Katalog

FİZİK Kozmik Sicimler Kuramı AstrofizikçUer, bugün evrenln nlçln topak topak olduğu ve bu biçlmi nasıl aldığı sorusuna cevap arıyor. Kozmik Sicimler Kuramı, evrenin bugünkü yapısını açıklayabilecek kuramlardan biri olarak degeriendlrlllyor Çeviri: Fatih Aksoy bugünkü yapısının nedeni ve I lk zamanlardan bu yana, ınsanlar geceleyın gökyuzundekı yıldızların dağılımını açıklarnaya çalısmışlardı Bugun gözlemlerle desteklenen modern kuramsal yaklaşımlar, evrenin nasıl oluştuğunu açıklar gibi görOnmekiedır Bu konuda buyuk patlama (bigbang) adı verılen evren modelı önemn başarılar kazandı Model, maddenın ve enerjının uzayda bır noktada ve bır zamanda nasıl var olduğunu, sonra nasıl yayıldığını ve ayrıca da dıger butun galaksilenn bizımkınden hızla uzaklaşmasının nedenını açıklayabılmektedir Büyuk patlama modelıne gore, evrende bu patlamadan arda kalan duşuk sevıyede radyasyonda olmalıdır 1964yılındaburadyasyonun tespıt edilmesı modelin en buyuk başarılarından bın oldu Bu ve bundan sonrakı çeşitli başarılar (örneğın sayısız elementın var olduğunun tanmın edılebılmesı) evrenin tarıhının 15 mılyar yıl önceye dayandığı şeklındekı ınanca guç kattı Hâlâ cevaplanmadan kalmış sorulardan bın, evrenin nıçın topak topak olduğu ve nasıl bu bıçımı aldığıdır Buyuk patlama modelı, evreni puruzsuz ve tek bıçımlı olarak ele alır Genış ölçeklı olarak baktığımızda gerçekten cısımlerın hemen her yere yayılmış olduğunu göruruz Fakat daha kuçuk ölçeklı olarak bakıldığında çok fazla sayıda yapılanmanın var olduğu ortaya çıkar Teknolojıdekı son gelışmelerden dolayı, araştırmacılar evrenin yapısını daha genış ölçeklı olarak ınceleyebılmek tedır Yenı gözlemler buyuk boşluklar (kara delıkler) ve galaksı zıncırlerı (fılaments) gıbı ılgınç ve beklenmedık yapıların varlığını ortaya çıkarmıştır Kozmo lojıstlerın son zamanlara kadar ılk evrende bu gıbı yapıların nasıl oluştuğu hakkında hıçbır fıkırlerı yoktu Bır yak laşım ılk madde enerjının yayılışındakı kuçuk dalgaaklann bızım bugun gördu ğumuz yapılara dönuşmuş olabıleceğıdır Ancak bu dalgacıkların kaynağı ya da değışımı bır bılınmeyen olarak kalmıştır ilk parçacıklarla ılgılı son kuramların buyuk patlama modelıne uygulanması yenı yaklaşımların ortaya çıkmasını sağlamıştır Bunlardan bın de evrenin yapısını açıklayabilecek olan kozmik sicimler kuramıdır Kozmik sıcımlerın ne olduğunu ve evreni nasıl bıçımlendırdı ğını açıklayabılmek ıçın buyuk patlamadan hemen sonra enerjının ve madde nın nasıl hareket ettığıne bakmak gerekır Bugun artık galaksilenn her yöne doğru bızden uzaklaştığını bılıyoruz Kozmolojıstler evreni şışen bır balonun yuzeyı olarak duşunurler Şuphesız gerçek uzay, balonun yuzeyı gıbı ıkı boyutlu değıl, üç boyutludur ve evren her yo ne doğru genışler, evrenin genışlemesını gözleyerek onun zaman ıçerısındekı evrımını de ızleyebılırız Kuramcılar 15 mılyar yıl öncekı buyuk patlama anını t = 0 olarak