayı evreni anlamak için atomun bileşenlerini ve yapısını anlamak çok önemlidir.

Geçen sene bir grup bilim insanları protonun büyüklüğünü muonlar ile kıyaslayarak bulmak için bir deney yaptılar. Daha önceki denemeler elektronlarla idi. Ve bu deneyin sonuçları protonun aslında bizim bildiğimiz gibi olmadığını göstermiş. Daha iyi bir tanımla protonun bizim bildiğimiz büyüklükte olmadığını göstermiş ki aslında aynı anlama geliyor. Deneyin sonuçları protonun çapının 0,84087 femtometre (metrenin kattrilyonda biri) olduğunu göstermiş. Fakat sorun burada başlıyor. Normalde elektronlarla yapılan kıyaslamaya göre bu çap %4 oranında daha küçük.

Muon: Kısa ömürlü ve elektronun daha ağır versiyonu. Elektronla aynı elektrik yüküne sahip ama 200 kat daha ağır.
Elektron: Negatif elektrik yüküne sahip basit atomaltı parçacık. Atomun kütlesinin binde birine sahiptir.

Deneyin yapılış şekli şu şekilde. Bilim insanları bir hidrojen atomunu (1 proton 1 elektron) parçacık hızlandırıcıda muonlarla (elektronların daha ağır kuzenleri) bombardımana tutuyor. Bu bombardıman olurken muonlardan birisi elektronla yer değiştiriyor. Elektron hidrojen atomundan kopuyor ve yerine muon geçiyor. Muonlu hidrojen atomu aşırı hassas lazer ile ölçülüyor. Daha önceki sopnuçlara göre %4 daha küçül bir sonuç çıkıyor. Bir önceki değer yuvarlarsak 087 femtometre. Her ne kadar bu kadar küçük boyutlar bizim açımızdan önemsiz gözükse de atomaltı boyutlarda çok önemli bir değer oluyor aslında.

İki Farklı Boyutun Oluşturduğu Problem

Bir önceki deneyin ölçümlerinin yanlış olması ihtimaline karşın bilim insanları daha önceki deneyi tekrarladılar. Ama birden fazla tekrarlamaya karşın 0,87 femtometre sonucu her zaman doğrulanmış oldu. Başka bir olasılığa göre protonun çapını hesaplarken bazı parçaların eksik olduğu. İsveç fizikçi Aldo Antognini protonun yapısını tam olarak algılayamadığımızı ve bu yüzden dolayı çapını doğru ölçemediğimizi düşünüyor.

Artık bilim insanlarının uğraşacağı yeni bir fizik alanı var. Elbette bu fizik alanı bildiğimiz standart modeli ya da diğer teorileri geçersiz kılmıyor. Bilim her zaman bir önceki bilgilerin geliştirilmesi ve daha da doğruya yönelmesi ile ilerler.

Kaynak ve Referanslar:
  1. Antognini, A. et al. Science (2013).
  2. Pohl, R. et al. Nature (2010).
  3. Bernauer J. C. et al., Phys. Rev. Lett. 105, 242001 (2010)
  4. Mohr, P.J. et al. Rev. Mod. Phys. (2008)

------------------------------------------------------------------------------

Kütleçekim Dalgalarının Keşfi ve Sonuçları

Kütleçekim Dalgaları Nedir?

Uzayın eğilmesi-bükülmesi

Öncelikle nedir bu kütleçekim dalgası? Einstein özel görelilik teorisini öne sürünce onun Newton’un kütleçekim teorisi ile çeliştiğini farketti. Bunun detayına girmeyeceğim ve Einstein kendi kütleçekim teorisini oluşturmak için çalışmalara başladı ve en sonunda genel görelilik teorisini oluşturdu. Bu teoride bilindiği üzere uzay kütlenin etkisi ile eğilen büzülen bir şey oldu.

