Fizikçilerin Çözemediği Sırlar

Nedir bu karanlık enerji ?

Görsel kaynağı: https://giphy.com/gifs/gravitational-waves-ligo-fermilab-3o7aCPX11p3QwJTot2/links

Astrofizikçiler sayılarla nasıl oynarlarsa oynasın, evreni hesaplayamaz. Yerçekimi uzay-zamanda – evreni içine doğru çekmesine rağmen, evren dışarıya doğru daha hızlı ve daha hızlı genişlemeye devam eder. Bunu açıklamak için, astrofizikçiler uzay-zamanı ayırarak yer çekimine karşı koyan görünmez bir güç önermişlerdir. Buna karanlık enerji diyorlar. En yaygın olarak kabul edilen karanlık enerji modelinde, bir “kozmolojik sabit” tir: uzayın kendisinin doğal bir özelliği, “negatif basınç” evreni kendisinden ayırır. Alan genişledikçe, daha fazla alan ve onunla birlikte daha fazla karanlık enerji oluşur. Gözlemlenen genişleme oranına dayanarak, bilim adamları, tüm karanlık enerjinin toplamının, evrenin toplam içeriğinin yüzde 70’inden fazlasını oluşturması gerektiğini bildiriyorlar.Ama kimse onu nasıl bulacağını bilmiyor.

Karanlık madde nedir?

Görsel kaynağı:https://giphy.com/gifs/nasa-jwst-mather-john-h3dInOaAl8boSzz9Ov

Aslında, evrendeki maddenin yaklaşık yüzde 84’ü ışığı emmez veya yaymaz. “Karanlık madde” adı gibi, doğrudan görülemez ve henüz dolaylı yollarla da tespit edilmemiştir. Bunun yerine, karanlık maddenin varlığı ve özellikleri, görünür madde, radyasyon ve evrenin yapısı üzerindeki yerçekimi etkilerinden anlaşılır. Bu gölgeli maddenin gök adaların eteklerine yayıldığı düşünülmektedir ve “zayıf etkileşime giren büyük parçacıklar” veya WIMP’lerden oluştuğu düşünülüyor. Dünya çapında, WIMP’lerin aranmasında kullanılan bir kaç dedektör var, ancak şimdiye kadar bir tane bile parçacık bulunamadı.

Zaman neden doğrusal ?

Görsel kaynağı: https://giphy.com/gifs/europeanspaceagency-animation-hubble-hubbleesa-h5LVy3OQyaMytoJbi0

Zaman ileriye doğru hareket eder, çünkü kabaca bir düzensizlik seviyesi olarak tanımlanan “entropi” adı verilen bir özellik gittikçe artar ve bu nedenle entropi oluştuktan sonra yükselmeyi tersine çevirmenin bir yolu yoktur. Entropinin artması bir mantık meselesidir: Düzenli düzenlemelerden daha düzensiz parçacık düzenlemeleri vardır 🙂 ve işler değiştikçe kargaşaya düşme eğilimindedirler. Fakat buradaki temel soru, geçmişte entropi neden bu kadar düşüktü? Başka bir deyişle, evren küçük bir alanda büyük miktarda enerjiden oluşuyorken, neden bu kadar düzenliydi?

Paralel evrenler var mı?

Görsel kaynağı: https://giphy.com/gifs/universe-mirror-bathroom-YxfllYGDqLRyE

Astrofiziksel veriler uzay-zamanın eğri olmaktan ziyade “düz” olabileceğini ve böylece sonsuza dek süreceğini göstermektedir. Eğer öyleyse, o zaman görebildiğimiz (“evren” olarak düşündüğümüz) bölge, sonsuz büyüklükte “çoklu evren deseninde” sadece bir parçadır. Aynı zamanda, kuantum mekaniğinin yasaları, her kozmik parçanın içinde sadece sınırlı sayıda olası parçacık konfigürasyonu olduğunu belirtir (10 ^ 10 ^ 122 farklı olasılık). Böylece, sonsuz sayıda kozmik parça ile, içindeki parçacık düzenlemeleri mecburen tekrar eder – sonsuz kez. Bu, sonsuz sayıda paralel evren olduğu anlamına gelir: bizimkiyle tam olarak aynı kozmik parçalar (tam olarak sizin gibi birini içerir) ve sadece bir parçacığın konumuna göre farklılık gösteren parçalar, iki parçacığın konumuna göre farklılık gösteren parçalar vb. bizimkinden tamamen farklı parçalara kadar uzayıp gidiyor. Bu mantıkla ilgili yanlış bir şey mi var, yoksa tuhaf bir şekilde doğru mu? Ve eğer doğruysa, paralel evrenlerin varlığını nasıl tespit edebiliriz?

