Fizik Sohbetleri I - Süpersimetri mi - Sicimler mi

 

Yazıya başlamadan önce, özet olarak ana fikrin ne olduğunu vermek isterim.

Ana amaç, yeterli bilimsel eğitimi olmayan sıradan insanın, dilim döndüğünce temel bilimsel konuları anlamasına ışık tutabilmektir. Örneğin, İsviçre'de 27 Kasım 2016 tarihinde, nükleer santrallerin 2029 yılına kadar devre dışı bırakılıp kapatılmasını oylayan referandum, halkın önüne seçim yapmaları için konulduğunda eğer seçmenler yeterli ön bilgiye sahip olsalardı; nükleer santrallerin devamını isteyen bir sonucun çıkmayacağı görüşündeyim. Ne yazık ki, bilimsel yazılar, sıradan insan için karmaşık-anlaşılmaz terimler barındırdığından orta seviyeli veya sıradan yüksek eğitim almış bireylerin bu detayları anlamalarını ve yorumlamalarını olanaksız kılıyor.

 

Fizik sohbetleri ile başladığım yazı dizisini, ileri tarihlerde bilim sohbetlerini ile farklı bilimsel alanları da katarak sürdürmeyi amaçlıyorum. Neyse lafı fazla uzatmadan, fiziğe hızlı bir dalış yapalım!

 

Beş yıldır sıkışıp kaldığımız yerden bir adım öteye gidemedik. Higgs bozonun keşfi, daha doğrusu kanıtlanmasının üzerinden epey zaman geçti. Herkes bir fikir üretiyor. Ama çoğu ne yazık ki uçuk kaçık hipotezlerden öteye gidemiyor. Çeşitli teleskoplarla daha fazla ayrıntı ararken, bir yandan da Cern'nin vereceği mucizevi açıklamayı bekler hale geldik.

 

Fizik dünyasında halen tartışılırken; şahsen, kara delik hipotezini çoktan çöpe attım. Onlarca yıldır kafa ütüleyen ve birçok fizikçinin bir formül ifadesi bulmaya çalıştığı hipotezin dayandığı ana fikir; sözde çok büyük kütleli III. Jenerasyon yıldızların yakıtlarını tüketmeleri sonucu kendi üzerlerine çökmeleri ile devasa kütlenin elma büyüklüğündeki bir hacme sıkışarak korkunç çekim gücüne sahip yaratıklara dönüşmesidir. Işığın bile kaçamadığı inanılmaz bir çekim gücü. Böylece diğer gök cisimleri ve yıldızlar, bu çekim gücüne karşı koyamayıp etrafında dönmeye başladılar. Galaksiler ve küme galaksiler oluşturdular. Hiçbir zaman gözlemlenememiş tam bir İskandinav çocuk masalı gibi.

 

Derken, karanlık madde ve kara enerji fikirleri ile tanıştık. Karanlık enerjinin veya Saf enerjinin fizik bilimiyle bağlantısını açıklamak nispeten daha kolayken; karanlık maddeyi açıklamakta daha fazla zorlandık. Fizikte bir şeye karanlık tanımlaması yapılıyorsa; bilin ki bir takım hesaplamalar yapıyoruz ama biz de bilmiyoruz demektir!

 

Karanlık maddeyi, galaksilerin çarpışması sırasında gözlemledik. Arada bulunan bir şey çarpışmaya engel oluyordu. Gökyüzündeki yıldızları izlerken, ışıklarının açılı olarak bize ulaştığını fark ettik. Demek ki önlerinde göremediğimiz bir şey vardı. Karanlık bir şey ve arkasındaki yıldızdan gelen ışığı eğilip bize yönlendiren bir şey. Elbette fiziksel tanımlamaları ve astrofizik çalışmalarındaki anlatımları bu kadar basit değil. Anlaşılması için yalınlaştırarak vermeye çabalıyorum. Bir nevi, fizik dilini gündelik ana dilimize tercüme etmeye çabalıyorum.

 

Karanlık enerji ise, farklı bir bilinmezlik. Bildiğimiz evrenin artan bir hızla genişlediğini gözlemledik. Hesaplarımızla uyuşmayan bir şey vardı. Durduk yerde hiç bir şeyin hızlanmayacağını elbette biliyoruz. Bu sebeple, bu genişleme artışına neden olan ve evrenin toplam kütlesinden ve kuvvetinden çok daha güçlü bir şey olmak zorundaydı. Adına karanlık enerji dedik.

 

Derken, maddeyi bir arada tutan şey nedir sorusunun bilinmezliklerle dolu yanıtına ulaştık. Higgs bozonu. Kuantum evreninde planck uzunda neler oluyordu? ?P = G~ c 3 1/2 ? 1.6 × 10-33 cm.

Fakat H bozonu garip davranan bir muammaydı. Her partikülün bir spini (dönme davranışı) varken, bu şahsiyet dönmüyordu. Donmuş halde kuantum kumaşı üzerindeki bir H bozon denizi gibi evreni kaplamış görünüyor ve madde ile etkileşime girmeyi reddediyordu. Görünüşe göre, maddeye kütlesini veren oydu ama nasıl? Ve düşündük! O halde bir ikizi olmalıydı. Süpersimetri dedik adına. Aradık bulamadık. Tıpkı evrenin başlangıcında madde ile aynı miktarda var olduğunu varsaydığımız anti-madde gibi bir yerlere mi sıçramış ya da kaçmıştı. Çünkü fizikteki en temel bilinen, var olan hiçbir şeyin yok olmayacağıdır. Ya bir yere saklanmıştır "saklambaç oynuyordur" ya da kaçmıştır! Eğer kaçtıysa, nereye kaçmış olabilir?