Kütleçekim dalgalarında ise uzayı ben suya benzetirim. Fakat bunu 2 boyutlu ve esneyen suya benzetirim. Şöyle bir şey düşünün. Güneş büyük kütlesi ile bizden 150 milyon km uzaklıkta duruyor. Onun kütlesi uzayı eğiyor ama bu eğiklik standart bir hale geliyor. Daha sonra kendinizi bir roketle (çok ağır bir roket) onun kütleçekim alanına girdiğinizde olacak şey sizin roketinizinde uzayı bükeceğinden uzaydaki değişiklik kütleçekim dalgası olacaktır. Şimdi bunu şuna benzetin. Suya atılan taş nasıl bir dalga oluşturursa bunda da böyledir. Ya da güneşin sabit olmadığını (aslında sabit değil de neyse) ve hareket ettiğini hayal edin. Bu durumda uzay devamlı olarak değişecek ve dalga oluşturacaktır. Ama bu dalga nasıl bir şey? Aslında bunu da suda ki dalgaya benzetebiliriz. Suda ki dalgada nasıl (not: resim aradım su dalgası diye saç modeli çıktı iyi mi? Anlamanız açısından dalgalanma aşağıda) normal su seviyesinde gene resimde göreceğimiz üzere üst tepe noktası ve alt çukur noktası vardır. Bunların hareketinde suda normalde hidrojen molekülleri yer değiştirir ama uzayın dalgalanmasında ise uzay gerilir ve büzüşür aslında. Benzetme yaparsak, eğer bu kütleçekim dalgaları size gelirse sizin boyunuz uzayın gerilip büzülmesinden dolayı (aşırı derecede abartıyorum burada) sizin boyunuz bir 2 metre oluyor daha sonra 1 metre oluyor sonra tekrar 2 metre oluyor ve böyle devam ediyor.

Dalgalanma

Fakat bu kütleçekimsel dalga öyle her hareket eden şeyde olmuyor. Aşırı hızlı ve kütleli objelerde oluşturuyor. Örnek verirsek ikili nötron yıldızının dönerek birbirine yaklaşması. Bu yaklaşımda her defasında daha hızlı dönerler ve kütleçekim dalgaları oluştururlar. Ya da süpernova patlamaları. Bir başkası da ve yazım için önemli bir şey olan şişme teorisi. Evrenin big bangden sonraki 10 üzeri -32 (üstü yapamadım bir türlü  ) zaman sonrası, saniyenin trilyonlarca trilyonlarca trilyonlarca küçük birimi, evren ışık hızından çok çok fazla hızlı bir şekilde genişlemiştir. Böylesine hızda bir genişleme genel göreliliğe göre kütleçekim dalgaları oluşturacaktır.

Şimdi kendi kendinize sorabilirsiniz. Ne olduğunu öğrenmişiz, ne durumlarda oluştuğunu da biliyoruz ama neden şimdi ispatlandı? Her ne kadar bunları bilsek de hepsi matematiksel denklemlerin bize sunduğu bilgilerdir. Ve bu dalgalar öyle bizim gözlemleyebileceğimiz büyüklükte değildir. Bu dalgaların büyüklüklerinin planck uzunluğuna yakın olduğu tahmin ediliyorki bu uzunluk atomun milyarlarca trilyonlarca ve aklıma gelmeyen sayıda trilyonlarca kat küçük mesafesi demektir (zaten stringler de bu yüzden keşfedilemiyor  ). Teknolojimiz böyle küçük değerleri tespit etmede yetersiz ve uzun süre de yetersiz olacak.

Kütleçekimsel dalgalanmaya aynı zamanda Ripple efekti de denir. Burada 3 boyutlu bir uzayın nasıl dalgalandığı resmediliyor.

Kütleçekim Dalgalarının Keşfi

Şimdi de belki şu soruyu soruyor olabilirsiniz. Madem bu kadar küçük değerlerde nasıl ispat edildi? Değerleri küçük olsa bile belli izler bırakabilir tıpkı deniz dalgalarının deniz kumunda bıraktığı izler gibi (bu daha çok derinliğin az olduğu yerlerde fark edilir). Burada ise iz bırakılan şey ne diyebilirsiniz. Evrenin her yerini doldurak mikrodalga kozmik fon ışımanın ta kendisi.

