Fizik, Astrofizik gibi konularla ilgili yazılarım.

Büyük Patlamadan Önce Ne Vardı?

Bu soruyu cevaplama isteğim eski Soru-Cevap sayfamda sorulmasından kaynaklanıyor. Orada sorulan her soruyu sırasıyla, zamanla burada daha detaylı bir şekilde ele alarak yazmayı planlıyorum.Böylece insanların merak ettiği şeyleri cevaplandırmış olacağım hem de bilgi vermeye devam edeceğim. Tabi canımın istediği şeyleri de yazmaya devam edeceğim.

Yalnız şunu belirtmek istiyorum. Büyük patlamadan önce ne vardı diye merak ediyorsunuz ama büyük patlama anını biliyor musunuz peki? Biliyorum demeyin çünkü dünyada hiç kimse bilmiyor ne olduğunu. O anı bilmeden öncesini merak etmek de ilginç aslında.

Sorunun en basit yanıtı. Büyük patlamadan önce ne olduğu bilinmiyor. Tahminler var. Ama şu an büyük patlama anını bile bilemezken, öncesinde bir şey var mıydı?, varsa ne vardı? sorularını cevaplama şansımız yok. Yavaş yavaş ilerleyerek anlatacağım… Ama bunlardan lütfen bir sonuç çıkarmayın ya da yeni çağ dinleri oluşturmayın rica ediyorum :)

buyuk-patlamaÖncelikle, şu anki evrenimizin başlangıcı büyük patlama. Bizim evrenimizin daha öncesinde ne vardı sorusu aslında anlamsız bir soru. Neden? Bizim bildiğimiz evrende zaman boyutu vardır. Uzamsal 3 boyut ve bir adet zaman boyutu büyük patlama esnasında oluştu. Yani zamansal olarak büyük patlamadan öncesi olamaz. Bundan dolayı öncesini sormak mantıksızdır. Aynı zamanda eğer bizim hiç bir şekilde anlayamayacağımız başka bir yapı veya bir şey varsa zaman olmadığı bir şekilde, bu şey bizim evrenimiz olmayacağı için gene soru anlamsızlaşır ve cevap verilmesi imkansızlaşır. Çünkü bizim algılarımız 3 uzamsal boyut ve bir zaman boyutuna göre evrimleştiği için istesek de algılayabileceğimiz bir yapı olmayacaktır. Ama ileride gelişen teknoloji ve matematik ile dolaylı yollardan keşfetme şansımız olabilir.

Şimdi diğer seçeneklere gelelim. Sonsuz genişleme modeli. Bu aynı zamanda çoklu evrenler hipotezini oluşturan model. Bu model, büyük patlamadan hemen önce inflation genişlemesinin gerçekleştiği bir hipotez olan inflation genişlemesini kaynak olarak ilerler. Inflation genişlemesi büyük patlamadan hemen önce saniyenin bir çok kez milyarlarca kez birinde evrenin nanometre boyutundan 250 milyon ışık yılı mesafesine genişlemesidir. Inflation alanı denen bir alanın yüksek enerji seviyesi denen bir durumdan düşük seviyeye düşmesi esnasında ortaya çıkan enerjinin böyle muazzam bir genişlemeye sebep olduğu daha sonra normal itici özelliğini yitirerek büyük patlamadan sonrasında oluşan parçacıkların temeli olduğu düşünülüyor. Sonsuz genişleme modelinde inflation alanı sonsuza dek genişliyor ve bu alanın bazı bölgelerinde enerji deşarj olduğunda evren, evrenler oluşuyor. Buna göre ilerlersek büyük patlama öncesinde inflation alanı vardır. Ve hemen şu soru gelir; ondan öncesinde ne vardı? Aslında bu soruların şu an bilimsel olmadığını, kendi içinde paradoks oluşturduğunu hemen anlayabiliriz. Tıpkı evren neyin içinde genişliyor sorusu gibi.

stella neutroni collissione oroBaşka bir hipotezde ise büyük patlamanın iki evrenin sınırlarının çarpışması sonucu oluştuğunu söyler. Kozmik mikrodalga fon ışımasında da bu izin olduğunu belirtir. Ama yukarıdaki hipotez gibi bu da ispatlanması oldukça güç. Bu hipoteze göre büyük patlamadan öncesinde bir şey var diyemeyiz. Çünkü hiçlikteki evrenlerin çarpışması ile yoğunlaşan enerji evreni oluşturmuştur. Ancak hiçlikteki diğer evrenlerden söz edilebilir.