gösterırler Evrenin oluşum tanhını anlamak ıçın gıderek artan ısı ve yoğunluklarda maddenın davranışının dort temel guç (çekım kuvvetı, elektromanyetızma, zayıf etkıleşım ve kuvvetlı etkıleşım) tarafından nasıl kontrol edıldığının lyıce anlaşılması gerekır Evrenin geçmış 15 mılyar yılı gorecelı olarak sakindı, hareket eden maddelerın çevresınde daha yumuşak bır çekım gucu vardı Buyuk patlamadan sonrakı yaklaşık 1 mılyar yıl ıçınde şeylerın ısısı gıderek artmaya başlamıştı Evrendekı tum maddeler sıcak bır çekırdek ve elektron plazması bıçımındeydı Buyuk patlamadan 30 dakıka sonra fotonlar (elektromanyetık ışı ma parçacıkları) elektron ve pozıtron çıftlerını uretmeye başlayacak kadar sıcaktı ' İlk üç dakika Buyuk patlamadan sonrakı uç dakıkada evren fotonlar, protonlar ve nöt ronların ıçındekı çekırdeğın dağılması na yol açacak kadar sıcaktır Buyuk patlamadan bır sanıye sonra nötronlar zayıf guç yoluyla hızla etkıleşıme gırdıler Buyuk patlamanın uzerınden 1/100 sanıye geçtıkten sonra, ışıma proton ve nötronları onları oluşturan ve kuvvetlı bır guçle etkıleşımde olan uç zerreciğin ıçınde dağıtacak kadar sıcaktı Pekı bundan önce ne oldu? Şımdi daha yuksek ısıdakı ve yoğunluktakl maddeye ılışkın bır teorıye ıhtıyacımız vardır Fızıkçıler bu çok yuksek enerjıde ne olduğuna ılışkın pek çok kuram gelıştırdıler Kuramların çogu esas ılke olarak sımetrı kavramına dayanır Bunlara buyuk bırleştırım kuramları denır Buyuk bırleştırım kuramlarının hepsı buyuk patlamadan sonrakı ılk hareketın ıçındekı çok yuksek enerjıde, dört kuvvet arasında bır ayrımın olmadığı varsayımıyla başlar Varsayıma gore, tek bır duzenlı alan vardı Buyuk patla mada çok kısa sure sonra sımetrı bozuldu ve enerji bugun de var olan proton ve elektron gıbı madde parçacıkları uzerıne yuklendı Ancak kuramcılar patlamadan sonrakı 10 * sanıyede bu durum ortaya çıktığında, bırleşmış ala nın donmuş parçalarının ınce ve ağır, uzun "kozmik sicimler" tarafından tu tulduğunu duşunurler Bu parçacıklar buyuk patlamanın hemen ardından oluşan yuksek enerjının artıklarını ıçermektedır Kozmik sicımlerın varlığı oldukça spekülatıftır Laboratuvarda bır kozmik sıcım oluşturmak ıçın gereken ısıyı hıçbır zaman elde edemeyız Yıne de pek çok bırleştırım kuramı (kozmik sıcımlerden farklı olan super sıcımlere dayanan te orıler dahıl) evrenin, dızılerın meydana getırdığı bır ağ örtusuyle dolu olduğunu ıfade eder Bu "kozmik sıcımler"ın çok ağır (tıpık olarak santımetresı 10 tondur) ve oldukça ınce (bır hıdrojen atomunun çapının 10 katı) olduğu sanılmaktadır Çok guçlu çekım alanlarına sahıptırler Bazı kozmolojıstler dızılerın oluşturduğu ağın, evrendekı madde yığınlarını açıklayabıleceğını duşundüler Bu kozmik sıcım çekım kuvvetınden öturu madde lerı kendıne doğru çekebılır Kuçuk s cım döngusu kendı çevresınde bır g< laksı, daha buyuk bır dongu ıse bır g« laksı kumesı oluşturabılır Kozmik sıcımlerın çekıcı