Neden anti-maddeden daha fazla madde var?

Görsel kaynağı: https://giphy.com/gifs/explosion-explode-collision-9zXG9hZsLAa3x4xEaV

Neden ters yüklü ve tersine dönen antimaddeden çok daha fazla madde olduğu sorusu, aslında neden bir ”şeyin” var olduğunun sorusudur. Bilim insanları evrenin, maddeyi ve antimaddeyi simetrik olarak barındıracağını ve dolayısıyla Büyük Patlama anında eşit miktarda madde ve antimadde üretilmesi gerektiğini varsayar. Ancak bu böyle olsaydı, her ikisinin de tamamen imha olmuş olması gerekirdi: Protonlar antiprotonlarla, anti-elektronlu elektronlar (pozitronlar), antinötronlu nötronlar ve benzeri ile sıfırlanmış olacaktı ve böylece, içinde sadece fotonlar olan geniş bir boşluk oluşacaktı. Bazı nedenlerden dolayı imha edilmeyen fazladan madde vardı ve işte buradayız. Bununla ilgili kabul görmüş bir açıklama henüz yok. Ağustos 2015’te açıklanan madde ve antimadde arasındaki farkların bugüne kadarki en ayrıntılı testi, birbirlerinin ayna görüntüleri olduklarını doğruladı, fakat maddenin neden çok daha yaygın olduğu gizemini anlamak için hiç bir bilgi sağlamadı.

Evrenin kaderi nedir?

Görsel Kaynağı: https://giphy.com/gifs/2wUzjQMSsQKZzLdWj4

Evrenin kaderi büyük ölçüde bilinmeyen bir faktöre bağlıdır: Ω, kozmos boyunca madde ve enerjinin yoğunluğunun bir ölçüsü. Eğer Ω 1’den büyükse, uzay-zamanı muazzam bir kürenin yüzeyi gibi “kapalı” olur. Karanlık enerji diye bir şey yoksa, böyle bir evren nihayetinde genişlemeyi durduracak ve onun yerine daralmaya başlayacak, sonunda “Büyük Çatlak” olarak adlandırılan bir olayla kendi içine çökecektir. Eğer evren kapalıysa ama karanlık bir enerji varsa, küresel evren sonsuza dek genişleyecektir. Alternatif olarak, Ω 1’den küçükse, o zaman uzay geometrisi bir eyer yüzeyi gibi “açık” olacaktır. Bu durumda, nihai kaderi “Büyük Donma” olur: evrenin dışa doğru ivmesi, galaksileri ve yıldızları parçalayarak tüm maddeleri soğuğa ve yalnızlığa terk eder. Daha sonra, ivme o kadar güçlü büyüyecek ki, atomları bir arada tutan kuvvetlerin etkilerini aşarak ve her şey birbirinden ayrılacaktır.

Eğer Ω = 1 ise, evren düzdür, her yöne sonsuz bir düzlem gibi uzanır. Karanlık enerji yoksa, böyle bir düzlemsel evren sonsuza dek genişleyecek, ancak sürekli olarak yavaşlayan bir hızda ve sonunda duracaktır. Karanlık enerji varsa, düz evren nihayetinde Büyük Yokoluş’a yol açan kontolden çıkmış bir genişleme yaşayacaktır. Bilim insanları nasıl olursa olsun, nihayetinde evrenin öleceğini düşünüyor.

Sicim teorisi doğru mu?

