Her Parçacıkta Başka Bir Evren Var mı?

Atomaltı parçacıkların içinde yıldızlar ve galaksilerden oluşan cep evrenleri var mı? Işığı oluşturan fotonlar, protonlarla nötronları oluşturan kuarklar ve elektriği oluşturan elektronlar gibi temel parçacıklar birer mikrokozmos mu? Peki her parçacıkta ayrı bir evren varsa biz bunlara nasıl ulaşabiliriz? Ulaşırsak deney amaçlı olarak kendi evrenlerimizi yaratabilir miyiz?

Mikroskobik cep evrenler

1964 tarihli fantastik müzikal Marry Poppins filmini izlediyseniz hatırlayacaksınız: Filmdeki leydinin sihirli bir torbası var ve dışarıdan bakınca küçücük olan bu torbadan, içine sığmayacak kadar büyük objeler çıkarabiliyor (büyük bir abajur gibi).

Keza fantastik rol yapma oyunlarında da (frp) sihirli taşıma çantaları bulunuyor. Oyunda yeterli ilerleme kaydederek bunlardan birine sahip olursanız içlerinde dünyayı taşıyabilirsiniz.

Biz de hayal gücümüzü çalıştırarak mikroskobik boyutta olan temel parçacıkların içinde trilyonlarca galaksi barındıran cep evrenler olup olmadığını sorabiliriz. Bunun için temel parçacıkların daha küçük parçacıklardan oluşması ve dışarıdan bakınca küçük görünmelerine karşın, iç kısımlarının muazzam büyüklükte olması gerekiyor.

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Kara delikler

Kanada’daki Perimeter Enstitüsü’nden Lee Smolin ve meslektaşları, kara deliklerin merkezindeki tekilliğin ötesinde, asla ulaşamayacağımız birer evren olduğunu düşünüyor. Buna göre bir yıldız çökerek kara deliğe dönüşürken, kara deliğin diğer ucunda da yeni bir evren oluşuyor. Kara deliklerin diğer ucu yepyeni evrenlere açılıyor.

Bu açıdan bakarsak en büyük süper kütleli kara delikler bile Güneş Sistemi’nden büyük değil. Ancak, içlerinde dev evrenler barındırıyor olabilirler. Siz de bu konunun detaylarını Her kara delikte başka evren mi var ve Kara deliklerin tersi ak delikler yazılarında bulabilirsiniz.

Öte yandan, fotonlar ve elektronlar gibi temel parçacıkların içinde de ayrı birer evren olup olmadığı apayrı bir tartışma konusu (Yoksa elektron kara delik mi?). Bununla birlikte, bir elektronun içinde ayrı bir evren olması için fizik yasalarının değişmesi gerekiyor.

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

 

Matruşka bebekler

Her parçacık başka bir evren demek için önce standart modelde tanımlanan ve maddeyi oluşturan bütün parçacıkların aslında başka parçacıklardan olduğunu kabul etmemiz gerekiyor. Oysa bu fizik yasalarına aykırı:

Öncelikle protonları oluşturan kuarklar daha küçük parçacıklardan oluşuyorsa bunların kütlesi de daha az olmalı. Öyle ki bu parçacıkları CERN parçacık hızlandırıcısının en güçlü bileşeni olan LHC sistemini inşa etmeden önce, 80’li yıllarda keşfetmiş olmamız gerekiyordu.

Olası çözüm

Bu sorunu çözmenin bir yolu da kuarkları oluşturacak teorik parçacıkların birbirine çok sıkı yapıştığını düşünmek. Öyle ki hafif olsalar bile bunları üretemeyelim. Kısacası kuarkları parçalayarak bileşenlerine ayıracak enerjiye sahip olamayalım. Bu durumda, 30 yıl sonra inşa edilecek gelecek kuşak hızlandırıcıları beklemek zorunda kalalım.

İlgili yazı: Madde ve Zamanın Kökeni Nedir?

 

Örneği var mı?