yanı, fızıkç lerın sıcımlerden hareketle dızı ağını başlangıçta neye benzedığı, nasıl bı evrım geçırdığı ve evrenin oluşmasın nasıl etkı yaptıöı sonucunu çıkarabılme lerıdır Dızıler Kuramı, kozmolojıstlerıı test edebıleceğı ongorulerde bulunaral genış ölçeklı yapıyı, kesın olarak tanırn lamış fızıksel oluşlara ındırger Eğe kozmik sıcımlerın betımlenışı doğruysa evrendekı genış ölçeklı yapılara ılışkır kavrayışımız sağlam bır zemıne otur muş demektır Dızıler nasıl oluşmuş olabılırler? Hıç bır uçları olmayabileceğı ve kendı uç larını kapatarak dönguler oluşturabıle ceklerı gıbı evren boyunca genışlıyor de olabılırler Gerçekte bır kozmik sıcımır uzunluğunun % 20'sı sıcım olarak ad landırılır Sonsuz sicimler doğrusal de ğıldır ve rasgele atılmış adımlar gıbı zık zaklıdır Butun sıcımlerın toplamı uza ya nufuz eden bır ağ oluşturur Bu karmakarışık dönguler ağı ve son suz sicimler nasıl bır gelışme göstermış tır Sicimler ağır olmalarına karşın ıçle rındekı gerılım nedenıyle ışık hızına çok yakın bır hızda hareket edebılmektedırler, ender olarak da çarpışırlar Kompu turde evren genışlerken, sicimler ağının ne hale geldığı hesaplanmıştır (şekıl 1) Sonuç buyuk ölçude, ıkı sıcım bırbırını kestığınde ne olacağına bağlıdır Eğer bırbırinı kesen ıkı dızı bırbırının ıçınden dırekt olarak geçıyorlarsa o zaman sicimler kısa zamanda evrendekı maddeenerjinın baskın bıçımı olurlar Bunun nedeni evren genışlerken sıcımlerın maddenın kalan kısmından daha yavaş seyrelmesıdır Kozmik sıcımlerın baskın durumda olduğu bır evren, bızım gozlemledığımızden çok daha farklı bır şekılde gorunurdu Kozmik sıcımlerın ek enerjısı evrenin gözlendığı hızdan daha buyuk bır hızla genışlemesine neden olacaktı öte yandan eğer sicimler kesıştıklerlnde, kırılıp yenıden bır başka bıçımde bırleşıyorlarsa, uzun sicimler kırılıp ayrılmış dönguler oluşturacaklardır (şekıl 2) Bu durumda sıcımlerle dolu evren senaryosu geçerlı olmayacaktır Sicimler hareket ederken radyoaktif çekımsel salınım yoluyla enerji kaybederler Bu etkı sonunda döngunun (sonsuz sıcımlerdekının aksıne) boyutunun radyasyondan başka hıçbır şey kalmayana kadar, gıderek kuçulmesıne yol açacaktır Sıcımın enerjısının radyasyona dönuşmesı sıcımlerın baskın bır yol oynamalarını engelleyecekti Fızıkçıler, çapraz kozmik sıcımlerın her koşulda kırılıp tekrar bırleşeceklerını hesaplamışlardır Ancak bızım çapraz dızılerın toplam enerjıyı kozmik sıcımlerde tutulabılecek yeterlı sayıda dönguyu uretıp uretemeyeceğını belırlememız gerekır Evrenin "Hubble boyu" ıle karakterıze edılen yayılımı dızılerın evrımını oldukça etkıler "Hubble boyu" kabaca ışığın buyük patlamadan berı katetmış Oüney OalakOk Yanmkum'nln kompufri» efcfe edUml^ göruntOsu Omlakal kumahrinl v» galaknl zlndrierlni oluşturan galakalHrfyle, evnnln genla 6k*MI ytptaını Qtotam*M*ttr (Smgda) Blzden 200 mUyon ifik ytk uzaktakl AbeH galaksi kumt Aynca kara daUkhr de vardw