Eğer şişme teorisi doğru ise kütleçekim dalgalarının oluşturması gerektiğini belirtmiştik. Bu kütleçekimsel dalgalar mikrodalga kozmik fon ışımasında bir iz bırakmış olabileceğini düşünen bilim insanları bu ışımayı en ince detayına kadar inceleyecek bir teleskopla 9 yıllık bir çalışma başlattılar. Ve bu 9 yıllık emeğin sonucu nihayet ortaya çıktı. Mikrodalga kozmik fon ışımasını hepimiz biliriz. Big bang’den sonra ilk 300bin yılında elektronlar ve protonlar çok hareketliydi ve evrenin aşırı sıcağından dolayı nötronlarla bir araya gelip yüksüz atomları oluşturmuyorlardı. 300bin yıl sonra sıcaklık uygun düzeye inince yüksüz atomlar oluşabildi. Ve o anda daha önceki o karmaşada hareket edemeyen ışık (fotonlar) evrenin her yerine saçılmaya başladı. İşte bu mikrodalga kozmik fon ışıması. Işımayı inceleyen bilim insanları şuna dikkat ettiler. Evrenin bu hızlı genişlemesinden sonra oluşan kütleçekim dalgaları evrenin ilk anlarındaki o sıcak radyasyonda belli izler bırakacaktı. Yani radyasyonda belli bükülmeler dönmeler oluşacaktı. Böyle bir detaylı tespit çok zor olsa da yapıldı. Örneğini aşağıda görebilirsiniz.

Kütleçekim Dalgalarının Bıraktığı İz

Keşfin Sonuçları

Bu keşif ile öncelikle genel göreliliğin en zor denklemi ispat edilmiş oldu. Bunun dışında ise şişme teorisi artık büyük bir kesinlikle ispatlanmış oldu. Fakat çürütülmez değil elbette. Kütleçekim dalgalarını başka açıklayabilen ve şişme teorisinin diğer açıklayabildiği şeyleri de açıklayabilen bir teori ortaya sürülebilir elbet ama ben pek olası bakmıyorum.

Diğer yandan ise yinelenen evren teorisi çöktü. Açıkcası bu teori oldukça güzel gözüküyordu ama bilimde teorinin güzelliğinin bir önemi yok işte. Bu teori şişme teorisi ile üretilen evrenin her daim çöküp yeniden big bang olarak genişlediği teorisine karşı oluşturulmuştu. M teorisinden güç alarak uzayın 3 boyutlu bir zar olduğunu ve iki tane 3 boyutlu zarın trilyonlarca yılda bir çarpışarak big bangi ve aşırı hızlı şişmeyi oluşturduğunu iddia eder. Ama bu teoride kütleçekim dalgaları oluşmamaktadır. Bu yüzden de kütleçekim dalgalarının ispatı bu teoriyi çökertti. Tabi bu teoriyi oluşturan bilim insanları buna göre teoriyi geliştirirlerse durum değişebilir.

Aynı zamanda Standford Üniversitesinden Andrei Linde bu keşfin çoklu evrenler için bir kapı açtığına dair bildirisi oldu.

Kaynaklar:
Nature – Telescope captures view of gravitational waves
Space – Cosmic Inflation & Gravitational Waves: Complete Coverage of Major Discovery
Universe Today – Rumors Flying Nearly as Fast as Their Subject: Have Gravitational Waves Been Detected?
Dailygalaxy – Epic Gravitational-Wave Discovery Points to Existence of Multiple Universes

-------------------------------------------------------------------------------------

Çoklu Evrenler Test Edilebilir mi? Kabarcık Evrenler!

Big bang anını düşünün. İlk başta sadece içinde enerji (karanlık enerji, vakum enerjisi, enflansyon ya da diğer adıyla higgs alanı –bunlar astrofiziğin derin kavramlarındandır–) ile kaynayan vakum vardı. Tencerede kaynayan suda kabarcıkların oluşması gibi kabarcıklar oluştu….

