Ana sayfa 87. Sayı Dirac’ ın negatif balıkları

Dirac’ ın negatif balıkları

Forum

141
PAYLAŞ

Özdoğan Gündüz

Atom deyince çoğumuzun aklına Bohr’ un ileri sürdüğü güneş sistemine benzer bir yapı akla gelir: Ortada bir çekirdek etrafında eliptik yörüngelerde dönen elektron tanecikleri. Halbuki bir atomun çok çok hızlı bir fotoğrafının çekildiğini düşünürsek yukarda tasarlanan yapı yerine çekirdek etrafında bir bulut kümesinin bulunması daha büyük olasılıktı. Elektron bu bulut kümesinin hangi noktasında hangi anda bulunuyordu? Bu hareketin matematiksel ifadeye bağlanması gerekiyordu. Elektron bir tanecik olsaydı, onun denklemini yazmak kolaydı. Ancak elektron çevreyle etkileşime giriyor ve matematiksel dille konuşmuyordu.

Dirac, bu zorluğu yenmek için çok uğraştı. Serbest uzayda elektronun davranışını formüle etmek için inatla çalıştı. 1928 yılında denklemine son şeklini verdi. Ama ne gariptir ki, bütün bilim dünyasının sabırsızlıkla beklediği böyle bir denklemin bulunuşu Dirac dahil kimseyi sevindirmedi ve heyecanlandırmadı. Konu aydınlanacağına karmaşıklaşmış ve anlamsızlaşmıştı. Bilginler, Dirac’ın yanlış bir yoldan yürüdüğünü düşünüyorlar ama onu üzmemek için fazla bir şey söylemiyorlardı.

Dirac’ın denklemi, önlem alınmadan kapağı açılmış şişeden  fırlayan bir cine benziyordu. Negatif yüklü elektronun yanında, Dirac’ın denkleminde pozitif yüklü elektron da kendini gösteriyordu. Burada paradoksal bir durum olup olmadığını, bilginimiz kendi kendine soruyordu. Dirac, bu kadın kılıklı erkeğe benzeyen garip parçacığı  hiçbir yerde aramıyordu ama varlığından da şüphe etmiyordu. Bilim dünyasına nasıl anlatacağını bilmiyordu. Doğada böyle bir parçacığa rastlanmamıştı.

Birkaç yıllık sessizlikten sonra Dirac’ın öğrenciyken çözdüğü bir problem aklına geldi. Cambridge Üniversitesi’nde öğrenci derneği tarafından düzenlenen yarışmada sorulan bir problemdi bu. O günkü yarışmacılar ve Dirac, problemi çoktan unutmuşlardı.  Ancak o problemi, Dirac’ın hatırlamasıyla antimaddenin açıklamasına bir dayanak geliyordu:

“Üç balıkçı fırtınadan kurtulmak için, yakaladıkları balıklarla birlikte küçük bir adaya sığınmışlardı. Sabahın olmasını her biri ayrı kuytularda beklerken uyuya kalmışlardı. Gece yarısı uyanan birinci balıkçı fırtınanın dindiğini görüp adadan ayrılmak istemiş. Arkadaşlarını uyandırmamak için balıkları üç eşit parçaya ayırmış, artan bir balığı denize atmış, hissesini de alıp adadan ayrılmış. Sonra ikinci balıkçı uyanmış, birincinin gittiğinden habersiz, o da balıkları üçe ayırmış, fazla gelen balığı denize atarak hissesini alıp adadan ayrılmış. Aynı yolu izleyen üçüncü balıkçı da üç eşit kısma ayırdığı balıklardan sonra, artan bir balığı denize atarak hissesini alıp adadan ayrılmış. Acaba balıkçıların yakaladığı balık sayısı ne kadar idi?”

Dirac’ın cevabı (-2) idi.  Ne kadar saçma olursa olsun bu çözüm problemin bütün şartlarını yerine getiriyordu.

Dirac, bu acayip partikülleri bu problemle açıklamış ve bilim dünyasına anlatmıştı. Negatif yüklü elektronlar ne kadar gerçekse, pozitif yüklü elektronlar da aynı derecede gerçekti. Bunlara pozitron adını vermişti. Her şeyiyle elektronun benzeriydi; yalnız artı yüklüydü. Bilginimiz doğadaki parçacıkların çift olarak mevcut olduklarını, her yüklü parçaya, aynı kütleye sahip fakat zıt işaretli anti partikülün tekabül ettiğini ileri sürerek meslektaşlarını şaşırttı. Örneğin bir hidrojen atomu varsa, bir de anti hidrojen atomu vardı. Öte yandan maddenin yanında antimadde mevcuttu.

