Parçacık fiziği baştan sona değişir mi?

Biz ülkemizde düne ilişkin kavgalarımızı yaparken dünya değişiyor; hatta evreni kavrayış biçimimizi de değiştiriyor.

Antarktika'daki 'karanlık bölge' Amundsen-Scott Güney Kutbu Labaratuarında pek çok üniversitenin işbirliğiyle sürdürülen BICEP 2 araştırmasında elde edilen sonuçlar, bugün parçacık fiziğinin temeli olarak kabul edilen ve onyıllardır geliştirilmeye devam edilen 'Standart Model'in ötesinde bir fizik olup olmadığı tartışmasını başlattı.

Önce BICEP 1'le başlayan ve sonra da BICEP 2 ile devam eden gözlemlerde özel olarak 'kozmik arka plan ışıması' adı verilen ve evrenimizi ortaya çıkartan 'Büyük Patlama'nın bugün gözlenen kalıntılarına bakılmak istendi. O yüzden özel teleskoplar üretildi, BICEP1'de 2006-2008 arasındaki 'kozmik arka plan ışıması' gözlendi, kayıtlar yapıldı. Ardından BICEP2'ye geçildi, bunda da 2010 başından 2012 sonuna kadar gözlem yapıldı. Yakında BICEP3 devreye girecek.

Burada 1, 2 ve 3 diye anılan gözlemlerle farklı dalga boyları tarandı. Ve sonuçlar da internet aracılığıyla bütün dünyanın hizmetine sunuldu.

Ve bu sonuçları inceleyen Britanyalı iki fizikçi, Londra'daki King's College'dan Robert Hogan ve Dr. Malcolm Fairbairn, çok önemli bir makale yayınladılar.

Makalenin bulgularına geçmeden bazı temel bilgilere bakmamız gerek.

'Büyük Patlama'dan sadece 10 üzeri -35 saniye sonra, o ana kadar bir arada duran temel kuvvetlerden kütleçekim kuvveti bu birlikten ayrıldı. Onu hemen 'güçlü kuvvet' (strong force) adı verilen diğer kuvvet izledi. Ve o anda evren genişlemeye başladı.

İşte BICEP 1 ve 2'nin baktığı, 3'ün de bakacağı zaman dilimi bu. Evrenin daha ilk saniyesi bile dolmazdan önceki, 10 üzeri -35'teki hali.

Devam etmeden bir de 'Standart Model' adı verilen modeli basitçe anlatmama izin verin:

Kendimiz dahil, etrafımızda gördüğümüz, elimizle tuttuğumuz her şeyin, hatta göremediklerimizin bile atomlardan oluştuğunu hepimiz biliyoruz. Çok sayıda farklı atom var ama bütün atomları yapan temel madde aynı.

Benim zamanımda lise 'atom'u, 'Maddenin bölünemez en küçük parçası' olarak anlattılar; aslında taa o zaman bu tanımın doğru olmadığı biliniyordu ama bize yine de bunu uygun gördüler, yani yalan yanlış bilgiyi.

Neyse, atomu oluşturan temel parçacıkların elektron, proton ve nötron olduğu düşünüldü önce. Ama sonra bunların da bazı alt parçacıkları olduğu ortaya çıkmaya başladı. Bir süre sonra sahiden sürüyle temel parçacık bulunmuştu bile.

Bunun üzerine fizikçiler bu temel parçacıkları sınıflandırmaya karar verdiler. Tabii bu sınıflandırma, kuşları veya kelebekleri sınıflandırmaya benzemiyor; yani sadece rengine veya özelliğine bakıp yapılamıyor sınıflama.

Kafanızı fazla karıştırmak istemem, bunun çok basit anlatımları da var, isterseniz onlara da bakın, sonuçta ortaya 'Standart Model' adını alacak model çıkmaya başladı. Model, ciddi bir teorik fizik çalışmasının sonucuydu ve buna dünyanın dört bir yanından yüzlerce fizikçi katkı sağladı, hala daha sağlamaya devam ediyorlar.

Mesela model kurulurken, salt matematik öyle gerektirdiği için bazı henüz keşfedilmemiş ama 'orada olması gereken' parçacıklar da tahmin edildi. Bir süre sonra onlar da bulundu.

