Hızlı Nötrinolar ve Zamanda Yolculuk

Müon nötrinoların CERN’den Roma yakınlarında yerin altında 1400 metre derinlikteki Gran Sasso laboratuarlarına ışıktan daha hızlı yolculuk yaptığı ileri sürülünce, bilimsel çevrelerde kıyamet koptu. İlk tepki olamaz böyle bir şey, ölçüm hatasıdır. Diğerleri ise daha temkinli yaklaşarak, ‘deneyde sistematik bir hata yapılmış olabilir’ dediler. Esasında şüphe etmekte çok haklılar.  Eğer geçekten müon nötrinolar ışıktan daha hızlı iseler, ben öğle olduklarını sanmıyorum ancak ya yanılmışsam, o zaman kütleleri sıfıra yakın da olsa müon nötrinoların neden ışıktan hızlı uçuyorlar, açıklanması gerekir.  Deney müon nötrinoların ışıktan daha hızlı hareket edip etmediğini değil 3 milisaniye olan yolculuğunda tau nötrinoya dönüşüp dönüşmediğini saptamak için tasarlanmıştır. Profesör Antonio Erediato basına verdiği açıklamada ölçümlerin büyük bir hassasiyetle yapıldığını sonuçlara güvendiklerini bildirmesine rağmen aynı ölçümlerin diğer merkezlerde tekrarlanmasının gereği üzerinde durdu. Çok sayıda fizikçi için sürpriz olan bu sonuç zamanda yolculuk olasılığını tartışılır hale getirir.

Özel göreliliğin evrenin yapısını anlama bağlamında ortaya koyduğu en önemli ilke, hiçbir nesnenin ışıktan daha hızlı hareket edemeyeceğidir. Maddesel parçacıklar bu kurama uygun olarak, ışıktan düşük hızlarda hareket ederler. Uzayı iki boyutla tanımlı bir düzlem, örneğin yerkürenin enlem ve boylamlarının gösterildiği harita gibi düşünüp,  bu düzleme dik doğrultuyu zaman ekseni alıp, bir koordinat sistemi belirlemek mümkündür. Geometrinin anlaşılır olabilmesi için bu sistemde ışık hızı birim yani bir (c=1)olarak alınır. Her yönde yayılan ışık demetleri zaman ekseni ile 45 derece a

çı yapar (45 derecelik açı yapması hepimizin bildiği Pisagor teoreminin bir sonucudur).  Işığın yerküreden gözlenen yörüngeleri, yukarda belirtilen koordinat sisteminin zaman ekseni etrafında bir koni oluşturur. Koninin yanal yüzeyi üzerindeki her doğru dünyadan kaynaklanan bir ışık demetini temsil eder.  Buna ışık konisi denir. Dünya üzerinde gözlediğimiz tüm hareketler ışık konisi içinde bir doğru ile temsil edilir. Bu doğrulara dünya çizgisi denir. Şekilde dünya çizgileri konum zaman eğrisi olarak işaret edilmiştir. Bu hiçbir zaman parçacığın bu doğru üzerinde hareket ettiği anlamı taşımaz, sadece hareketin ışık hızından daha düşük hızlarda yapıldığı anlatır.  Koninin içinde hareketler daima neden-sonuç ilkesini sağlarken müon nötrino, şayet geçekten ışıktan hızlı ise, bu genel ilkeye uymayarak hareket ediyor demektir. Dünya çizgilerinin harita düzlemi üzerindeki izdüşümü parçacığın yer küre üzerinde nereden nereye gittiğini, zaman ekseni üzerindeki izdüşümü ise yolculuğun ne kadar zaman içersinde yapıldığını gösterir. Zaman eksenindeki ok zamanın akış yönünü gösterir.

Şekilde ışık konisi gösterilmiştir. Uzay belirtildiği gibi birbirine dik iki eksenin oluşturduğu düzlem ile temsil edilir. Zaman ekseni üzerindeki herhangi bir nokta bir anı temsil eder. Geleceği eksen üzerinde yukarı yönelmiş ok temsil eder. Bu sadece bir anlayış kolaylığı sağlar.

