Uzay Penceresinden - Prof.Dr.Halil KIRBIYIK - E. ODTÜ Dekanı
Köşe Yazarı
Uzay Penceresinden - Prof.Dr.Halil KIRBIYIK - E. ODTÜ Dekanı
 

EVREN BİLİM -8

Gözlemlerimiz bugünkü evrenin sıfır uzay ve zamanda büyük bir patlamayla oluştuğunu gösteriyor. Bunları önceki yazılarımızda tartıştık. Patlamanın ilk etapta şişme olarak cereyan ettiğini ve inanılmaz derecede kısa bir zaman içinde yarıçapını yaklaşık 1050 kat artırdığından söz ettik.(şişme- inflation teorisi). Enerji dalgalanmalarından veya titreşimlerinden bahsettik. Higgs alanı ve bosonundan bahsederek atom altı parçacıkların madde kazanımın nasıl olduğunu açıkladık. Bu aşamanın arkasından normal Büyük patlama evreni yaşama geçiyor.  Bundan sonrasındaki evrimi anlatmaya geçmeden önce meşhur İngiliz astrofizikçi Stephen William Hawking (1942-2018)’in “Zamanın Kısa Bir Hikayesi” adlı kitabından başlangıç ile ilgili bir bölümü aktarmak isterim. “Uzay ve zamanın sınırı olmayan kapalı bir yüzey oluşturması fikri, aynı zamanda Tanrının evrenle ilgili işlerdeki rolü için derin imalar taşır. Bilimsel kuramların olayları tanımlamadaki başarısıyla, birçok kimse Tanrının, evrenin bir dizi yasalara göre evrimleşmesine müsaade ettiğine ve evrenin bu yasaları ihlaline karışmadığına inanır. Bununla beraber, yasalar bize evrenin başlangıçta neye benzemesi gerektiğini söylemez; saati kurmak ve nasıl başlayacağını seçmek hala Tanrının işidir. Evrenin başlangıcı olduğu sürece, bir yaratıcısının var olduğunu varsayabiliriz. Fakat eğer evren tamamen kendi içine kapalı, sınırı veya kenarı olmayan bir şeyse ne başlangıcı ne de sonu olacaktı: Basitçe olacaktı. O zaman yaratıcıya gerek olur muydu?”. Artık normal Büyük Patlama evrenini konuşuyoruz. Evren genişlemeye başlıyor. Hem de ivmeli, hızını artırarak genişliyor. Genişlemeyi kontrol eden kuvvet evrenin içindeki mevcut maddeden kaynaklı çekimsel kuvvettir. Kuvvetin büyüklüğüne göre genişleme frenlenecektir. Ancak henüz evrenin içindeki madde miktarının tamamını bilemiyoruz veya göremiyoruz. Bu verilerle matematiksel çözümler evrenin geleceğine dair üç ihtimali işaret etmektedir. Olası üç ihtimal; Evren sonsuza kadar genişlemeyi sürdürecek ve ne anlama geliyorsa sonsuzda duracak. Evrenin genişlemesi sonsuzda da durmayacak ve genişlemesini sürdürecek. Üçüncü olasılıkta ise genişlemenin belli bir yarıçapa (büyüklüğe) kadar sürmesi; sonrasında maddesel çekimin frenlemesiyle genişlemenin durması ve hareketin tersine dönmesi şeklinde olacaktır. Bu noktada, ilk patlamadan kaynaklı genişleme duracak ve büyük çöküntü başlayacaktır. Belki tekrar başa dönecek ve yeni bir patlamayla evren kendini tekrarlayacaktır. Ancak evren bunu kaç kez tekrarlayabilir; bu tekrara veya tekrarlara dayanabilir mi? Buna salınım yapan model diyoruz. Bugünkü gözlem ve bilgilerimizle her üç olasılığın da ihtimal dahilinde olduğunu söyleyebiliriz. A. Einstein her üç olasılığın da aynı derecede geçerli olduğunu belirtmiştir. Görüldüğü gibi evrenin geleceğini esas itibariyle içindeki görünen ve şimdilik görülemeyen ve belki de hiçbir zaman görülemeyecek olan madde miktarı belirleyecektir. Bu hususu anlamamıza yardımcı olması bakımından genişleme esnasında madde ve ışınım etkileşmeleri ve gözlemlerimizde başlangıç noktasına ne kadar yaklaşabildiğimizi inceleyeceğiz. Çevremizdeki maddi evrenin, örneğin periyodik tablodaki elementlerin ne zaman ve nasıl oluştuğunu bundan sonraki yazılarımızda anlatmaya çalışacağız.                 Yazımızı, büyük fizikçimiz Feza Gürsey’in                 “ Bir avuç insan, eski dervişler misali, tabiatın sınırlarında dolaşır dururlar” cümlesi ve şair Muhyiddin Abdal’ın dörtlüğü ile bitirelim:                 “Muhyiddinem dervişem                 Hak yoluna girmişem                 Onsekiz bin alemi                 Bir zerrede görmüşem”. Bir sonraki yazımızda görüşmek üzere.                       Tanrı Parçacığı Büyük Patlamanın başlangıcı Önceki yazılarımızda bugünkü evrenin büyük bir patlamayla başladığını gösteren gözlemsel verilerden söz etmiştik. Boşluk enerjisi ile başlayan ve çok kısa zamanda büyük bir şişme göstererek genişlemeye başlayan evren 1050 kat büyüme gösterir ve normal genişleme veya normal Büyük Patlama evreni ondan sonra başlar. Büyük Patlamanın hemen sonrasında atomaltı parçacıkların kütlesi yoktu. Bu evrede parçacıklar nasıl kütle kazanmıştır sorusuna cevap arayacağız. Yukarda bahsettiğimiz müthiş ve ani genişleme (şişme) sonrasında evrenin sıcaklığı hızla düşer. Sıcaklık kritik bir değere düştüğünde görünmeyen bir kuvvet alanı veya Higgs alanı ortaya çıkıyor. Higgs alanı “Higgs bosonu” adı verilen bir parçacıkla varlık gösterir.  Atom altı parçacıkların kütle kazanma sürecinin Higgs bosonu yoluyla olduğu bilinmektedir; enerji kütleye dönüşüyor. Maddesel parçacıklar yaratılıyor. Bu nedenle Higgs bosonuna “Tanrı Parçacığı” ismi de yakıştırılmıştır. Söz edilen fiziksel süreci ve kuramı İngiliz fizikçi Peter Higgs ve arkadaşları 1964’te ortaya atmıştır. Bu kurama göre başlangıçta sıfır olan Higgs alanı, ani ve hızlı genişleme sonucu büyük soğumanın ardından güçlendi ve alan ile etkileşen parçacıklar kütle kazanmaya başladı. Parçacık, Higgs alanı ile ne kadar uzun etkileşmeye girdiyse kütlesi o derece büyük oldu. Hiç etkileşmeye girmeyen parçacıklar ise kütlesiz kaldı (örneğin ışık parçacığı, foton gibi). Önerilen alanın ve parçacığın varlığı deneysel olarak gösterilebilirse Büyük Patlama başlangıcı açıklığa kavuşacaktır. Peter Higgs ve arkadaşları bu kuramsal önerileri için 2013 yılı Nobel Ödülüne layık görülmüştür. Higgs alanı içinde bir parçacığın kütle kazanma sürecini hayal etmeyi, bir topun esnek ve yapışkan bir ortamda yuvarlanarak ilerleyişini ve kütlesel büyümesine benzetebiliriz. Etkileşme ne kadar güçlü olursa top yuvarlanarak o derece büyüyecek ve kütlesi daha büyük olacaktır (kartopunu yuvarlayarak büyütmeye benzetebiliriz). Top esnek ortamla hiç etkileşmez, yani yapışma olmaz ise parçacığın kütle kazanması mümkün olmayacaktır.  Higgs bosonunun varlığı deneysel olarak ispatlanırsa bilimsel bir gerçeklik olduğu da gösterilmiş olacaktır cümlesini yukarda kurmuştuk. Nihayet, böyle bir deney girişimi, 2012 yılında CERN (European Organization for Nuclear Research)( Cenevre-İsviçre) Laboratuvarı Büyük Hadron Çarpıştırıcısında (LHC) başlatıldı ve söz edilen parçacığın varlığı deneysel olarak teyit edildi. LHC laboratuvarı yerin 100 m altında ve hemen hemen mutlak sıfır sıcaklıkta ( -271.3 0C) deneye ev sahipliği yapmaktadır. Deneyde 200000 milyar proton,  27 km’lik dairesel bir yolda saniyede 11 000 tur yapmaktadır. Bu nedenle çok düşük sıcaklık gerekiyor. Deney sonrası erken evrendeki gelişmelerin açıklanmasında Higgs kuramının doğruluğu ispatlanmış oldu. Ancak bilimsel bakımdan deneyin her zaman tekrar edilebilmesi gerekir. Şimdilik deneyin tekrarı henüz yapılmamıştır. 21 yy’da deneyin tekrarlanması beklenmekte ve böylece evrende var olan maddesel parçacıkların kütlesini başlangıçta, tekil noktada, nasıl edindiği bilimsel olarak ortaya konmuş olacaktır. Başka bir deyişle madde nasıl yaratılmıştır sorusu cevap bulacaktır. Temel parçacıkların (proton, nötron gibi) ve ışık parçacığı fotonun oluşmasından sonra, sıcaklığın 10¹² (bir trilyon) Kelvin olduğu evrede fizik çok iyi bilinmekte ve süreçler takip edilebilmektedir. Bu noktadan sonra, gözlediğimiz bugünkü evreni fiziksel olarak çok iyi oluşturabiliyor ve açıklayabiliyoruz. Gelecek yazılarımızda evrim işlenecek ve bugüne nasıl gelindiği tartışılacaktır.        
Ekleme Tarihi: 20 Ocak 2026 -Salı

