Evrende Beşinci Fizik Kuvveti Var mı?

Fizikçilerin daha önce bilinmeyen yeni bir fizik kuvveti, beşinci fizik kuvveti bulduğu haberleri yine internette yayıldı. Her yıl bu konuda en az bir haber çıktığı için “Acaba kaç adet beşinci kuvvet adayı var?” diye sorabilirsiniz. Gerçekten de fizikçiler yerçekimiyle kuantum fiziğini birleştirmek, kara deliklerin merkezindeki tekilliği açıklamak ve tüm evreni tanımlayan her şeyin teorisini geliştirmek için yeni fizik kuvvetleri arıyor. Peki beşinci kuvvet nedir, kaç adet beşinci kuvvet adayı var ve bunlar fizikte neyi açıklıyor? Evrende dört kuvvet bilirken beşinci kuvvete gerek var mı ve varsa bu kuvvet kuantum kütleçekim kuramı ile her şeyin teorisini geliştirmemize yardım eder mi?

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Öncelikle 4 kuvvet nedir?

Beşinci kuvvete geçmeden önce bilinen 4 fizik kuvvetini özetleyerek bunlar neyimize yetmiyor diyelim. Bildiğimiz kadarıyla evren 25 parçacıktan oluşur. Bunları da kuantum mekaniğinin kuantum alan kuramına genişletilmesiyle oluşan standart model altında toplarız. Standart model atomaltı parçacıkların periyodik tablosu gibidir. İşte bu parçacıkları dört fizik kuvveti birleştirir ve bir arada tutar.

Bunlar 1) Yörüngeler, uzayın bükülmesi ve zamanın akışından sorumlu yerçekimi; 2) elektrik, manyetizma, ısı ve ışıktan sorumlu elektromanyetik kuvvet; 3) elektromanyetik kuvvette eş yüklerin birbirini itmesine rağmen atom çekirdeğindeki protonları, dolayısıyla çekirdekleri bir arada tutan güçlü nükleer kuvvet ve 4) radyoaktif bozunum ve beta bozunumundan sorumlu zayıf nükleer kuvvettir.

Moleküllerdeki atomları bir arada tutan Van-der Waals kuvveti, sürtünme kuvveti ve kas kuvveti gibi diğer tüm kuvvetler dört temel fizik kuvvetinden türer. Dört kuvvete temel deriz; çünkü bildiğimiz kadarıyla bunları oluşturan daha temel kuvvetler yoktur. Bunların içinde bir tek yerçekimi klasik anlamda fizik kuvveti değildir. Örneğin elektromanyetizmada elektronlar birbirini aralarında sanal foton alışverişi yaparak iter. Yerçekimi hariç tüm kuvvetler bunları taşıyan parçacıklarla yayılır.

Örneğin elektromanyetik kuvvet bu kuvvete tabi parçacıkların arasında foton alışverişi yapmasıyla işler. Sonuçta elektromanyetizmanın taşıyıcısı fotonlardır. Yerçekiminde ise kütle uzayı büker ve bükülen uzayda zaman akmaya başlar. Öyle ki Einstein’ın yerçekimini tanımlayan genel görelilik teorisi parçacık etkileşimlerine tabi olmayan bir alan teorisidir. Bu nedenle fizik kuvveti terimi doğayı açıklamakta yetersiz kalır. Fizikçiler de temel fiziksel etkileşimler terimini kullanmayı seçer. Kuvvet eski zamanlardan kalma demode bir terimdir ama fizikle yeni tanışanların fiziği anlamasını kolaylaştırır:

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Beşinci fizik kuvveti ve kozmik simetri

Güçlü nükleer kuvvetin taşıyıcısı gluonlardır (adı İngilizce yapıştırıcı demek olan glue sözcüğünden geliyor). Bunlar kuarkları bağlar ve üçer kuark da birbirine bağlanarak protonlarla nötronları oluşturur. Gluonlar proton ve nötronları ayrıca bağlayarak atom çekirdeklerini meydana getirir. Bunun biricik istisnası tek protondan oluşan hidrojen atomu çekirdeğidir. Diğer tüm atomlar ve izotoplar birden fazla proton ve/veya nötron içerir. Zayıf nükleer kuvvetin taşıyıcıları ise Z ve W bozonlarıdır.

