Evreni  Nötrino’lar  mı  kurtardı…? (Who  saved  the  Universe; Neutrinos may be…? )

  

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/

 

Bir Cevap Yazın

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Google fotoğrafı

Google hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.