İlginç bir hipotez vardır. Evrenin 4 boyutlu bir kara deliğin 3 boyutlu olay ufku olduğunu söyler. Bununla ilgili daha önce bir yazı (Evrenin Nasıl Var Olduğuna Dair Yeni Bir Teori) yazmıştım. Bu hipoteze göre de daha öncesinde kara deliğe dönüşen ve çökmekte olan bir 4 boyutlu bir yıldız ve onun bulunduğu bir evren vardı.

Anlaşıldığı üzere ihtimaller çok ama kesin cevap yok. Hatta belki büyük patlama teorisi çökertilir belli mi olur?

Kütleçekim Dalgalarının Keşfi Yalan Oldu

2014 senesinde çok büyük bir olay yaşandı. Einstein’ın Genel Görelilik teorisinin öngördüğü kütleçekim dalgalarının keşfedildiği duyrulmuştu. Bu aynı zamanda big bang genişlemesinden hemen sonra kısa süreli ve ışıktan hızlı kozmik genişlemeninde kanıtı olmuş oluyordu. Fakat bu yazımda da belirttiğim üzere (Higgs Bozonu Evreni Yoketmiş Olmalıydı – Kütleçekimsel Dalgalarının Keşfinde Sallantılar) bazı şüpheler oluşmuştu ve eleştiriler gelmişti. Yani keşif bir sallantı içerisindeydi. En sonunda da bu eleştirilerin haklı olduğu anlaşıldı.

planck-view-bicep2-field

Bu fotoğrafta ESO ( Avrupa Uzay Ajansı) Planck Uzay Teleskobu uydusunun, Antartika Biceps-2 teleskobunun görüntülediği alan ile aynı yeri göstermektedir. Planck görüntülerinde kanıtın aslında yıldızlararası tozdan kaynaklandığı tespit edilmiştir.
Fotoğraf: ESA/Planck Collaboration. Acknowledgment: M.-A. Miville-Deschênes, CNRS – Institut d’Astrophysique Spatiale, Université Paris-XI, Orsay, France

Kütleçekim dalgaları ile kozmik genişlemenin bağlantısını açıklayıp keşfin nasıl ortaya çıktığını hatırlatayım tekrar. Big bang genişlemesinden hemen sonra kısa süreli ama ışıktan çok çok hızlı bir genişleme olan kozmik genişlemenin olduğuna dair hipotez vardır. Bu genişleme eğer gerçekten olduysa kütleçekim dalgalarına sebep olacak ve bu kütleçekim dalgaları Kozmik Mikrodalga Fon Işımasında B-Mode denilen bir görüntüde kıvrılmalar ile tespit edilmesi gerekmektedir. Bu fon ışımasını iki ayrı teleskop bir süredir gözlemlemekteydi. İlki Planck Uzay Teleskobu ve ikincisi ise Antartika’da bulunan Biceps2 gözlem teleskobu. Mart ayında kütleçekim dalgalarının keşfi duyurulduğunda Planck teleskobu henüz gözlemlerini bitirmiş ama incelenmesi ve sonuçlandırılması bitmemişti.

Mart ayındaki bu keşfin açıklamasından hemen kısa süre sonra eleştiriler gelmişti. Fon ışımasındaki B-Mode görüntüsündeki kıvrılmaların Samanyolu Galaksisi’ndeki yıldızlararsı toz bulutunun sebep olabileceğiydi bu eleştiri. Bunu test edebilmek için Planck teleskobunun görüntülerinin işlenmesi beklendi. Ve beklenen sonuç geldi.

