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

Bir önceki yazımda (Kütleçekim Dalgalarının Keşfi ve Sonuçları) kütleçekim dalgalarının ne olduğu, nasıl ortaya çıktığı, keşfi ve sonuçlarını açıklamıştım. Fakat sonuçları hakkında anlatmayı unuttuğum bir şey olduğunu farkettim ve bu yazıyı yazma kararı aldım. Hazırken higgs alanı ve şişme teorisinin arasındaki bağıntıyı da burada anlatmış olacağım.

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 büyük patlama anından 10^-32 saniye sonra ışıktan bile çok çok hızlı bir şekilde inanılmaz büyüklüklere genişlemesidir. Bunu biraz daha detaya inerek açıklamak gerekiyor.

Kısaca Big Bang

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. Higgs bozonu ve alanı hakkındaki yazıma ise buradan (Higgs Bozonu Higgs Alanı Nedir?) ulaşabilirsiniz. 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. Bunun için de bu yazımı (Kuantum mekaniği ve İzafiyet Teorisinin Bir Araya Gelememe Problemi)okuyabilirsiniz.

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. Büyük patlama 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 büyük patlamalar 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 büyük patlamalar 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.”

Orjinal makaleye de buradan ulaşabilirsiniz.