Bilim-Teknik / GÜNDEMİ / HAZIRLAYAN: DOÐAN BARIŞ ABBASOÐLU


Evreni oluşturan 13.8 milyar yıl önce yaşanan Büyük Patlama modern fiziğin en büyük, cevabı en imkansız sorularını içinde barındırıyor. Bilim insanlarına göre Büyük Patlama’nın nasıl gerçekleştiğine ilişkin tüm bildiklerimizi kökünden değiştirecek buluşlar ve gözlemlerin ufkundayız. 

Fizikçilere göre önce bir patlama oldu. Ama aslında bu patlama hedefini tutturamadı(!). Bir an evreni oluşturan o sonsuz yoğunluktaki enerji öyle kaldı. Ve hemen ardından bir atomdan trilyon kere trilyon daha küçük evren saniyeler içinde genişlemeye başladı. Bu genişleme 13.8 milyar yıldır sürüyor ve ilk andaki gibi olmasa da bugün de devam ediyor. 

Peki bu genişlemeyi ne sağladı? New Scientist dergisinin yeni sayısında yer alan bir makaleye göre bunun cevabı burnumuzun dibinde olabilir. Uzun bir süreden beri aranan Higgs bozonu İsviçre’deki Büyük Hydron Çarpıştırıcısı’nda keşfedildi. Higgs bozonu evrendeki tüm maddenin kütlesinin olmasını sağlayan temel bir bileşen. 


Higgs bozonu evrenin genişlemesini sağlayan parçacık

Dünyadaki gelmiş geçmiş en büyük laboratuvarı inşa ederek keşfettiğimiz Higgs bozonunun gizemi henüz tamamıyla çözülmüş değil. Aralarında Madrid Otonom Üniversitesi’nden Juan Garcia-Bellido’nun bulunduğu bir grup bilim insanı Higgs bozonunun tüm maddeye kütlesini verdiği gibi tüm evrenin süredurumunu, kararlı durumunu verdiğini düşünüyor. 

Kozmik genişleme daha önce pek de gündemimizde değildi. Bilim insanları uzun bir süre evrenin ani bir patlamadan ziyade, sürekli bir hızla genişlediğini düşünüyordu. Buna temel olarak da enerjinin her yöne yayılma eğilimi gösteriliyordu. 

Bu açıklamada eksik bir çok nokta vardı. Evrendeki tüm yıldızlar, galaksiler büyük pencereden incelendiğinde son derece dengeli bir biçimde dağılmıştı. Bu dağılım ağlar ve kümeler şeklinde belli bir hat üzerinde ilerliyor ve hatta gözlem sınırlarına doğru eşit bir şekilde dağılıyordu. Bu durum eldeki teorilerle açıklanamıyordu. 


Kozmik genişleme ve kuantum dalganmaları

Kozmik genişleme ilk olarak Massachusetts Teknoloji Enstitüsünden Alan Guth tarafından öne sürüldü. Guth’a göre evren bir anda genişlemişti ve evrenin tohumu olarak nitelendirdiğimiz ilk durumun içindeki kısa süreli kuantum dalgalanmaları evrenin ani genişlemesine yakalandı ve bu şekilde bu alanlar bugün gözlemlediğimiz yıldız ve galaksilerin kaynağı oldu. 

Yani bugün evrende gördüğümüz dağılım daha sonradan oluşmuş değildi, bu cepler, kümeler ilk baştan beri vardı. 

Bugün bilim insanları bir genişlemenin var olduğundan emin ancak bunun nasıl oluştuğuna dair çok fazla bir fikirleri yok. Ne olduğu konusunda ise birçok düşünce var. 

O günkü bilgilerimize göre kozmik genişleme basamaklı bir enerji alanıydı. Basamaklı alan, her yöne doğru giden ve zamanla gücü değişen enerji alanları için kullanılan matematiksel bir deyim. O dönem bu farklılığı sağlayan bir etken aranıyordu. 