1956 yılında San Francisco Chronicle dergisinde ünlü fizikçi Edward Teller anti maddeyi anlatmış ve normal maddeyle karşılaştığında patlama olacağını ileri sürmüştü. Bundan esinlenen fizikçi Harold P. Forth’un The Newyorker dergisinde bir şiiri yayınlandı:

Troposferin çok ötesinde,

Yıldızlı ve karanlık bir bölgede,

Antimaddeden bir koltukta 

Oturuyordu Dr. Edward Antiteller.

Bir sabah dolaşırken deniz kıyısında

Homurdanan bir araç göründü  

Yukarısında.  

Yeryüzünden gelen bir ziyaretçi

Süzüyordu onu aracın kapısında.

Sevinç çığlıkları arasında

İki ikiz koştu biribirine.         

Karşılaşınca uzattılar sağ ellerini.

Bir patlamanın ardından,

Sadece gamma ışınlarıydı 

Geriye kalan.

Dr. Teller bu şiire eğlenceli bir mektupla cevap verdi. 15 Aralık 1956 tarihli Newyorker dergisinde yayınlanan bu mektubun bazı kısımları şöyleydi:

“Sayın Baylar,

“Newyorker dergisinin yeni sayısında Dr. Anti-Teller ile vücudu aynı fakat zıt yüklü partiküllerden oluşan hayali bir kişinin karşılaşmasını anlatan şiiri okudum. Anlatıldığı şekliyle karşılaşma bana ilginç geldiğinden bazı bilimsel ayrıntıların açıklanmasına izin vermenizi dileyeceğim. Anti-Teller’in bizim galaksimizde yaşayabileceğini düşünmüyorum. Çünkü antiyıldız ve anti gezegenlerin Samanyolu’muzda bulunmasını olası görmüyorum. Antigalaksiler daha başka yerlerde olabilirler. Geriye bizi oraya neyin ulaştıracağı ve orada ne ile karşılaşacağımız meselesi kalıyor. Aradaki uzaklık bir engel gibi karşımıza çıkabilir. Bize en yakın spiral nebulanın ışığının yeryüzüne ulaşması için bir milyon yıldan fazla zamanın geçmesi gerekiyor. Fakat Einstein, ışık hızına yakın hızla yolculuk yapacak bir uzay adamının, bu bir milyon yılı üç dört yılmış gibi geçireceğini gösterdi. Bu uzay adamı antigalaksiye yaklaşırken , antigravite tarafından çekilecektir. Gravite (çekim) ve antigravite zaten tek ve aynı şeydir. Bu konuda bazıları benimle aynı görüşü paylaşmayacaklardır. Ama bir parça düşündükleri zaman haksız olduklarını göreceklerdir.

“Yolcumuz, antigalaksiye girer girmez antipartikül bombardımanına uğrayacaktır. Bu bombardıman aracı ısıtacaktır. Astronot, aracının ısınmasını göze almadan sınır hız olan ışık hızına geçemeyecektir. Zaten antigalaksinin çapının milyonda birini bile kat etmeden ışınlar onu öldürecektir. Anti-Teller belki antigalaksinin  kıyısında yaşayabilir. Antidünya yaklaşık dört yüz kilometre mesafede, uzay gemisinin antiatmosfere temas etmesiyle meydana gelecek öldürücü ışınlar aracın içindekileri yok edecektir. Ancak onu bir mucize veya şu anda bilinmeyen biyolojik bir evrim kurtarabilir.

“Ama Teller ile Anti-Teller arasındaki karşılaşmayı gerçekten nötr bir ortamda yani uzayda sağlayabiliriz. Fakat onların karşılıklı olarak uzay ve anti uzay donanımlarına sahip olmaları gerekir. O zaman hiç tehlikesiz birbirlerine yaklaşabilirler. Çünkü ışık ve antiışık özdeştirler. Fakat birbirlerine dokunurlarsa büyük bir patlama meydana gelir. Teller ve Anti-Teller’in organlarından mezon, hiperion, antihiperion gibi stabil olmayan parçalarla daha stabil olan elektron, pozitron, nötrino, antinötrino gibi parçacıklarla gama ışınları oluşacaktır. Bunlar, birbirine özdeş olan düşünce ve anti düşünce hızından daha hızlı gerçekleşecektir.

“Bana hoş bir gelecek öngörmemesine rağmen hatırladığı için The Newyorker’e teşekkür ederim. Gerçi şiirde sadece Anti-Teller adı zikrediliyorsa da antigalaksinin herhangi bir yerinde, Anti Newyorker’ın satırları içinde, size en iyi dileklerini sunan bu okuyucunuzun isminin bulunduğundan eminim.”