 

İşte bu noktada süpersimetri muhteşem çözümüyle karşımıza çıkar. O halde paralel evrenler olmalıdır. Örneğin pozitif bir evren varsa, negatif bir evren daha olmalıdır. Anti-maddeler işte o anti-madde evrenine kaçmıştır...? Merak etmeyin, biz de bilmiyoruz! Çünkü bu hafta içinde Hollandalı fizikçilerden Erik Verlinde, güzel bir çıkışla beni biraz olsun umutlandırdı. Der ki "karanlık madde diye bir şey yoktur. Gözlemlediğimiz şey, çekimsel kuvvetin karanlık enerji ile etkileşimi sonucu oluşan bir illüzyondan başka bir şey değildir" Bu açıklamanın dayandığı net bir kanıt yok. Fakat bende umuda neden olmasının başlıca nedeni; açıklamanın tam aksine eğer gerçekten böyleyse, eğer kanıtlanabilirse bu durumun sicim kuramına doğru kaymaya neden olma ihtimalidir. Daha çok kişinin kafa yorması demek; daha fazla çalışmanın yapılacağı ve daha fazla sonuca ulaşma olasılığının artması demektir. Rµ? - 1 2 R?µ? = 8?Tµ? .

 

Her ne kadar deneysel olarak kanıtlanması imkansız olsa da, şahsen string teori olarak adlandırılan, sicim kuramına daha fazla kafayı takmış durumdayım. Kötü olan ise, neredeyse dünyadaki diğer tüm fizikle uğraşan insanların, kanıtlanamaz olduğunu ön görmeleri nedeniyle bu teoriyi terk etmiş olmalarıdır. Sanırım ben biraz inatçıyım. Öyle zırt diye hemen bir kenara atamıyorum. Çocukluğumdan beri zürafalı donumu giyme konusunda oldukça azimliyimdir. Sicim kuramını biraz daha kazıdıktan sonra muhtemelen yaşam sürem içinde tamamlayamayacağımdan doğal yöntemle bırakmış olacağım.

 

Sicim kuramı. Sicim kuramı. Abi sicim kuramı var mı bilmem ama şu köşeyi dönünce sicim eczanesi var; o olur mu?

 

Bu kuramın en yalın anlatımı sanırım genel kabul görmüş örneğidir. Sokağın başındaki elektrik direğinden diğer direğe uzanan bir hat hayal edin. Bu kablonun bizim için boyutsal bir özelliği yoktur. Yani bize göre üç boyutlu bir cisim değildir. Tel işte. kağıt üzerine bir çizgi ile ifade edebiliriz. Tek boyutlu bir şey. Halbuki onun üzerinden gezinen karınca için üç boyutlu bir otobandır. Hem de ne otoban. Üstünde, yanında, altında gidilebilecek üç boyutlu çok kanallı bir otoban.

 

Görmediğimiz küçük dünyanın en küçük biriminde tek boyutlu sicimlerin titreşerek çok boyutlu partiküller (parçacıklar) oluşturduğunu hayal edin. Titreşmelerinin nedeni aslında her birinin bir enerji olması veya enerjinin en küçük boyutunu temsil etmeleridir (planck uzunluğu kadar). Bu minik arkadaşlar birleşe titreşe daha büyük parçacıkları oluştururlar. Daha büyük parçacıklar titreşe birleşe daha da büyüklerini meydana getirirler. Bu döngü cisimden, gezegenlere ve oradan yıldızlara ve galaksilere kadar uzanır. Elbette kanıtlanamadığı sürece kızılderili ya da Dede Korkut masalından öte bir şey olamıyor. Fakat ve ne yazık ki planck boyutunda bir deneyi henüz tasarlayamıyoruz. En azından bu yüzyılda değil!

 

Neyse konuşacak çok şey var.

Yine bir ara sohbet etmek üzere,

sevgiyle ve bilimle kalın.

 

 

Sözlük

Hipotez : Deneylerle henüz yeterli derecede doğrulanmamış,ancak doğrulanacağı umulan teorik düşünce, varsayım, faraziye.

Teori : Kuram, nazariye. Henüz bilimsel deneylerle kesinliğe ulaşmamış ancak ulaşacağı öngörülen ve test edilebilir kuramdır. Matematiksel olarak bir tutarlığa sahip haldedir. Hipotez ile Teori arasındaki temel fark; matematiksel olarak tanımlanıp, açıklanabilmiş olmasına bağlıdır. Hipotez, daha çok düşünsel - mantıksal seviyededir. Tartışmanın başındadır. Tutarlı matematiksel bir ifade halini henüz almamıştır.

Planck Uzunluğu : Çok çok küçük bir uzunluk değerini ifade eder. Atom, kabaca proton,nötron ve elektronlardan meydana gelir. Atomu oluşturan daha küçük parçası bir protonun çapının  10-20 katıdır. Diğer bir deyişle öyle küçük, öyle küçük bir uzunluktur ki; arasından ışık bile sızmaz diye tarif edelim. Genelde fizikte planck ifadeleri, evrendeki en küçük değerleri ifade etmek için kullanılır. Anlamı ise şudur : Eğer en küçük değerde bir teori çalışıyorsa, her durumda işe yarar, çalışır demektir.

Kuantum fiziği : Fiziğin enerji, kuvvet ve en küçük parçacıklar alanında araştırma yapan, çalışan dalıdır. Örneğin atomlar, ışık, maddenin yapısı vs.