Her bir kabarcık başka bir vakum alanı haline geldi fakat enerjileri daha azdı. Bu enerji kabarcıkların genişlemesine yol açtı. Bazıları diğer kabarcıkları başka kabarcıklara çarpmasına neden oldu. Bazılarının ikinci kabarcıklar oluşturması da muhtemel. Belki parçacıklar azdı ve birbirnden uzaktı belki de çok yakındı. Bu kabarcıklardan her birisi bir evren ve bizim evrenimiz de bu kabarcıklardan birisi olabilir.

Ne kadar çok belki yazdım değil mi? İşte test edilmesi imkansız ve bu yüzden bilimin tam olarak içinde olmayan ve metafizik diyebileceğimiz kabarcık çoklu evren hipotezi budur. Belki beni hayal gücümün kısıtlılığından yere vurmaya çalışacaksınız ama belkilerle gerçeğe varılmıyor. belkiler bir yerde duruyor eğer bir gün test edilebilir olur ya da ispatları ortaya çıkarsa bilime giriyor. Yoksa her belki diyene inanırsak. Neyse konumuza dönelim…

Şişme teorisi denildiği zaman vakum alanı da kaçınılmaz oluyor. Her ne kadar kütleçekim dalgaları ile ispatlanmış olsa da (tabi ki son yazılarımda sallantıda olduğunu da belirtmiştim) kabul etmeyen kesimler de mevcut. Şişme teorisi en kısa hali ile big bangden çok kısa zaman sonra evrenin muazzam hızlarda genişlemesidir. Sayılarla ifade edeceksek eğer nanometre boyutundaki bir uzay-zamanın saniyenin trilyonda trilyonda trilyonda bir kesiminde 250 milyon ışık yılına genişlemesidir. Astrofizikçiler için bir çok şeyi açıklayabilmenin tek yolu şimdilik bu gözüküyor.

Şişme teorisine ilk başta vakum alanında olan higgs alanının sebep olduğu düşünülüyor. Aslında bunu da burada belirteyim. Vakum alanını, negatif basıncını ben daha tam olarak kafamda oturtamadım. Oturtup anlatanı da göremedim. Eğer kafamda tam oturtabilirsem bir gün detaylı bir yazı yazacağım onlar hakkında. Konumuza geri dönelim şimdi. Higgs alanının sıfırdan farklı enerji seviyesinde (0 burada en düşük enerji seviyesi oluyor) negatif basınca sebep veriyor ki bu negatif basınç ters kütleçekimi etkisi oluşturuyor. Yani itici güçteki kütleçekimi. Kütle olmayan yerde kütleçekimi nasıl olur diye düşünmeyin. Negatif basınçta oluşabiliyor. Ve bu ters kütleçekimi higgs alanı 0 enerji düzeyinin de altına düşene kadar devam ediyor. İşte gerisi klasik hikayemiz. Higgs alanı eksi değerde olduğu için bizimle etkileşiyor ve bize kütle kazandırarak kendisini 0 enerji düzeyine tamamlıyor evren oluşuyor filan. Anlamadığınız yer doğal olarak olabilir kolay konular değil. Bana soru sorabilirsiniz istediğiniz vakit. Asla çekinmeyin.

Şimdi vakum alanı kavramının olması sebebini de açıkladığımıza göre neden çoklu evrenlere yol açtığını da belirtmiş oldu. Vakum alanı demek kabarcık evrenler hipotezine yol açmak demek. Fakat test edilemiyor. Bu yüzden metafizik kavramda kalıyor alsında. Ortak Çevre Fakültesinden Matthew Johnson ve takım arkadaşları burada devreye giriyorlar. Kendileri araştırmanın bu resimde neyin nerenin test edilebilir olduğunu bulmak olduğunu ifade ediyorlar. İlk amaçları ise vakum alanında iki tane kabarcık evreni olduğu gibi bilgisayarda çarpışmalarını ve sonra neler olacağını simüle etmek. Tabi burada atomlarına, yıldızlarına, galaksilerine varacak detaylı bir simüle yapmayacaklar. Hatta bunların hiç biri simülasyonda olmayacak. Sadece yer çekimi ve vakum alanında kabarcıkların oluşmasına sebep olan şeyleri kullanacaklarını ve yeterli olacağını öngörüyorlar. Zaten öbürtürlü böyle bir sümilasyona işlem ve maliyet gücünde aşırı zorlanırlardı.  8bin işlemcili süper bilgisayarda bile görülebilir evrenin simülasyonu kaç ay sürmüş.

Normalde eğer iki kabarcık evrenin çarpışması gerçekleşmiş ise ya gökyüzünde ya da mikrodalga kozmik fon ışımasında gözükeceğini düşünüyorlar ve nereye bakacaklarını bu simülasyonla bulmaya çalışacaklar. Yararsız bir çalışma olmayacağı kesin. Gelişmeleri bekleyeceğiz.

Referans ve ileri okumalar;
Matthew C. Johnson, Hiranya V. Peiris, Luis Lehner. Determining the outcome of cosmic bubble collisions in full general relativity. Physical Review D, 2012; 85 (8) DOI: 10.1103/PhysRevD.85.083516
Carroll L. Wainwright, Matthew C. Johnson, Hiranya V. Peiris, Anthony Aguirre, Luis Lehner, Steven L. Liebling. Simulating the universe(s): from cosmic bubble collisions to cosmological observables with numerical relativity. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 2014; 2014 (03): 030 DOI: 10.1088/1475-7516/2014/03/030
Carroll L. Wainwright, Matthew C. Johnson, Anthony Aguirre, Hiranya V. Peiris. Simulating the universe(s) II: phenomenology of cosmic bubble collisions in full General Relativity. submitted to arXiv, 2014 [link]
Stephen M. Feeney, Matthew C. Johnson, Jason D. McEwen, Daniel J. Mortlock, Hiranya V. Peiris. Hierarchical Bayesian detection algorithm for early-universe relics in the cosmic microwave background. Physical Review D, 2013; 88 (4) DOI: 10.1103/PhysRevD.88.043012

Kütlemiz Nereden Geliyor? Higgs’den Değil!

21 Gram….

Eğer 70 kilo iseniz 21 gram vücudunuzdaki tüm elektronların kütlesidir. Bu 21 gram tamamen Higgs mekanizmasından gelmektedir. Bunun anlamı; elektronlarınız uzay ve zamanda hareket ederken higgs alanı ile etkileşime girerler ve bu etkileşimden dolayı kütle kazanırlar. Higgs alanı elektronları yavaşlatır ve ışık hızına ulaşmasını engellerler.

Fakat sizin veya etrafınızdaki her şeyin kütlesinin büyük bir bölümü Higgs mekanizmasından gelmemektedir. Higgs mekanizması, Standart Model dediğimiz parçacık fiziğinde, elektron gibi atom altı parçacıkların kütlesini nasıl kazandıklarını ortaya koyan bir mekanizmadır. Kütle daha farklı bir yerden gelmektedir. Kütlenizin büyük bir kısmı Nötron ve Proton gibi parçacıklardan gelmektedir.

Nötron ve Proton atom altı parçacıklar değildir, kuark denilen atom altı parçacıklardan oluşmuşlardır.

Kuantum Renk Dinamiği (İngilizce: Quantum Cromer Dynamics) teorisine göre kuarklar birbiriyle Gluon denilen başka bir atom altı parçacık aracılığı ile etkileşirler. Cromer antik yunanda renk anlamına gelmektedir. Kuarklar renk denilen bir yüke sahiptirler. Bildiğimiz üç ana renk; kırmızı, mavi, yeşil. Elbette görülebilir ışıkla görülmesi için oldukça küçüktür kuarklar. Bu renkler Güçlü Nükleer Kuvvetin yükleridir. Renklerle isimlendirmemizin sebebi görülebilir ışıktaki ana renklere benzemektedir ve kuarkların birbiri ile etkileşimini anlamamıza yardımcı olur. Bir başka yazımda tetrakuarklardan bahsetmiştim.

Kurallar basit. Kuarklar var olabilmesi için renksiz veya beyaz olmalıdır. Bunu yapabilmek için iki yönteminiz vardır. Üç ana rengi bir araya getirmek ya da bir kuark ile anti-kuarkı bir araya getirmek. Şimdi ise kuarklar bir araya geldiğinde ne olduğunu anlatalım.

