Bilim İnsanları Galaksinin Merkezinde Beşinci Kuvveti Arayacak

Güçlü kütle çekim etkileri altında Einstein’ın denklemlerinden en ufak sapmaların beşinci kuvvetle ilgili ipuçları sağlaması bekleniyor.

California Üniversitesin, Los Angeles kampüsünden araştırmacılar (UCLA), Genel Göreliliği test etmek ve olası bir beşinci temel kuvveti keşfetmek için galaksimizin merkezindeki süper-kütleli karadelik civarındaki yıldızların hareketlerini izliyor.

Şu an doğada varlığı bilinen dört temel kuvvet mevcut. Bunların en küçük ölçekte olanları, atom çekirdeğini bir arada tutan ve kuantum renk dinamiği ile açıklanan güçlü nükleer etkileşim, radyoaktif maddelerin ışımalarından sorumlu ve elektro-zayıf teori ile açıklanan zayıf nükleer etkileşim. Büyük ölçeklerde ise, molekülleri bir arada tutan ve kuantum elektrodinamiği ile açıklanan elektromanyetik kuvvet ve kütleleri bir arada tutan ve genel görelilik ile açıklanan kütleçekim kuvveti.

Bunlar içerisinde kütleçekim kuvveti, diğerlerinden biraz daha farklı bir konuma sahip. Kütleçekim kuvvetine ait taşıyıcı varsayımsal parçacık graviton henüz gözlemlenebilmiş değil. Yani başka bir deyişle, kütleçekim henüz kuantum alanları teorisinin bir parçası haline gelmiş değil. Diğer temel kuvvetlerden farklı olarak, kütleçekim kuvvetinin nasıl üretilebileceğini ve nasıl kontrol edilebileceğini henüz bilmiyoruz.

UCLA’da görev yapmakta olan uzmanlar ise kütleçekim kuvvetinin, diğer kuvvetler ise bir araya gelmiyor olmasının nedeninin, kütleçekim ile diğerleri arasındaki kurabilecek olan beşinci bir temel kuvvet ile açıklanma ihtimali olduğunu düşünüyorlar. Araştırmacılardan Andrea Ghez, “Einstein’ın teorisi [kütleçekimini] çok iyi bir şekilde açıklıyor, ancak teoride boşluklar olduğuna işaret eden pek çok kanıt var,” diyor.

S0-2 ve S0-38 isimli yıldızların galaktik merkezdeki yörüngeleri (görsel: Keck Observatory/UCLA Galactic Center Group)

Uzmanlar, Physical Review Letter’da yayımlanan çalışmalarında genel görelilikteki sapmaları tespit edebilmek için galaksi merkezine yakın olan S0-2 ve S0-38 isimli yıldızlara ait yirmi yıllık gözlemleri incelemişler. Ghez, “Yıldızların hareketini 20 yıl boyunca Keck Gözlemevinin sağladığı hassas veriler ile incelediğinizde, kütleçekimin nasıl işlediğine dair kısıtlamaları görebilirsiniz. Eğer kütleçekim, Einstein’a ait genel görelilik haricinde bir şey tarafından etkileniyorsa, bunu yıldızların yörüngesel hareketlerindeki ufak sapmalardan anlayabilirsiniz,” diyor.

Ancak verilerde, yüzyıldan uzun süredir maruz kaldığı her testi başarıyla geçmiş olan genel göreliliğin açıklayamadığı bir durumlar henüz karşılaşılmadığı belirtiliyor. Fakat henüz en aşırı kütleçekim kuvvetlerinin yaşandığı duruma ait gözlemlerin yapılmadığı ve 2018 yazında, S0-2’nin, süper-küleli karadelik Sagittarius A*‘ya en yakın olduğu durumda yapılacak gözlemlerin belirleyici olabileceği kaydediliyor.

Ghez, “Bu çok heyecan verici, çünkü çok temel bir soru soruyoruz – kütleçekim nasıl işliyor?”

Eğer doğada işleyen beşinci bir kuvvet ve bu kuvvetin vasıtasıyla kütleçekimin diğer kuvvetler ile bağlantısı ortaya çıkarılabilirse, bu ilerleyen süreçte her şeyin teorisine doğru atılmış önemli bir adım olabilir.

 

Kaynaklar:

http://www.iflscience.com/physics/scientists-found-a-new-way-to-test-relativity-using-stars-and-a-supermassive-black-hole/

http://www.sciencealert.com/physicists-are-probing-the-centre-of-our-galaxy-to-find-the-missing-fifth-force-of-nature

http://www.keckobservatory.org/recent/entry/new_method_of_searching_for_fifth_force

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.211101