Görsel Kaynağı: https://giphy.com/gifs/einstein-albert-3o7TKw9R86Mwly4iOY

Fizikçiler tüm temel parçacıkların aslında tek boyutlu döngüler veya her biri farklı bir frekansta titreşen “sicimler” olduğunu varsaysaydı, fizik çok daha kolaylaşırdı. Sicim teorisi ( parçacık fiziğinin nokta benzeri parçacıklarının yerine sicim adı verilen tek boyutlu nesnelerle değiştirildiği teori), fizikçilerin kuantum mekaniği olarak adlandırılan parçacıkları yöneten yasaları, uzay-zamanı yöneten, genel görelilik olarak adlandırılan yasalarla uzlaştırmasına ve doğanın dört temel kuvvetini tek bir çerçevede birleştirmesine olanak tanır. Ancak sorun şu ki, sicim teorisi sadece 10 veya 11 boyutlu bir evrende çalışabilir: üç büyük mekansal, altı veya yedi sıkıştırılmış mekansal ve bir zaman boyutu. Sıkıştırılmış mekansal boyutlar – ve titreşen sicimler olarak- bir atom çekirdeğinin büyüklüğünün milyarda biri kadar. Bu kadar küçük bir şeyi tespit etmenin akla uygun bir yolu yoktur ve bu nedenle sicim teorisini deneysel olarak doğrulamak veya geçersiz kılmak için bilinen bir yol yoktur.

Kaosta düzen var mı?

Görsel Kaynağı: https://giphy.com/gifs/stephen-hawking-the-theory-of-everything-struggle-yHI4yDBgzBvA4

Fizikçiler, sudan havaya diğer tüm sıvı ve gazlara kadar akışkanların davranışını tanımlayan denklem kümesini tam olarak çözemezler. Sonuç olarak, kaosun doğası tam olarak anlaşılamamıştır. Fizikçiler ve matematikçiler havanın tahmin edilmesi sadece zor mu yoksa doğal olarak öngörülemez mi merak ediyor? Bu karışıklık matematiksel tanımlamayı aşar mı, yoksa doğru matematikle başa çıkılabilir mi?

Evrenin kuvvetleri bir araya mı geliyor?

Görsel Kaynağı : https://giphy.com/gifs/universe-njZPp4pQ0g4fe

Evren dört temel kuvvet bulunur: elektromanyetizma, güçlü nükleer kuvvet, zayıf etkileşim (zayıf nükleer kuvvet olarak da bilinir) ve yerçekimi. Bugüne kadar, fizikçiler enerjiyi yeterince arttırırsanız (örneğin, bir parçacık hızlandırıcısının içinde), bu kuvvetlerin üçünün “birleştiğini” ve tek bir güç haline geldiğini biliyorlar. Fizikçiler parçacık hızlandırıcılarda ve elektromanyetik gücü ve zayıf etkileşimleri birleştirdiler, daha yüksek enerjilerde aynı şey güçlü nükleer kuvvet ve sonunda yerçekimi ile de gerçekleşmelidir. Ancak teoriler bunun olması gerektiğini söylese de, doğada işler her zaman böyle işlemez. Şimdiye kadar, hiçbir parçacık hızlandırıcı, güçlü nükleer kuvveti elektromanyetizma ve zayıf etkileşim ile birleştirecek kadar yüksek enerjilere ulaşamadı. Yerçekimini dahil etmek daha da fazla enerji demektir. Bilim adamlarının bu kadar güçlü bir çarpıştırıcı inşa edip edemeyecekleri açık değil.

Enerji meselesinin yanı sıra, Büyük Birleşik Teoriler hala bazı problemlere sahipler çünkü şimdiye kadar ortaya çıkmamış diğer sonuçlar sadece birer tahmin olarak kalıyor. Bunların arasında protonların, muazzam zaman aralıklarında (10 ^ 36 yıl aralığında) diğer parçacıklara dönüşmesi gerektiğini söyleyen birkaç teori vardır. Bu ya hiç gözlemlenmedi, ya da protonlar düşünülenden çok daha uzun süre dayanıyor veya gerçekten sonsuza kadar kararlılar.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir