Büyük Patlama süreci (Big bang)
(Kaynak: universetoday.com)
Brian Koberlein’in, universetoday.com’da 6 Şubat 2020’de yayımlanan haberinde, evreni nötrinoların (yok olmaktan) kurtarmış olabileceği ileri sürüldü.
Birden fazla tipinin mevcut olduğu anlaşılan nötrinolar evrendeki maddenin en küçük parçaları. Evrende, şimdilik, bir kısmının varlığı deneylerle ispatlanabilen ikiyüzün üzerinde atom-altı (sub-atomic) parçacık mevcut. Teorik fizikçiler, bu parçacıklar arasında bir simetrinin mevcut olduğunu ileri sürdü. Parçacıkların sayısının bu kadar fazla olması, fazla görünmesi, biraz da bu simetri yüzünden. Her parçacığın bir ‘simetriğinin’ de mevcut olduğu anlaşılıyor. Elektronun simetriği olan parçacık ‘pozitron’ gibi…
Einstein’in ünlü E=m.c2 denkleminin bir yorumu olan ‘madde enerjiye dönüşebilirken, enerji de maddeye dönüşebilir’ hipotezi, artık, deney yoluyla ispatlanabilmekte. İnanılması zor olsa da, enerjiden madde üretilebilmekte. (Şüphesiz, bu üretilenler çok kısa ömürlü atom-altı parçacıklar. Bazı çok özel deney-ortamlarının dışında, bunları bir kavanozda biriktirme olanağı yok !)
İsviçre’deki ünlü Parçacık Hızlandırıcısı CERN gibi çok özel ortamlarda enerjiden madde (parçacıklar) yaratılabilmekte. Bu yaratılan parçacıklar da izlenebilmekte, bazı durumlarda da görüntülenebilmekte.
Bu gibi parçacık yaratma deneylerinde, yaratılan parçacıkların bir kısmı ‘bilinen madde parçacığı’ iken, diğer bir kısmı da ‘karşı-madde’ (anti-matter) parçacığı olarak ortaya çıkmakta; atom-altı fiziğinin mevcut kuralının bir uygulaması olarak. Fiziğin ‘atom-altı parçacıkların simetrik olarak yaratılmak zorunda olduğu’ kuralı / gerçeği sebebiyle, madde ve anti-madde parçacıkları eşit miktarda oluşmakta.
Evrenin diğer bir gerçeği ise, oluşan bu madde parçacıkları ile anti-madde parçacıklarının, bir araya geldiklerinde, birbirlerini yok etmeleri. (Biraz, balon-iğne ilişkisi benzeri bir durum.)
Şüphesiz, buraya kadar olan açıklama bugünkü evreni anlamaya yetmiyor. Ortada bir ‘sorun’ var görünüyor. Yaratılan madde ve anti-madde parçacıkları birbirini yok etmiş olsaydı, evrenin doğumunu takibeden, bu parçacıkların ortaya çıkmaya başladığı anda evrenin, bir ‘havai fişek’ gösterisiyle, yok olması gerekirdi. (Hani şu, ne hafta içi, ne de hafta sonu olmasına bakılmadan, zaman zaman gece yarısını bulabilen saatlerde atılan ve çevredeki kuşları ‘Dünyaya geldiklerine pişman eden’ medeni-insan(!) gösterisi…)
Neyse, ana konudan uzaklaşmadan: Bu yazıyı yazabildiğimize ve okuyabildiğimize göre, demek ki, evrende ortaya çıkan tüm madde parçacıkları yok olmamış ! Peki, bu nasıl gerçekleşti ?
Teorik fizikçiler, bu sorunun cevabının Nötrino’lar olduğunu söylüyor.
Madde parçacığı ile anti-madde parçacığı arasındaki ana fark, elektrik yüklerinin (charge) birbirinin zıddı olması. Elektron (-) yüklü iken, onun anti-parçacığı olan ‘pozitron’un, eşdeğerde bir (+) yüke sahip olması. Benzer şekilde, protonlar (+) yükle yüklüyken, ‘anti-proton’ların (-) yükle yüklü olmaları…
Doğal Simetri
(Kaynak: Flip Tanedo; universetoday.com)
Fizikteki doğal (fundamental) simetrinin biri, elektrik yükünün korunmasının sağlanması. Evrende toplam elektrik yükünün-her zaman-sıfır (0) değerinde olduğu hesaplanıyor. Kısaca, bir elektrik yükü mevcut olan bir atom-altı parçacık yaratıldığında, kaçınılamaz olarak, onun tersi elektrik yüküne sahip başka bir parçacık da, otomatik olarak, yaratılıyor; siz istemeseniz bile !
Bu, teorik fiziğin, çok katı görünen temel kuralı evrenin doğuşunda da etkili oldu. Büyük Patlama (Big Bang) gerçekleştiğinde, madde parçacıkları yaratılırken, anti-madde parçacıkları da yaratıldı.