Higgs bozonuyla aranan yeni cevaplar

Bilim insanları bugün CERN’de Büyük Patlama sırasındaki koşulları yaratarak evrenin nasıl oluştuğunu çözmeye çalışıyor. Bugün fizikçiler bir alanı izole ederek temel parçacıkları birbirleriyle çarpıştırıyor ve oluşan enerji alanlarını takip ediyor. Bugüne kadar bu şekilde quarkları keşfettik. 

2012’de bu deney alanında Higgs bozonu ortaya çıktı. Higgs bozonunun varlığı bulunmasından uzun bir süre önce bilim insanları tarafından öngörülmüş ve bu parçacığın evrendeki tüm maddeye kütlesini verdiği tespit edilmişti. Bu an modern fiziğin en büyük zaferlerinden biriyidi. 

Dünya bunun kutlamasını yaparken aralarından Fedor Bezrukov ve Mikhail Shaposhnikov’un bulunduğu bir grup bilim insanı bu buluşa farklı açılardan bakmaya başladı. Bilimi insanları Higgs bozonunun kütle için sağladığı alan dışında ne gibi bir özelliği olduğunu sorusuna cevap aradı. 


Higgs bozonuna yardımcı parçacıklar

Higgs alanı ve kozmik genişleme de basamaklı enerji alanları. Ancak Higgs alanı, kozmik genişleme alanından farklı olarak düşük enerji durumlarında bile varlığını koruyor. Bu şekilde kütlenin varlığını korumasına zemin oluyor. 

Bezrukov ve Shaposhnikov’a göre Higgs alanının özellikleri hiçbir şekilde değiştirilemiyor ve bu nedenle Büyük Patlamayı takip eden o anda bu bozon genişlemeyi başlatmış olabilir. Bilim insanları bu bozonun yanında başka bir parçacığın da genişlemeye etki ettiğini de inanıyor.


Karanlık enerjinin açıklaması da olabilir 

1990lı yıllardan bu yana astronomlar evrenin şu andaki genişleme hızının arttığını biliyor. Bu genişleme hızının açıklamasının da Higgs bozonuyla yapılabileceği ifade ediliyor. Bu yeni parçacığın adı ise dilaton. Bilim insanlarına göre dilaton, kütlesiz bir parçacık ama Higgs alanının dengesinin korunması için hayati konumda. Dilaton’un karanlık enerjinin yapıtaşı olduğu da kimileri tarafından tartışılıyor.  

İngilitere’deki Sussex Üniversitesinden Veronica Sanz’a göre ise Higgs bozonu ve inflaton etkisi yeni keşfedilecek basamaklı parçacıklarla mümkün. Sanz, Higgs bozonunun yegane basamaklı parçacık olmamasının mümkün olduğunu dile getiriyor ve karanlık enerjinin de bu yolla açıklanabileceğini dile getiriyor.  


Madde Higgs bozonu sayesinde anti-maddeye karşı galip geldi

Kozmik genişleme evrenin doğuşunun tek sırrı değil. 

Büyük Patlama eşit miktarda madde ve anti-madde yarattı. Madde ve anti-madde evrende karşılaştıkları noktada birbirlerini yok ediyor. Yani aslında Büyük Patlamadan hemen sonra evrende madde kalmamalıydı. Peki nasıl oldu da madde, anti-madde etkisinden kurtuldu. 

Bilim insanları buna da Higgs bozonuyla yanıt vermeye çalışıyor. Kaliforniya Üniversitesinden Alexander Kusenko ve ekibine göre Higg alanının etkisi Büyük Patlama ve kozmik genişleme sırasında çok daha fazlaydı. Kozmik genişlemenin yavaşladığı andan sonra Higgs alanının varlığı ve yaşadığı değişim maddenin, anti-madde karşısında galip gelmesini sağladı. 

Kusenko, bu anda Higgs bozonunun, Majorana adı verilen ağır bir nötrinoya ihtiyaç duyduğunu belirtiyor. Majorana henüz daha hiçbir şekilde gözlemlenmedi.