Ana sayfa 160. Sayı Yerçekimi dalgaları evrendeki ekstra boyutları keşfetmek için anahtar olabilir

Yerçekimi dalgaları evrendeki ekstra boyutları keşfetmek için anahtar olabilir

235
PAYLAŞ
Karadeliklerin birleşmesi olayına dair bir sanatçının betimi. © the SXS Project

Çeviren: Nazlıcan Bayram - Okan Tağ

“Yerçekimi dalgaları herhangi bir boyutta hareket edebilir.” Fizikçilerin önerisine göre, eğer evrenimizde gizlenmiş ekstra boyutları bulmak istiyorsak, sicim teorisinin açıklamaya çalıştığı yerçekimi dalgaları, bu boyutların yerlerini tespit etmek için kilit nokta olabilir.

Bu yeni hipotez uzun süredir gizemini koruyan, yerçekimi kuvvetinin evrendeki diğer kuvvetlerden neden daha zayıf olduğuna, henüz tespit edemediğimiz ekstra boyutlara sızma önerisiyle cevap arıyor.

Politeknik Okulu Üniversitesi’nden çalışmada yer almayan Emilian Dudas “Ekstra boyutlar uzun zamandır farklı bakış açılarından tartışılıyor” diyor New Scientist’e.  “Yerçekimi dalgaları ekstra boyut arayışımızda yeni bir dönüm noktası olabilir.”

Şu an, evrenin dört boyutlu (üç uzaysal ve bir zaman boyutu) olduğu fikriyle oldukça huzurluyuz. Fakat maddenin küçük ölçekteki davranışlarıyla ilgili anlayışımızda fazlasıyla boşluk var. Ekstra altı boyut bu boşlukları doldurmamıza yardımcı olabilir; aslında sicim teorisine göre, evrenin en az on boyuttan yapılmış olması daha anlamlı olacak.

Sicim teorisi, klasik fizik ve kuantum fiziği arasındaki boşluğu sonunda doldurabilmemiz için en umut verici yol gibi göründüğünden, fizikçiler tarafından kolay kolay reddedilemiyor. Sicim teorisi, maddenin en küçük yapıtaşının şimdiye kadar tespit ettiğimiz “kuark” denilen yapılardan aslında daha da küçük olduğunu; titreşen sicimlere benzeyen tek boyutlu enerji iplikçiklerden oluştuğunu öneriyor.

Bu teorinin fizikçiler için cazip bir olasılık olmasının sebebi, sicimlerin, güncel fiziğin tek seferde açıklayamadığı doğanın bütün kuvvetlerini tek seferde açıklayabilmesi. Aynı zamanda sicimler, evrenin ivmeli olarak genişliyor görünmesini de anlamlı kılabilir.

Problem şu ki; sicimleri matematiksel olarak mümkün kılabilmek için, en az on fiziksel boyut gerekiyor. Fakat şu anda ekstra bir boyut bulmaya bile yakın değiliz.

Max Planck Enstitisü Yerçekimsel Fizik Bölümü’nden Lucena Gómez ve David Andriot sicimleri bulmak için çok iyi bir yöntemleri olduğuna inanıyorlar: Einstein’in ünlü yerçekimsel dalgaları.

Yerçekimsel dalgalar, LIGO’daki (Louisiana ve Kaliforniya’daki iki muazzam gözlemevi) araştırmacıların, geçen yıl, Einstein’ın öngördüğü uzay-zamandaki dalgalanmalara yönelik kesin kanıtı bulduklarını duyurmalarına kadar bilimdeki en büyük hikâyeydi. Yerçekimsel dalgalar ses dalgaları gibidir: Kara delik birleşmeleri ya da yıldız patlamaları gibi evrenimizdeki en şiddetli olaylar tarafından harekete geçirilerek uzay-zaman boyunca ışık hızında yol alırlar. Yerçekimsel dalgalar, çok küçük olsalar bile, evrende mevcut bütün boyutlar üzerinde hareket etmeleri mümkün. Gomez, “Yerçekimsel dalgalar herhangi bir boyutta ilerleyebilir, ekstra boyutlarda bile; eğer ekstra boyutlar varsa…” diyor New Scientist’e.