Hemen sonra da, evrende, az da olsa, bir miktar maddenin geride kalmasını mümkün kılan ‘bir şey’ oldu.
Daha sonra canlıların ortaya çıkmasını da sağlayacak madde kaldı ! Bu nasıl oldu ? Büyük sır burada gizliydi.
Bilim insanları bu sorunun cevabını bulduklarını düşünüyor. Bunun sebebi Nötrinolar olabilir.
Nötrinolar, elektrik yükü mevcut olmayan, çok çok küçük atom-altı (elementer) parçacıklar. Fakat, bu parçacıkların ‘boylarını aşan’ bir özellikleri mevcut: ‘zayıf izospin’ (weak isospin). Bilim insanları buna, tabiatta var olduğu bilinen dört kuvvet tipinden ‘zayıf kuvvet’ (weak force) taşıyıcısı olan özellik (charge) adını verdi. Bu özellik, madde ve anti-madde Nötrinolarının ayrı ayrı, varolması gerektiği sonucunu doğuruyor.
Teorik fizikçilere göre, Nötrinoların, onları diğer atom-altı parçacıklardan ayıran iki özellikleri mevcut. Bunlardan birincisi kütlelerinin net olmaması (fuzzy).
Bir Nötrinonun üç farklı kütleden birine sahip olabileceği belirlendi. Tipik bir Nötrino, bu üçünün ‘kuantum süperpozisyonu’ durumunda. (Hemen, ‘kuantumu anladık da, bir süperpozisyonu kalmıştı’ demeyin !) Bilim insanları, Nötrinoların farklı ‘durumlar’ (flavors) arasındaki salınımlarını (oscillations) /geçişlerini bu özelliklerine bağlıyor.
İkinci özellikleri ise ‘chirality’. Bu özellik, Ekşi Sözlükte, ‘bir parçacığın kendi yansıması ile aynı olmaması ve yansımasının kendisine süperpoze edilememesi’ olarak açıklamış; veciz bir şekilde !
Sol-elli ve sağ-elli ‘charity’
(Kaynak: Wikipedia)
Diğer taraftan, her elementer parçacığın ‘spin’ adı verilen bir (sanki) eksenel dönme özelliği mevcut.
Bir parçacık uzayda yol alırken, ‘spin’i ve hareketi, onun hareket yönünü (sağ-elli chirality) veya hareketine ters yönü (sol-elli chirality) belirler. Nötrino dışındaki tüm parçacıklar bu ‘chiarility’nin herhangi birine sahip olabilir.
Nötrinolar daima ‘sol-elli chiarilty’ özelliğinde iken, anti-nötrinolar ise daima ‘sağ-elli chiarility’ özelliğindedir.
Bilim insanları bu durumun sebebini henüz açıklayamıyor. Bazı bilim insanları, ‘chirality’nin Nötrinoların kütlesini ‘seesaw mekanizması’yla etkilediğini ileri sürdü. Bu modele göre, sağ-elli nötrinolar ve sol-elli anti-nötrinolar mevcut olmakla birlikte, kütlelerinin çok büyük olmaları sebebiyle, tipik parçacık etkileşmelerinde görünmemekteler (rol almamaktalar). Araştırmacılar, çoğunluğu (baryonic) maddeden oluşan görünür / gözlenebilir evrenin sırrının bu ‘seesaw mekanizması’nın çözülmesine bağlı olduğunu düşünüyor.
Kozmik faz değişimi madde evrenini nasıl yaratabilir ?
(Kaynak: R.Hurt/Caltech-JPL, NASA, and ESA; Kavli IPMU; universetoday.com)
Bir düşünceye göre, evrende madde ve anti-madde ortaya çıktığında, evren ‘faz değişimi’ yaşadı.
Maddenin ağır Nötrinolara dönüşmesine kıyasla, daha fazla anti-madde ağır anti-nötrino’lara dönüştü. Evrendeki toplam değişim sıfır olarak gerçekleşti. Madde / anti-madde dengesi korundu. Geride, çoğunlukla bilinen (baryonic) madde ile ağır anti-nötrinolar kaldı. İspatlanması gereken çok önemli bir düşünce !
Bir araştırma grubu, bu düşüncenin ispatlanabilmesi için bir gözlem / ölçüm yöntemi önerdi. Eğer böyle bir ‘faz değişimi’ gerçekten meydana geldiyse, madde hareketi (shift) gözlenebilir evrende gravitasyon dalgalarını tetiklemiş olabilirdi. Bu (olası) gravitasyon dalgaları gelecekte geliştirilecek çok duyarlı teleskoplarla (belki) belirlenebilirdi. Böylece, kozmolojinin bu en büyük sorusu da cevaplanabilirdi.
Kozmoloji sahasında, daha kazanılacak pek çok Nobel ödülü var !
Yararlanılan Kaynaklar:
https://www.universetoday.com/144939/did-neutrinos-stop-the-early-universe-from-annihilating-itself/