Bir çoğunuz belirsiz ilkesini bilmektedir. Belirsizlik ilkesi ile kuantum evreninde boş uzay diye bir şeyin olmadığını anladık. Boş uzayda aslında hiçlikten ödünç enerji alarak bir parçacık ve anti-parçacık ikilisi oluşup kısa sürede bir araya gelerek yok olurlar. Bu yok olma esnasında oluşan enerji ile ödünç aldıkları enerjiyi geri ödemiş olurlar. Kuarklar bu renk sistemi ile bir araya geldiklerinde kendi aralarında gerçekten boş uzay oluşmuş olur. Orada parçacık ve anti-parçacık ikilisinin oluşup yok olması yoktur artık. Burayı aklınızda tutun.

İşin güzel yanına gelirsek kuarklar bu renk kuralından dolayı tek başına bulunamazlar ve biz bir arada olan kuarkları asla ayıramayız. İstersek sonsuz enerjiye sahip olalım. Bunun sebebi ise kuarkları birbirinden uzaklaştırdıkça onları ayırmamız gereken enerji gitgide artacak. Bir noktaya geldiğinde verdiğimiz bu enerji kuark ve anti-kuark ikilisi oluşturmamızı sağlayacak. Bu sefer elimizde ayırmak isteyeceğimiz iki tane kuark grubu bulunacaktır. Bunu anlayabilmek için kuantum belirsizliğine dönelim. Parçacık ve anti-parçacık ikilisinin ödünç enerji alarak ortaya çıktığını söylemiştik. Verdiğimiz enerji ödünç almadan iki parçacık oluşmasını sağlar. Ya da ödünç almış parçacıkların borcunu ödeyerek özgür kalmalarını sağlamış oluruz.

Fakat kuarkların kütlesi, protonun kütlesinin sadece %1’ni oluşturmaktadır. Kuarklar higgs alanı ile olan etkileşimi de biraz kütle kazandırır ama fazla değildir. Peki geri kalan kütle nereden gelmektedir?

Cevap enerjidir. Einstein’in ünlü formülünü bilirsiniz. Kim bilmez ki! Bu formüle göre çok küçük bir kütlede çok büyük bir enerjiye sahibizdir. Fakat bu formüldeki eşitlikte biraz değişiklik yaptığınızda durum netleşir.

E=mc2
‘yi şu şekilde değiştirirsek eğer; m=E/c2; çok fazla enerjiye sahip olursak kütleye de sahip olacağımız anlamındadır. Enerji/Madde ikilemi. Bir madalyonun iki yüzü. Einstein elindeki sıcak çay ile dolu bardağın, soğuk çay ile dolu bardaktan daha faza kütleye sahip olacağını belirtmişti. Bu doğruydu çünkü sıcak çay daha çok enerjiye sahiptir.

Bu protondaki enerji; kuarklar arasındaki Güçlü Nükleer Kuvvet alanındaki yoğun enerjidir. Renk sistemi oluşurken kuarklar arasında hareket eden kütlesiz gluon parçacığı, gerçek boşluğu oluşturmak için çok fazla enerji taşımaktadır. Bu enerji de protonun asıl kütlesini oluşturmaktadır. Yani kütlenizin %99u enerjidir.

İsterseniz buradan atomun %99’u boştur bilgisini de ekleyerek aslında neyiz tartışması yapabilirsiniz ama pek faydalı görmemekteyim ve tavsiye etmemekteyim. Çünkü insan ister mikro evren olsun ister makro evren, mesafeleri gözlerinde canlandıramadığı için kendi büyüklük ölçüsüne göre değerlendirme çalışmaktadır. Bu da onu garip düşüncelere itmektedir. Yakında kuantum fiziğini, klasik fizik bakış açısıyla bakarak anlamaya çalışanlara yazdığım yazımda anlayacaksınız.

 


Giriş Sayfası - Anasayfa


 

Sayfalar: 1. 2.  3. 4.  5. 6. 7. 8. 9. 10.