Yerçekiminin de graviton denen bir taşıyıcı parçacığı olmasını umarız ama bu teoriktir. Gravitonu görecek teknolojiyi geliştirmek çok zordur. Ayrıca görelilik teorisinde graviton yoktur. Fizikçiler bunu sicim teorisi gibi alternatif teorilerde öngörürler. Bir de standart modelin öngördüğü ve çok geç keşfettiğimiz Higgs bozonu vardır. Higgs bozonu Higgs alanının parçacığıdır. Higgs alanı da parçacıklara kütle kazandıran Higgs mekanizmasını çalıştığı oyun sahasıdır. Bazılarına göre beşinci kuvvet izi taşır:

Higgs bozonu bunu diğer parçacıklarla etkileşerek yapar ama gerçekte nasıl bir parçacık olduğunu iyi bilmiyoruz. Öyle ki bazı teorik fizikçiler “Higgs etkileşim kuvveti” olduğunu kabul eder. Diğerleri ise Higgs mekanizmasının foton alışverişinden farklı olduğu ve Higgs’in yerçekimi gibi ayrı bir kuvvet taşımadığını söyler. Zaten standart modelin eksik olduğuna işaret eden şey, bozon olduğu halde klasik anlamda fizik kuvveti taşımayan Higgs parçacığıdır. Higgs alanının ne olduğu da oldukça belirsizdir. Teorik fizikçilere beşinci kuvvet var mı sorusunu sorduran nedenler için biraz tekniğe girersek:

İlgili yazı: Aynalar Neden Sadece Sağı Sola Çevirir?

 

Beşinci fizik kuvveti ve Higgs bozonu

Dört kuvvetin taşıyıcı parçacıkları (gravitonu da sayarsak) kozmik simetrilerden türer. Oysa Higgs bozonunu türeten bir simetri yoktur. Higgs bir tür kuvvet uygular ama simetriden türemez. Hatta detaya girerseniz Higgs mekanizması da birden fazla parçacıkla işler. Foton gibi tek bozonla değil… Dahası kendine özgü bir temel fizik kuvveti de taşımaz. Kafanız karıştıysa yalnız değilsiniz. Bilim insanları da bunu çözemiyor. O zaman da içlerinden bazıları farklı mantık yürütüyor:

Mademki Higgs kuvveti var ama temel kuvvet değil, öyleyse Higgs mekanizmasını açıklayacak henüz bilmediğimiz beşinci bir fizik kuvveti olabilir diyor. Bu mantığı fizikte açıklayamadığımız tüm temel etkileşimlere uygulayan teorik fizikçiler de var. Nitekim birden fazla beşinci fizik kuvveti adayı böyle ortaya çıkıyor. Gerçi tüm kuvvetleri süpersimetrik parçacıklar açıklamaya çalışan teoriler de mevcut.

Süpersicim ve süper yerçekimi teorileri bunların içinde en popüler olanlarıdır. Bunlar 25 parçacığın yanına 25 süpersimetrik parçacık koyar. Bunlar da bildiğimiz parçacıkların daha kütleli süpersimetrik eşleridir. Oysa CERN’deki LHC hızlandırıcısında bu parçacıkları göremedik. Dolayısıyla diğer fizikçiler beşinci kuvveti aramaya devam ediyor:

İlgili yazı: Okyanuslar Hakkında Yanıtını Bilmediğimiz 7 Soru

 

Beşinci fizik kuvveti arka planı

Beşinci kuvvet varsa fiziği baştan yazmamız gerekecek. Tıpkı Max Planck’ın kuantum mekaniğini ve Einstein’ın görelilik teorisini geliştirmesi gibi… Dolayısıyla her yıl beşinci kuvvet haberleri büyük ilgi görüyor. Tabii ki tüm olasılıkları değerlendirmeliyiz ama burada biri teorik ve biri de pedagojik olarak iki sorun var. Bilim insanları genellikle bir kürsü sahibi olmak, araştırmalarına yatırım almak ve doktorasını yapmak için değişik konuları araştırıyor.