Gomez ve Andriot, yerçekimsel dalgaların farklı boyutlardaki etkilerinin nasıl görüneceğini tanımlayan matematiksel bir model ortaya attılar ve iki kilit etken buldular: Ekstra dalgalar yüksek frekanslarda var olabilirler ve yerçekimsel dalgalar farklı ekstra boyutlar boyunca evrenin dokusunu gerebilir.

“Massive tower” (e. n. “aşırı çeker?”) olarak adlandırdıkları ilk etkeni, şu anki dedektörlerimizle bulamayacağımız, çok yüksek frekanslı ekstra yerçekimsel dalgalar olarak tanımlıyorlar. LIGO’nun bunları tespit etme şansı olabilmesi için binlerce kat daha duyarlı olması gerekiyor. “Ancak böyle bir dedektörle, çok temiz bir sinyal bulmayı umut edebilirdik; çünkü 1000 HZ’den daha büyük frekansa sahip yerçekimsel dalga yayan bilinen bir astrofiziksel süreç yok” diyorlar. “Böylesine yüksek frekanslar yeni bir fiziğin açık belirtileri olabilir.”

“Breathing mode” (e. n. “nefes alma modu?”) olarak adlandırılan ikinci etken, fizikçilerin, ‘normal’ (şu an tespit edebildiğimiz) yerçekimsel dalgaların uzay-zamanı esnetip büzmesindeki anomalilere bakılmasını gerektirebilir” diye ekliyorlar. “Breathing mode”, uzayı özgül bir yöntemle, farklı bir damga vurarak deforme edebilir.

Hannah Ostorne, “Bu etkiyi gözlemlemek için, aynı anda tamamı aynı şeyi gözlemlemek için çalışan LIGO gibi 3 dedektöre ihtiyacımız olacak” diyor Newsweek’e. Biliminsanlarının öngörülerine göre, böyle bir gözlem cihazımız yakın gelecekte mümkün olacak.

Bu fikir, bize yalnızca ekstra boyutları aramak için bir yöntem sunmuyor, aynı zamanda fizikteki en büyük sorulardan birisinin adresi olabilir: Evrendeki temel kuvvetlerden birisi olan yerçekimi kuvvetinin göreli “zayıflığı”. Yerçekiminin evrendeki ekstra altı boyut içine sızabilişini göremiyoruz, bu yüzden evrendeki etkilerinin yalnızca, üzerinde ölçümler yapabildiğimiz dört boyuttaki kısımlarını bilebiliyoruz.

“Bu hipotez henüz uzmanların inceleme aşamasında, bu yüzden bilim komitesinden gelebilecek iyi veya kötü her türlü görüşe açık.”

King’s College London’dan teorik fizikçi Boby Acharya, evrende henüz keşfedilmemiş ekstra boyutlar olduğuna kesin olarak inandığını söylüyor, fakat çok küçük oldukları için onları yerçekimsel dalgalar kullanarak bulabiliriz.

“Bu, onları uyarmak ve ekstra boyutlarda dalgalar oluşturmak için çok fazla enerjiye ihtiyaç duyulacağı anlamına geliyor” diyor Osborne. “Eğer ekstra boyutlarda yayılan yerçekimsel dalgalar üretmek istiyorsak, şu bir gerçek ki, ekstra boyutlar çok küçüktür ve bunun anlamı yerçekimsel dalgaların frekansının çok yüksek olacağıdır, LIGO’nun yerçekimsel dalga dedektörünün tespit edebileceğinden çok daha yüksek.”

Bu fikrin teknik olarak geçerli olabilmesinden önce, önümüzde çok uzun bir yol var; ama gerçekten evrenimizde ekstra boyutlar varsa, birileri onları nasıl bulacağımız hakkında düşündüğü için şanslıyız.