EVREN BİLİM -8

Gözlemlerimiz bugünkü evrenin sıfır uzay ve zamanda büyük bir patlamayla oluştuğunu gösteriyor. Bunları önceki yazılarımızda tartıştık. Patlamanın ilk etapta şişme olarak cereyan ettiğini ve inanılmaz derecede kısa bir zaman içinde yarıçapını yaklaşık 1050 kat artırdığından söz ettik.(şişme- inflation teorisi). Enerji dalgalanmalarından veya titreşimlerinden bahsettik. Higgs alanı ve bosonundan bahsederek atom altı parçacıkların madde kazanımın nasıl olduğunu açıkladık. Bu aşamanın arkasından normal Büyük patlama evreni yaşama geçiyor.

 Bundan sonrasındaki evrimi anlatmaya geçmeden önce meşhur İngiliz astrofizikçi Stephen William Hawking (1942-2018)’in “Zamanın Kısa Bir Hikayesi” adlı kitabından başlangıç ile ilgili bir bölümü aktarmak isterim.

Uzay ve zamanın sınırı olmayan kapalı bir yüzey oluşturması fikri, aynı zamanda Tanrının evrenle ilgili işlerdeki rolü için derin imalar taşır. Bilimsel kuramların olayları tanımlamadaki başarısıyla, birçok kimse Tanrının, evrenin bir dizi yasalara göre evrimleşmesine müsaade ettiğine ve evrenin bu yasaları ihlaline karışmadığına inanır. Bununla beraber, yasalar bize evrenin başlangıçta neye benzemesi gerektiğini söylemez; saati kurmak ve nasıl başlayacağını seçmek hala Tanrının işidir. Evrenin başlangıcı olduğu sürece, bir yaratıcısının var olduğunu varsayabiliriz. Fakat eğer evren tamamen kendi içine kapalı, sınırı veya kenarı olmayan bir şeyse ne başlangıcı ne de sonu olacaktı: Basitçe olacaktı. O zaman yaratıcıya gerek olur muydu?”.

Artık normal Büyük Patlama evrenini konuşuyoruz. Evren genişlemeye başlıyor. Hem de ivmeli, hızını artırarak genişliyor. Genişlemeyi kontrol eden kuvvet evrenin içindeki mevcut maddeden kaynaklı çekimsel kuvvettir. Kuvvetin büyüklüğüne göre genişleme frenlenecektir. Ancak henüz evrenin içindeki madde miktarının tamamını bilemiyoruz veya göremiyoruz.

Bu verilerle matematiksel çözümler evrenin geleceğine dair üç ihtimali işaret etmektedir. Olası üç ihtimal;

  1. Evren sonsuza kadar genişlemeyi sürdürecek ve ne anlama geliyorsa sonsuzda duracak.
  2. Evrenin genişlemesi sonsuzda da durmayacak ve genişlemesini sürdürecek.
  3. Üçüncü olasılıkta ise genişlemenin belli bir yarıçapa (büyüklüğe) kadar sürmesi; sonrasında maddesel çekimin frenlemesiyle genişlemenin durması ve hareketin tersine dönmesi şeklinde olacaktır. Bu noktada, ilk patlamadan kaynaklı genişleme duracak ve büyük çöküntü başlayacaktır. Belki tekrar başa dönecek ve yeni bir patlamayla evren kendini tekrarlayacaktır. Ancak evren bunu kaç kez tekrarlayabilir; bu tekrara veya tekrarlara dayanabilir mi? Buna salınım yapan model diyoruz.

Bugünkü gözlem ve bilgilerimizle her üç olasılığın da ihtimal dahilinde olduğunu söyleyebiliriz. A. Einstein her üç olasılığın da aynı derecede geçerli olduğunu belirtmiştir. Görüldüğü gibi evrenin geleceğini esas itibariyle içindeki görünen ve şimdilik görülemeyen ve belki de hiçbir zaman görülemeyecek olan madde miktarı belirleyecektir. Bu hususu anlamamıza yardımcı olması bakımından genişleme esnasında madde ve ışınım etkileşmeleri ve gözlemlerimizde başlangıç noktasına ne kadar yaklaşabildiğimizi inceleyeceğiz. Çevremizdeki maddi evrenin, örneğin periyodik tablodaki elementlerin ne zaman ve nasıl oluştuğunu bundan sonraki yazılarımızda anlatmaya çalışacağız.

                Yazımızı, büyük fizikçimiz Feza Gürsey’in                 “ Bir avuç insan, eski dervişler misali, tabiatın sınırlarında dolaşır dururlar” cümlesi ve şair Muhyiddin Abdal’ın dörtlüğü ile bitirelim:

                “Muhyiddinem dervişem

                Hak yoluna girmişem

                Onsekiz bin alemi

                Bir zerrede görmüşem”.

Bir sonraki yazımızda görüşmek üzere.

               

 

 

 

Tanrı Parçacığı

Büyük Patlamanın başlangıcı

Önceki yazılarımızda bugünkü evrenin büyük bir patlamayla başladığını gösteren gözlemsel verilerden söz etmiştik. Boşluk enerjisi ile başlayan ve çok kısa zamanda büyük bir şişme göstererek genişlemeye başlayan evren 1050 kat büyüme gösterir ve normal genişleme veya normal Büyük Patlama evreni ondan sonra başlar.

Büyük Patlamanın hemen sonrasında atomaltı parçacıkların kütlesi yoktu. Bu evrede parçacıklar nasıl kütle kazanmıştır sorusuna cevap arayacağız. Yukarda bahsettiğimiz müthiş ve ani genişleme (şişme) sonrasında evrenin sıcaklığı hızla düşer. Sıcaklık kritik bir değere düştüğünde görünmeyen bir kuvvet alanı veya Higgs alanı ortaya çıkıyor. Higgs alanı “Higgs bosonu” adı verilen bir parçacıkla varlık gösterir.  Atom altı parçacıkların kütle kazanma sürecinin Higgs bosonu yoluyla olduğu bilinmektedir; enerji kütleye dönüşüyor. Maddesel parçacıklar yaratılıyor. Bu nedenle Higgs bosonuna “Tanrı Parçacığı” ismi de yakıştırılmıştır.

Söz edilen fiziksel süreci ve kuramı İngiliz fizikçi Peter Higgs ve arkadaşları 1964’te ortaya atmıştır. Bu kurama göre başlangıçta sıfır olan Higgs alanı, ani ve hızlı genişleme sonucu büyük soğumanın ardından güçlendi ve alan ile etkileşen parçacıklar kütle kazanmaya başladı. Parçacık, Higgs alanı ile ne kadar uzun etkileşmeye girdiyse kütlesi o derece büyük oldu. Hiç etkileşmeye girmeyen parçacıklar ise kütlesiz kaldı (örneğin ışık parçacığı, foton gibi). Önerilen alanın ve parçacığın varlığı deneysel olarak gösterilebilirse Büyük Patlama başlangıcı açıklığa kavuşacaktır. Peter Higgs ve arkadaşları bu kuramsal önerileri için 2013 yılı Nobel Ödülüne layık görülmüştür.

Higgs alanı içinde bir parçacığın kütle kazanma sürecini hayal etmeyi, bir topun esnek ve yapışkan bir ortamda yuvarlanarak ilerleyişini ve kütlesel büyümesine benzetebiliriz. Etkileşme ne kadar güçlü olursa top yuvarlanarak o derece büyüyecek ve kütlesi daha büyük olacaktır (kartopunu yuvarlayarak büyütmeye benzetebiliriz). Top esnek ortamla hiç etkileşmez, yani yapışma olmaz ise parçacığın kütle kazanması mümkün olmayacaktır. 

Higgs bosonunun varlığı deneysel olarak ispatlanırsa bilimsel bir gerçeklik olduğu da gösterilmiş olacaktır cümlesini yukarda kurmuştuk. Nihayet, böyle bir deney girişimi, 2012 yılında CERN (European Organization for Nuclear Research)( Cenevre-İsviçre) Laboratuvarı Büyük Hadron Çarpıştırıcısında (LHC) başlatıldı ve söz edilen parçacığın varlığı deneysel olarak teyit edildi. LHC laboratuvarı yerin 100 m altında ve hemen hemen mutlak sıfır sıcaklıkta ( -271.3 0C) deneye ev sahipliği yapmaktadır. Deneyde 200000 milyar proton,  27 km’lik dairesel bir yolda saniyede 11 000 tur yapmaktadır. Bu nedenle çok düşük sıcaklık gerekiyor. Deney sonrası erken evrendeki gelişmelerin açıklanmasında Higgs kuramının doğruluğu ispatlanmış oldu. Ancak bilimsel bakımdan deneyin her zaman tekrar edilebilmesi gerekir. Şimdilik deneyin tekrarı henüz yapılmamıştır. 21 yy’da deneyin tekrarlanması beklenmekte ve böylece evrende var olan maddesel parçacıkların kütlesini başlangıçta, tekil noktada, nasıl edindiği bilimsel olarak ortaya konmuş olacaktır. Başka bir deyişle madde nasıl yaratılmıştır sorusu cevap bulacaktır.

Temel parçacıkların (proton, nötron gibi) ve ışık parçacığı fotonun oluşmasından sonra, sıcaklığın 10¹² (bir trilyon) Kelvin olduğu evrede fizik çok iyi bilinmekte ve süreçler takip edilebilmektedir. Bu noktadan sonra, gözlediğimiz bugünkü evreni fiziksel olarak çok iyi oluşturabiliyor ve açıklayabiliyoruz.

Gelecek yazılarımızda evrim işlenecek ve bugüne nasıl gelindiği tartışılacaktır.

 

 

 

 

Yazıya ifade bırak !
Okuyucu Yorumları (0)

Yorumunuz başarıyla alındı, inceleme ardından en kısa sürede yayına alınacaktır.

Yorum yazarak Topluluk Kuralları’nı kabul etmiş bulunuyor ve ulusgazetesi.com sitesine yaptığınız yorumunuzla ilgili doğrudan veya dolaylı tüm sorumluluğu tek başınıza üstleniyorsunuz. Yazılan tüm yorumlardan site yönetimi hiçbir şekilde sorumlu tutulamaz.
Sitemizden en iyi şekilde faydalanabilmeniz için çerezler kullanılmaktadır, sitemizi kullanarak çerezleri kabul etmiş saylırsınız.