Tabii var. Örneğin, protonları oluşturan kuarkları 60 yıl önce de bulabilirdik. Ancak, bunlar güçlü nükleer kuvvetle birbirine sıkı sıkıya bağlı olduklarından; protonları parçalayıp kuarklara ulaşmak için CERN tesislerini yenilememiz gerekti.

Her şeye karşın preon denilen bu tür olası kuark bileşenlerini henüz tespit edemedik. Dahası bunları öngören teoriler de daha büyük parçacıklarla ilgili gözlemlerimizle uyuşmuyor; yani preonlar olsaydı evrenin çok daha farklı bir yer olması gerekirdi.

Nasıl derseniz

İşimiz zor. Bir kere kuantum fiziğiyle yerçekimini birleştiren bir kuantum kütleçekim kuramı geliştirmedik. Oysa preonlar varsa bulmak için bu kuramı geliştirmek şart. Dahası preonları diğer parçacıkları tanımlayan standart modelle uyumlu olarak gösteren teoriler de yerçekiminin ölçülen şiddetiyle, evrensel yerçekimi sabitiyle uyuşmuyor.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Karanlık madde

Elbette preonlar gibi kuark, elektron, fotonların bileşen adaylarını da elektromanyetik ve güçlü nükleer kuvvetle etkileşmeyen parçacıklar olarak tasarlayabiliriz. Bunlar sadece kütleçekim kuvveti ile zayıf nükleer kuvvetle etkileşen egzotik parçacıklar olabilir. Kısacası bileşen adayları karanlık maddedir diyebiliriz.

Ancak, evrendeki maddenin yüzde 85’ini oluşturan karanlık maddenin de güçlü bir yerçekimi alanı var. Öyle ki karanlık madde evrendeki galaksilerin oluşmasını sağladı ve onları bir arada tutan ek yerçekimini sağlıyor.

Karanlık maddenin ne olduğunu bulamadık; ama preon ve benzerleri karanlık madde ise karanlık madde tahminimizden bol olmalı. Oysa evrende bu kadar çok karanlık madde bulunmuyor; çünkü olsaydı galaksiler kara delik halinde çökerdi.

Belirsizlik ilkesi

Bir de Heisenberg’in belirsizlik ilkesi var: Bir parçacığın konumunu ne kadar kesin bilirseniz momentumu o kadar belirsiz oluyor; yani olası kuark bileşenlerini, kuarkları oluşturacak şekilde uzayda küçücük bir yere toplamak da zor oluyor. Bunların kuark oluşturmak yerine, kuantum tünelleme ile uzaydaki başka yerlere ışınlanmasını bekleriz.

İlgili yazı: Konutlar İçin Ucuz Güneş Enerjisi Rehberi

 

Kurtar bizi Einstein

Ancak, yazımızın başındaki Marry Poppins’in sihirli torbasında olduğu gibi, Einstein’ın görelilik teorisinden yardım alabiliriz. Sonuçta kütle uzayı büküyorsa kuark bileşenlerinin de uzayı büktüğünü ve dışarıdan bakınca küçük olmalarına rağmen, içi süper geniş olan cep evrenleri oluşturduğunu söyleyebiliriz.

Ancak, burada da birkaç sorun var: 1) Bu durumda preon adaylarının uzayı büküp içinde cep evren oluşturacak kadar kütleli olması gerekiyor. Doğrusu bu da kuarkların içinde onlardan küçük, ama çok daha kütleli parçacıklar olması demek. Bu durum yaşadığımız evren için büyük çelişki:

Sıvı karanlık madde

2) Gerçi sıvı karanlık madde yazısında anlattığım gibi bunun da çözümü var. Örneğin, preonların süper sıvı karanlık madde gibi egzotik özellikleri olduğunu söyleyebiliriz. Bunlar karanlık enerji gibi negatif basınç yaratıyorsa hem cep evrenleri içerebilir, hem de beklenenden kat kat hafif olabilirler (karanlık enerjinin efektif kütleyi azalttığından hareketle).