Sadece parçacıklar değil, önce atomu oluşturan temel parçacıklar olan proton, nötron ve elktronu, sonra da bir bütün halinde atomu bir arada tutan kuvvetler de belirlendi. Temelde dört tane kuvvet var:

1. Zayıf kuvvet; 2. Elektromanyetik kuvvet; 3. Güçlü kuvvet ve 4. Kütleçekim kuvveti.

Teorinin veya modelin bir eksik tarafı vardı; 'kütle' denen şeyin nasıl oluştuğunu açıklamıyordu. O boşluğu da bundan 40 yıl kadar önce Peter Higgs ve arkadaşları doldurdu, 'Higgs alanı' veya 'Higgs bozonu' adı verilecek olan 'şey'in orada olması gerektiğini öne sürdüler.

Ve biliyorsunuz geçen yıl tam da bu vakitlerde Cenevre'deki CERN'de Higgs bozonunun varlığı kanıtlandı.

Yani Standart Model bir büyük başarı daha kazandı.

Şimdi dönelim en başa, BICEP2 verilerine bakan Londra'daki King's College'dan Robert Hogan ve Dr. Malcolm Fairbairn'ın bulgularına...

Bir kere ikili, bu verilerden hareketle kütleçekim kuvvetinin Büyük Patlama'dan 10 üzeri -35 saniye sonra ayrılışını 'gözlediklerini' öne sürüyorlar. Bununla da yetinmiyor ikili, evrenin genişlemesini de 'gözledikleri'ni söylüyorlar.

Hogan ve Fairbairn, BICEP2 sonuçlarıyla Higgs bozonuna ilişkin gözlem sonuçlarını bir araya getirmişler ve bu iki devasa sonuçtan tek bir sonuç elde etmeye çalışmışlar.

İki fizikçiye göre henüz bebek durumundaki evrenimiz Higgs alanının yarattığı vadiye düşmüş ve bu sayede kütle ve dolayısıyla bizler oluşmuşuz. Ama onların 'gözlemi'ne göre, Higgs 'vadisi'nin hemen yakınında çok daha derin bir başka vadi daha vardı, bebeklik aşamasındaki evren oraya da düşebilirdi, ne var ki aradaki bir 'enerji bariyeri' sayesinde oraya düşmedi; yani biz var olabildik. Çünkü iki fizikçinin hesaplamasına göre eğer o vadiye düşseydi evrenimiz çok kısa bir süre içinde mahfolacak ve 'büyük büzüşme' adı verilen sonuç doğacaktı; tabii bunu gözlemleyip söyleyecek kimse de olmayacaktı.

Hogan ve Fairbairn'in makalesi büyük bir tartışma başlatmışa benziyor. Çoğu kozmolog bu sonuçları kabullenmiş değil; kaldı ki ikilinin sonuçlarında yanlışlar bulmaya çalışan çok sayıda insan da var.

Ama eğer bu ikilinin sonuçları doğruysa, 'Standart Model'in ötesinde bir fiziğin de var olduğunu, daha doğrusu mümkün olduğunu göreceğiz.

Çünkü evrenimizde gözlenen, var olduğunu bildiğimiz ama Standart Model'le açıklayamadığımız çok şey var. En basitinden, bütün evrenin büyüklüğü gözönüne alındığında, kütle sahibi şeyler, yani devasa yıldız ve galaksilerden tutun da bize ve evdeki kedimize kadar her şey, bütün evrenin yüzde 10'u bile etmiyor.

'Karanlık madde' ve 'karanlık enerji' dediğimiz şey evrenin esas materyalini oluşturuyor ve orayı yöneten fizik kanunları hakkında en ufak bir fikrimiz bile yok.

Öte yandan evrenin başlangıcında ortada olması gereken 'süper simetri'nin neden ve nasıl kırıldığını, neden o derin vadiye değil de Higgs vadisine düştüğümüzü de bilmiyoruz.

Yani daha öğrenecek çok ama çok şey var.

Biz iyisi mi dünü konuşup birbirimizle kavga etmeye devam edelim; başkaları bunları nasıl olsa bulur.