En popüler konular zaten çok sayıda araştırmacıyı çekiyor. Bu yüzden fark yaratmanız gerekiyor. Bazen de doğru olduğuna inandığınızdan değil, sırf denenmemiş yolları araştırmak için “uçuk” teoriler geliştiriyorsunuz. Bu da yanlış değildir. Bir şeyin yanlış olduğunu göstermek insanları gelecek vaat eden yeni teorilere yönlendirir. Oysa bu doğal bilimsel süreci insanlara öğretmiyoruz. İşin içine tıklama avcısı web siteleri de girince bazıları her habere inanıyor. Sonra da bu iddialar yanlış çıkınca bilime güvenini yitiriyor. Aslında aşı olmayacağım diyenlerle düz dünyacılar arasında bu açıdan benzerlik var:

Düz dünyacılar mesnetsiz bir şekilde yerçekimine inanmıyor. Aşı olmak istemeyenlerin büyük kısmı da pandemiye inanmıyor. İnsanlara bilimsel ve eleştirel düşünceyi yeterince öğretmiyoruz. Medyada bilgi kirliliği ve iktidarların algı yönetimi kötü etki ediyor. Nesnel analiz becerisi yeterince gelişmemiş kitleler bu yüzden bilimsel haberlere inancını yitiriyor. “Gerçek sonrası” dediğimiz dönemde insanlar doğrular yerine, hoşuna giden haberlere inanıyor. Çok iyi eğitimli olsanız bile doğruyu seçmek bilgi kirliliği yüzünden zorlaşınca bu tavır kaçınılmaz oluyor. Öyleyse baştan söyleyelim: Henüz beşinci fizik kuvveti yok ama birçok beşinci kuvvet adayı var. Bu da bizi teorik soruna getiriyor:

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Beşinci fizik kuvvetti gerçekçi mi?

Fizikte her bilmediğimiz şeyi yeni teoriyle açıklamaya kalkarsak ortalık teori çöplüğüne döner. Kuantum alan kuramı, halka kuantum kütleçekim kuramı, kuantum holonomi, süpersicim teorisi, süper yerçekimi… saymakla bitmez birçok teori var. Bunların hiçbiri de birbirini desteklemiyor. Her biri evreni farklı şekilde açıklamaya çalışıyor ama başaramıyor. Bu yüzden farklı bir yaklaşım güdüyorum. Ayrı teorileri birbirine çeviren bir tür fizik çevirmeni gibi çalışan kuantum holonomi ve amplituhedron teorilerini kendime daha yakın buluyorum.

Oysa bu da bir kanıdan ibaret. Şurası kesin ki evreni açıklamak için bize gerçekten yeni bir fizik gerekiyor. Sadece bunu ortalığı teori çöplüğüne dönüştürerek başaracağımızı sanmıyorum. Bu arada fizik başarısız değildir. Çağdaş teknoloji, elektrikli ve elektronik cihazlar, yapay zeka ile kuantum bilgisayarlar hep modern fiziğin ürünüdür. Sadece bilim insanları yeni şeyleri de açıklamak istiyorlar. Bundan daha doğal bir şey de yok ama halkımız bilimsel sürecin nasıl işlediğini bilmeli. Bu iş KHK çıkarmak gibi değildir ve armut piş, ağzıma düş tarzında hap çözümler yoktur. Biz de beşinci fizik kuvveti adaylarının arka planını gördüğümüze göre artık bunların ne olduğuna bakalım:

İlgili yazı: Kuantum Çoklu Dünyalardaki Paralel Evrenler Nerede?

 

Beşinci fizik kuvveti ve yeni parçacıklar

Öncelikle beşinci kuvvet varsa bunu kanıtlamak çok zor olacak. Örneğin beşinci kuvvet güçlü olsaydı bunu doğada hemen görürdük. Öte yandan çok zayıf bir kuvvetse bunu tespit etmek pratikte imkansız olacaktır. Yerçekimi varken hiç öteye gitmeyin. Yerçekimini milimetrenin onda birinden kısa mesafelerde ölçemiyoruz. Atom çekirdekleri arasında bırakın etki yapmayacak kadar zayıf olmasını, yerçekimi var mı onu bile bilmiyoruz.

Dolayısıyla beşinci fizik kuvveti varsa ya 10 milyarca ışık yılı gibi en büyük astronomik uzaklıklarda ya da temel parçacıklar arasındaki çok kısa mesafelerde geçerlidir. Büyük ihtimalle de parçacık fiziğinde gizlidir; yani tüm fizik kuvvetlerini bir parçacık taşır sezgisinden hareket edersek… Örneğin daha önce yazdığım muon g-2 deneyi yeni bir fiziğin kapısını açabilirdi. Oysa bir grup fizikçi muon ölçümlerinde anormallik olmadığını gösterdi. Kuantum ölçüm istatistiklerini ayarlayarak bunu mevcut fizikle açıkladılar. Bunun dışında bazı nükleer geçişlerde de tam olarak açıklayamadığımız durumlar var.