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Çok uçtuk

Her parçacıkta bir evren olması için bulduğumuz bu çözüm bilimden çok bilimkurguya benziyor. Burada aşırı spekülasyon yapıyoruz; ama en azından evrenin neden gördüğümüz gibi olduğunu da anlıyoruz.

Kuarkların preonlardan oluştuğu ve bütün parçacıkların Rusların matruşka bebekleri gibi iç içe geçen daha küçük parçacıklardan meydana geldiği bir evren tasarımının, neden pratikte imkansız olduğunu görüyoruz.

İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi

 

Yetmez ama evet

Mademki her parçacıkta bir evren mi var diye sorduk, öyleyse teorik açıklamalarımızda sonuna kadar gidelim. Örneğin yukarıdaki bütün sorunları çözdüğümüzü varsayalım. Bu kez de düz mantık sorunu var: Her parçacıkta ayrı bir evren varsa neden standart modelde sadece 25 temel parçacık bulunuyor?

Neden kuarkları oluşturan preonları oluşturan kreonları oluşturan treonları oluşturan diye sıralayacağımız şekilde milyarlarca parçacık türü, belki de sonsuz parçacık türü yok?

En büyük sorun ise kuarklar ve diğer parçacıkların kuantum yasalarına tabi olması. Bunlar sanal parçacıklar halinde sürekli ortaya çıkıp gerçeklik kazanıyor ve birçok durumda antimadde ile çarpışarak yok oluyorlar.

Nitekim CERN parçacık hızlandırıcısı, protonları çarpıştırıp parçalayarak ortaya çıkan izlere bakıyor ve bunlarda yeni parçacıklar arıyor. Özetle bu parçacıklar varsa CERN her çarpışmada bunlardan milyarlarcasını üretmeliydi ve bunlar da deney aygıtlarının sensörlerinde görülmeliydi.

İlgili yazı: Evrendeki Kayıp Madde Nerede?

 

Bilimsel düşüncenin önemi

Elbette sicim teorisi fizikçilerinin yaptığı gibi, bütün bu soruları çözecek bir matematik modeli geliştirebilirsiniz. Ancak, Bilimsel okuryazarlık düzeyinizi ölçmenin iki yolu yazısında anlattığım gibi, o zaman size şöyle soracaklardır: Kanıtın nerede?

Özetle deney ve gözlemler preon teorilerini kanıtlamadığı sürece, kuarklar gibi temel parçacıkların daha küçük parçacıklardan oluştuğunu söyleyemeyiz. Bu nedenle her parçacıkta bir evren var mı sorusunun bugünkü yanıtı basittir: Hayır yok. Parçacıkların içinde cep evrenleri bulunmuyor.

Ancak, kara deliklerin başka evrenlere açılan kapılar olması daha büyük bir olasılık. Evrenimizin kara delikten doğmuş olması ihtimali bile, her parçacıkta ayrı evren var demekten daha yüksek bir olasılık.

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

 

Akılcı düşünelim

Yine de uzayda küçücük bir noktaya süper güçlü lazerlerle ateş ederek ışıktan kara delik oluşturabilirsiniz. Bu bile bugün halk arasında gittikçe yaygınlaşan sözde bilim masallarından daha gerçekçi bir kuram; çünkü görelilik teorisinin meşru çözümlerine dayanıyor.

Yeter ki dayanıksız kanıtlarla Dünya düzdür diyerek çok ileri gitmeyelim. Dünya’nın yuvarlak olduğunu gösteren yerçekimi teorisine alternatif bir kuram geliştirip bunu tüm evrende binlerce deneyle kanıtlamadan düz dünya teorisine inanmayalım.

Yoksa masalları bilimden ayırt edemeyiz. Bu da insan aklına yönelen en büyük saldırı olur; çünkü hurafeler insanın sağlıklı düşünme yeteneğiyle birlikte düşünce özgürlüğünü elinden alıyor. Öyleyse akılcı düşünün, test edin ve hep bilimle kalın.

Standart model ve 25 temel parçacık

¹Cosmological histories from the Friedmann equation: The universe as a particle