Fazladan Boyutları Tespit Etmenin Yolu Kütleçekimsel Dalgalar Olabilir mi?

 

Uzmanlar, Sicim Teorisinin öngördüğü fazladan fiziksel boyutları tespit etmenin kütleçekimsel dalgalar ile mümkün olabileceğini düşünüyor…

Bugün fizik dünyasının geliştirmeye çalıştığı en önemli açıklamalardan biri kuşkusuz bir kuantum-kütleçekim teorisi. Bilinen dört temel etkileşim arasında, bir kuantum teorisi ile açıklanamayan yalnızca kütleçekim kuvveti bulunuyor. Bunun nedenlerinden biri, kütleçekim kuvvetinin, kuantum ölçeğinde, diğerlerine göre çok güçsüz olması.

Bunu şu şekilde düşünebilirsiniz: Birkaç gramlık bir mıknatısa bir ataç tutturduğunuzu düşünün; ataç yere düşmüyor, çünkü birkaç gramlık bir mıknatısın manyetik çekim gücü dahi koca bir gezegenin kütleçekim gücünden daha fazla. Daha kesin sayılar vermek gerekirse, kuarklar ölçeğinde, elektromanyetik kuvvetin büyüklüğünü 1 alırsak, güçlü etkileşimin büyüklüğü 60, elektro-zayıf kuvvetin (veya diğer adıyla zayıf etkileşimin) büyüklüğü 10-4 ve kütleçekiminin ise 10-41 (veya diğer bir yazılışla 0.00000000000000000000000000000000000000001) büyüklüğünde.

Kütleçekim kuvvetini, diğer kuvvetler ile birleştirerek bir kuantum-kütleçekim teorisi haline gelme konusunda en iddialı teorilerden biri ise Sicim Teorisi. Ancak Sicim Teorisinden tutarlı sonuçlar alabilmek için fazladan 6 boyuta ihtiyaç duyuluyor. Yani, Sicim Teorisi, gündelik deneyimden alışık olduğumuz 3 boyut, ek olarak 1 zaman boyutu ile birlikte toplam 10 boyutlu bir evren öneriyor. Bu boyutları henüz gözlemleyememiş olmamızın açıklamalarından biri olarak ise, çok küçük olmaları düşünülüyor.

Gündelik deneyim, bilimsel bir teori için belirleyici etken olamayacak olsa da, bu boyutların varlığının kabul edilebilmesi için doğrudan veya dolaylı bir şekilde gözlemlenebilmeleri gerekiyor. Max Planck Kütleçekik Fiziği Enstitüsünden [İng. Max Planck Institute for Gravitational Physics] Gustavo Lucena Gómez ve David Andriot, bu gözlem için kütleçekimsel dalgaların kullanılabileceğini düşünüyor.

Kütleçekimsel dalgalar, Einstein tarafından 1915’te yayımlanan Genel Görelilik makalesinde öngörüldükten sonra, 2016 yılında LIGO uzmanları tarafından gözlemlenerek varlıkları kanıtlanmıştı. Kütleçekimsel dalgalar, karadeliklerin birleşmesi veya yıldızların patlaması gibi aşırı derece şiddetli olaylar sonucunda oluşuyor, ve ses dalgalarının havada yayılmasına benzer şekilde, uzay-zaman dokusu üzerinde ışık hızında yayılıyor.

Araştırmacılardan Gomez, “Eğer Evrende fazladan boyutlar bulunuyorsa, kütleçekimsel dalgalar herhangi bir boyutta ilerleyebilir, fazladan boyutlarda bile,” diyor.

Gomez ve Andriot, çalışmalarında bu fazladan boyutların, kütleçekimsel dalgalar üzerindeki olası etkilerini matematiksel olarak araştırıyorlar ve buradan iki bulguya ulaşıyorlar; yüksek frekanslarda fazladan oluşacak dalgalar ve kütleçekimsel dalgaların uzayı nasıl gereceğine dair, fazladan boyutların var olmaması durumuna göre “nefes alma şekli” diye adlandırdıkları bir farklılık.

Bunlarda ilki, şu an var olan detektörlerin tespit edemeyeceği kadar yüksek frekanslardaki dalgalar. Bunun için LIGO’nun şu an olduğundan bin kat hassasiyette ölçüm yapabilecek bir detektör gerekiyor. “Eğer bu tür bir detektör var olsaydı, çok açık bir sinyal [görmeyi] beklerdik, çünkü 1,000 Hz’den çok daha yüksek frekanslarda kütleçekimsel dalgalar üretecek bilinen astrofiziksel bir süreç bulunmuyor,” diyorlar, “dolayısıyla bu tür yüksek frekanslar, yeni bir tür fiziğin belirtileri olacaktır.”

İkinci olarak öne sürülen fikir ise, fazladan boyutlar nedeniyle ortaya çıkacak olan “nefes alma şekli” [İng. Breathing-mode] Bunun, kütleçekimsel dalgaların şu an yarattığı bilinen, dairesel bir lastiğin bir yönde uzarken, diğer yönde kısalmasına benzeyen harekete ek olarak, akciğerlerin nefes alırken yaptığı harekete benzer bir şekilde, kütleçekimsel dalgaların geçtiği sırada uzayın genişlemesi ve daralması ile ilgili fazladan bir hareket olduğu belirtiliyor.

Gomez, “Eğer Evrenimizde fazladan boyutlar mevcutsa, bu uzay-zamanının standart kütleçekimsel dalgaların neden olacağından farklı bir şekilde genişlemesine ve daralmasına neden olacaktır,” diyor. Bu hareketin tespit edilebilmesi için LIGO benzeri üç detektörün eş zamanlı olarak kullanılması gerektiği belirtiliyor.

Eğer fazladan boyutlar gerçekten mevcut ise, bunun kütleçekim kuvvetinin, tüm boyutlar boyunca yayıldığı için diğer kuvvetlere göre çok zayıf kalmasına neden oluyor olabileceği söyleniyor.

Ancak Gomez ile Andriot’nun çalışması şu an için hakem değerlendirmesinden geçmemiş olduğu için konuyla ilgili çok fazla heyecanlanmamakta fayda var. Yine de Sicim Teorisinin matematiksel öngörülerinin fiziksel gözlemlere dönüşme sürecinde önemli bir adımla karşı karşıya olabiliriz.

Çalışmaya Arxiv.org‘dan ulaşabilirsiniz.

 

Kaynaklar: New Scientist, Science Alert, Arxiv

 

Siz ne düşünüyorsunuz?