ESO (Avrupa Uzay Ajansı) Planck Teleskobu bilim insanları işlemlerin bittiğini ve B-Mode görüntüsündeki kıvrılmaların yıldızlararası tozdan kaynaklandığını belirttiler. Planck teleskobu daha büyük bir görüntüyü elde etmesi ile beraber bu görüntü, Antartika Biceps-2 Teleskobu’nun görüntülediği alanı da içermekteydi.

Ama bu demek değil ki kütleçekim dalgaları yok, kozmik genişleme çökertildi. Sadece halen ispatı keşfedilememiş oldu. Sonuçta çok zor tespit edilen fon ışımasının toplam ışığının sadece yüzde bir kaçını oluşturan bir bölümde kıvrılmalar aramak kolay değil. Özellikle bu ışımayı etkileyen yıldızlararası tozlar işin içindeyken.

Şimdilik şu yazılarım geçersiz olmaktadır. İleride tamamen çökmüş ya da doğru olmuş olabilir. Zaman gösterecek.

Kaynaklar:

Evidence for Cosmic Inflation Theory Bites the (Space) Dust
So, About That Huge Discovery Last Year About the Young Universe…
Evidence mounts for quantum criticality theory
BICEP2 Gravitational Wave ‘Discovery’ Deflates
Planck: gravitational waves remain elusive

GÖZLEMCİ ÇERÇEVESİ ve IŞIK HIZI

E = mc² formülünü ortaya çıkarma/kanıtlama yolunda ikinci aşamaya geçiyoruz. En son yayımlayacağım E=mc² ispat metni hariç bu ve gelecek metinler MOMENTUM metninde ki gibi matematiksel olmayacak fakat beyninizi yine de yormanız gerekecek. E ne de olsa Einstein’in ünlü formülünün yolunu takip ediyoruz ve müsâde edin ki bu yol birazıcık zahmetli olsun değil mi, adam onyıllarını vermiş bu formülleri bulabilmek için Mükafat olarak metinlerimi ‘can kulağıyla dinlediğiniz’de ve tam olarak anladığınızda hareket eden cisimlerin zamanlarının neden yavaşladığını dahi tam anlamıyla anlayacaksınız.

Read more

Momentum

E = mc² denklemini göstermeden önce bir iki fiziksel konuya değinmekte fayda var hazırlık olarak Hem biraz fizik dünyasına göz atmak ilginç olabilir dimi.

Gerçi hesap sadece matematiksel olarak anlaşılabilineceği için momentum kavramını illa ki anlamanıza gerek yok. Fakat denklem zincirini momentum ile açacağımız için momentumun ne olduğunu da kısaca öğrenmekte fayda görüyorum.

Read more

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. (Higgs Bozonu Higgs Alanı Nedir?)

kütlenin kaynağıFakat 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.

kuarklarKuantum 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. (Cern’de Tetrakuark’ların Keşfi ve Quark Yıldızları)

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.stella neutroni collissione oroBir 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.

protonun kütlesiFakat 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 emc2yinyangyaptığınızda 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.

Profesör Andrea Morello ile Etrafınızdaki Kuantum // Kuantum Dolanıklığı

Bu yazımda ben pek bir şey anlatmayacağımı düşünüyordum ama videodan sonra siz izledikten sonra kafanızda oluşabilecek soru işaretlerini tahmin edebildiğim için açıklamaya girişeceğim. Tavsiyem videoyu izledikten sonra yazdıklarımı okuyun.

Alt yazısını oluşturduğum videoda Profesör Andrea Morello klasik fizik bağıntısı ile Kuantum Dolanıklığı’nın arasındaki farkı gösteren Bell Eşitsizliğini ve Kuantum Dolanıklığı’nı anlatıyor.

Altyazıyı açmak için, tam ekran yap gibi düğmelerin olduğu yerde altyazı düğmesi de bulunmaktadır. O düğmeye basarak altyazıyı açabilirsiniz.

Read more