Belki de bunlara X17 dediğimiz bir parçacık yol açıyor. Bu durumda X17 beşinci fizik kuvveti taşıyıcısı olacaktır. Oysa bu anormallikler yeni fizik gerektirecek kadar kesin değil. Büyük olasılıkla nükleer fizikteki detayları çözdükçe durumu mevcut fizikle açıklayacağız. Ne zamanki hata payımız Sigma 5 derecesinde, yani 3,7 milyonda bir olur işte o zaman yeni fizik buluruz. Sıra dışı iddialar sıra dışı kanıtlar gerektirdiği için aksi kanıtlanana dek tüm garipliklerin bezdirici ölçüde sıradan açıklaması vardır. 😉

İlgili yazı: Dünyadaki En Ölümcül 5 Toksin Nedir?

 

Peki astronomik kanıtlar var mı?

Karanlık madde beşinci kuvvete dair en güçlü ipuçlarını sunuyor. Evrende normal maddenin 5 katı karanlık madde var ve bunu açıklamak için birçok teorik parçacık ortaya attık. Buna karşın hiçbirini göremedik. Bu nedenle karanlık maddenin bildiğimiz anlamda madde olmadığına dair kanılar güçleniyor. Her ne kadar karanlık maddenin madde olduğunu düşünsem de beşinci kuvvet olduğunu öne sürenler var. Tabii evrenin genişlemesinden sorumlu karanlık enerjiyi de beşinci kuvvet sınıfına sokan araştırmacılar bulunuyor. Gördüğünüz gibi pek çok beşinci kuvvet teorisi mevcut.

En büyük sorun da bunların sadece kendini açıklaması. Örneğin karanlık madde bir kuvvetse bu nükleer geçişlerdeki anormallikleri büyük olasılıkla açıklamayacak. Bunu görelilik teorisindeki eşdeğerlilik ilkesiyle karşılaştırın. Yerçekimi evrenseldir ve ondan da evrensel olan eşdeğerlilik ilkesiyle açıklanır. Beşinci fizik kuvveti teorilerinin önündeki en büyük engel böyle kapsayıcı olmamasıdır. Gerçi kapsayıcı olması da şart değil fakat iş her şeyin teorisine gelince değişiyor.

Buraya dek anlattıklarımızdan beşinci kuvvetin tüm evreni açıklayan her şeyin teorisi geliştirmeye yetmeyeceğini görüyoruz. Yeni fizik teorisi çok genel öngörülerde bulunmak zorunda. Pekala. Diyelim ki beşinci kuvvete ilişkin bir kanıt bulduk. O zaman ne yapacağız? Uzun süre bir şey yapamayacağımız kesin; çünkü büyük olasılıkla bu çok zayıf bir kuvvet olacak. Bu kuvveti kullanmak mevcut ve yakın gelecekteki teknolojinin çok önünde olacak. Beşinci fizik kuvveti bugüne dek yapamadığımız şeyleri yapmamıza imkan verebilir fakat bunlar antiyerçekimiyle havada uçmak gibi büyük şeyler beklemeyin.

Bitirirken

Nasıl ki elektromanyetik kuvvetle bugün yaptıklarımız belli, yeni kuvvetin de bize Superman güçleri kazandırmasını beklemiyoruz. Siz de karanlık enerji beşinci kuvvet mi diye şimdi sorabilir, yeni karanlık güç ve öz etkileşimli karanlık maddeyi hemen okuyabilirsiniz. Karanlık madde teorilerini modifiye yerçekimiyle karşılaştırarak derine dalıp gravitonların karanlık maddeyi açıklayıp açıklamayacağını merak edebilirsiniz. Karanlık maddeyle karanlık enerjinin aynı şey olup olmadığına bakıp daha sıra dışı bir teori olan beşinci element karanlık fotona da göz atabilirsiniz. Bilimle ve sağlıcakla kalın. 😊

Evrenin beşinci fizik kuvveti

^{1The Fifth Force?
2}MICROSCOPE’s constraint on a short-range fifth force
³The Fifth Force in the Local Cosmic Web
⁴DM haloes in the fifth-forcecosmology
⁵Constraint on the fifth force through perihelion precession of planets