 Nötrinoların ışıktan daha hızlı hareket etikleri ileri sürülünce ilk akla gelen çılgınlık zamanda yolculuktur.   Geçmişe dönme olasılığını düşündüren bu durum şekilde gösterilmiştir. Zaman ekseninde yukarı yönelen koni gelecekte meydana gelecek olayları aşağı yönelmiş koni geçmişte meydana gelmiş olayları temsil eder.  Konilerin dışında gösterilen eğriyi bir an için dünyada meydana gelen olayların kayıt edildiği ve ışıktan daha hızlı hareket eden bir koordinat sisteminin yörüngesi olarak düşünelim. Bu eğri üzerinde hareket etmekte olan gözlemci, yani nötrino, zamanın dünyaya göre ters yönde aktığını görür.

 Zaman ekseni üzerindeki her nokta bir olaya karşı gelir; örneğin A noktasını 9/11 de ikiz kulelerin teröristlerce yıkıldığı veya gölcük depreminin meydana geldiği an olarak kabul edelim. A noktasından B noktasına bu olayın bilgisini taşıyan süper hızlı nötrino sinyali yayılsın (kırmızı ok).  Sinyal, yörüngesi şekilde gösterildiği gibi, gelecek zamanı belirleyen ışık konisinin içinde yer almaz; çünkü ışıktan hızlıdır.  Üst koni gelecek alt koni geçmiş olayların uzay-zaman sınırını çizer. Geçmiş zaman ve geçmiş olaylar ters ışık konisinin içinde yer alır. Koordinat sistemine nedensellik ilkesi açısından bakılırsa alt koni nedenleri üst koni sonuçları içerir. A noktasından B noktasına yayılan süper nötrino sinyali, şekilde parabol ile gösterilen yörünge üzerinde hareket eden koordinat sisteminden gözlendiğinde, zaman ekseninde ters dönmüş bir AB’ sinyali olarak görür. Zaman ekseninde ters dönmüş görünen bu sinyal geçmişi temsil eden alt koninin içine yansır.  Bunun anlamı nötrino sinyalinin taşıdığı bilgileri gözleyen koordinat sistemi A olayını olay daha meydana gelmeden C anında meydana geldiğini görür. İkiz kulelere uçaklar çarpmadan önce bu olayın meydana geleceğini görebilmek demektir. Zamanda yolculuğu hayal olmaktan çıkarıp tartışılır hale getiren bu yorumların fizik kanunlarına aykırı olmaması ve teorik olarak da zamanda yolculuk mümkün olması demektir.

Anlaşılacağı gibi geleceği görebilmenin ilk koşulu süper sinyalin bir fiziksel gerçek olduğunun kanıtlanmasıdır.  Ölçümler doğru ise, ben doğru olduğuna inanmıyorum, bu şart yerine getirilmiş demektir. Diğer taraftan kütle-çekimin çok şiddetli olduğu uzay bölgelerinde, süper sinyallerinin üretilebileceği kuantum fizik kurallarına göre mümkün olduğu gösterilmiştir. Geçmişe dönmenin ikinci koşulu ise böylesine şiddetli kütle-çekim alanı içinde hareketi mümkün hale getiren koşulların sağlanabilmesidir. Günümüz teknolojisi bu koşulları yerine getirecek kadar ileri değildir, ancak ilerde süper bir uygarlığın bu koşulları yerine getirememesi için bir neden yoktur. Bilinen koşullar yerine getirildiğinde zamanda geri dönüş mümkün hale gelebilir. 

 Karadelikler gibi çok şiddetli kütle-çekim yaratan gökcisimleri, yerküre üzerinde doğru yol boyunca ilerleyen ışık ışınlarını bükerler, bu durumda gerçek cisimler hem uzay hem zamanda eğri yörüngeler çizerek ilerlerler.  Einstein genel görelilik kuramına göre tasarlanan dönen evren modelinde zamanda geri dönmenin bilimsel olarak dışlanmadığını gösterir. Einstein’ın kendisi de, bazı özel durumlarda ortaya çıkması mümkün bu sonucu yorumlamakta güçlük çektiğini itiraf etmiştir. Belki de binsene sonra falcılar kristal küre yerine süper müon nötrino üreten hızlandırıcılara bakacaklar.