Bugün kainatı anlama ve inceleme biçimimiz kökten değişebilir

410

Bugün aralarında Rusya’dan bilim adamlarının da olduğu bir grup araştırmacının duyuracağı bazı sonuçlar, astronomi ve fizik dünyasında yeni bir çağın başlangıcı olabilir. Ünlü bilim adamı Albert Einstein’ın 100 yıl önce var olduğunu iddia ettiği “kütlesel çekim dalgalarının” gerçekten var olup olmadığına dair yapılan çalışmaların sonuçları bugün duyurulacak. Eğer Einstein’ın iddia ettiği “kütlesel çekim dalgalarının” varlığı bilimsel olarak ispatlanırsa, bu bilim dünyasında yeni bir çağın başlaması anlamına gelecek. Eğer dalgalar gerçekten varsa, bugüne kadar bilim dünyası için “görülemez” olan birçok şey artık “görülebilir” olacak. Uzaydaki kara delikler, evrenin yüzde 96’sını oluşturan karanlık madde, Big Bang patlamasının ve dolayısıyla evrenin oluşumu ve bugüne kadar gelişmesinin anlaşılması için devasa bir adım atılmış olacak.

İZAFİYET TEORİSİNİN 100. YILDÖNÜMÜNDE AÇIKLANACAK

Amerika’da dünyanın farklı ülkelerinden bilim adamlarının da katıldığı çok önemli bir çalışmanın sonuçları Albert Einstein’ın tam 100 yıl önce yayınladığı genel görelilik teorisinin (izafiyet teorisi) yıldönümünde açıklanacak. Bilindiği üzere Einstein, genel görelilik teorisini kütlesel çekim dalgalarının var olduğu varsayımı üzerine bina etmişti. Eğer kütlesel çekim dalgaları gerçekten varsa, Einstein’ın 100 yıl önce ortaya attığı bu tez bir kez daha ispatlanmış olacak.

ABD’nin California Teknoloji Enstitüsü, M.I.T Üniversitesi ve ABD’de yerçekimsel dalgaları tespit için kurulan Lazer Enterferometresi Kütlesel Çekim Dalgaları Gözlemevi (LIGO - Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) laboratuvarları, Fransa’nın Ulusal Bilimsel Araştırmalar Merkezi ve İngiltere Bilim Kurulu ile birlikte eşzamanlı bir açıklama yapacaklar.

VARLIĞINI İSPAT İÇİN YAPILAN ÇALIŞMALAR BİLE NOBEL ALMIŞTI

Bilim adamlarının açıklamalarında, tez olarak ortaya atıldığından bugüne kadar varlığını ispatlamak için binlerce bilim adamının kafa yorduğu “kütlesel çekim dalgalarının” gerçekten var olduğuna dair bir açıklama yapmaları bekleniyor. Eğer varlığı ispatlanırsa, bilim adamlarının Nobel ödülü alacağı da neredeyse kesinleşmiş olacak. Çünkü bugüne kadar doğrudan doğruya tespit edilemeyen kütlesel çekim dalgalarının varlığı dolaylı olarak biliniyordu. Dalgaların matematiksel denksizliklerden fazla olduğunu gösteren Hulse-Taylor çift yıldızı ile ilgili ölçümleri içeren çalışmalar, 1993'te Nobel Fizik Ödülü'ne layık görülmüştü.

Dünyada farklı kütlesel çekim dalga detektörleri mevcut olsa da bugüne kadar hiçbiri bu dalgaların tespitini yapamadı. Avrupa Uzay Ajansı’nın (ESA) yerçekimi dalgalarını gözlemlemek amacıyla geliştirdiği Lisa Pathfinder isimli uzay aracı da 2012’de uzaya fırlatılmıştı.

NEDİR BU KÜTLESEL ÇEKİM DALGASI?

Einstein'ın teorisine göre kütlesel çekim dalgaları, uzay ve zaman düzlemindeki dalgacıklara verilen isim. Bir kütleye sahip olan nesneler, bu düzlemlerde bükülmelere yol açarlar. Örneği uzaydaki her gezegen, bir kütleye sahip olduğu için bir bükülmeye yol açar.

Gergin bir çarşaf ya da bir trampoline ağır bir bowling topunun atıldığını düşünün. Bu top çarşafta bir bükülmeye/gerilmeye yol açacaktır. Gezegenler de tıpkı bu bowling topu gibi uzay düzleminde bir bükülmeye yol açarlar, bir çukur oluştururlar.

DÜNYA'YI GÜNEŞİN ETRAFINDA DÖNDÜREN ASLINDA GÜNEŞİN KÜTLESİNİN OLUŞTURDUĞU BÜKÜLMEDİR

Oluşturduğu bu çukurun eğimine giren diğer gezegenler de bu çukurun içinde dairesel olarak dönmeye başlar. Teoriye göre de Güneş’in kütlesel ağırlığı, etrafında dönen gezegenlerin kütlesel ağırlığından daha fazladır. Bu yüzden de gezegenler, dolayısıyla dünyamız, Güneş’in oluşturduğu bu çukur etrafında dönmektedir. Gezegenleri Güneş’in etrafında döndüren aslında çekim kuvveti değil, Güneş’in kütlesinin uzayda oluşturduğu bükülmedir. Kütle ne kadar büyük olursa “çukur alan” da o kadar büyük olur.

Einstein’ın kütlesel çekim dalgaları adını verdiği dalgalar da uzaydaki kütlelerin işte bu şekilde birbirleri etrafında dönerek oluşturduğu dalgalardır.

Günlük yaşantımızdan örnek verecek olursak; eğer iki kişi kol kola girerek birbirlerinin etraflarında dönmeye başlarlarsa, onların bu dönüşleri de uzay ve zamanda dalgacıkların oluşmasına neden olur. Ama bu dalgalar oldukça küçük, pratik olarak neredeyse tespit edilemeyecek miktarda olacaktır. Dolayısıyla tespit edilebilir bir kütlesel çekim dalgası oluşturabilmeniz için hem kütlenizin çok büyük olması hem de dönüş hızınızın çok yüksek olması gerekir.

Kütlesel çekim dalgalarının değişik ivmelerde hareket eden maddelerin oluşmasına da neden olabildiği düşünülüyor. Örneğin Nötron Yıldızı, kara delikler ve diğer uzay nesneleri gibi. Kütle ne kadar ağır olursa, dalgaların yayılması da o kadar çok oluyor. İzafiyet teorisine göre bu dalgalar ışık hızında hareket edebiliyor; ancak çok düşük miktarlarda hareket ediyor. Ayrıca bu dalgalar, kendilerini oluşturan kütlelere bağlı değiller, evrende özgürce bağımsız olarak hareket edebiliyor. Bu şekilde yerçekimsel alanı bozarak uzay zamanında dalgacıklara neden oluyorlar. Bu dalgalanma, genelde fizikçiler tarafından bir suyun içine atılan taşın oluşturduğu dalgalarla örnek veriliyor.

Uzayda gezegenler gibi bir kütleye sahip olan her şey, kütlesel çekim dalgaları oluşturabildiği gibi enerjiye sahip olan veya enerji açığa çıkaran olaylar da bu dalgaları oluşturabiliyor.

Teorilere göre uzay-zaman sarmalı içerisinde bu dalgalar, kara deliklerin doğumu ve çarpışmalarında ortaya çıkabiliyor ve dünyaya çok uzak galaksilerden ulaşabiliyor. Varolan en yoğun ve yerçekimsel olarak en kuvvetli objeler olarak bilinen kara deliklerin şiddetli bir çarpışma gerçekleştirmeleri, dalgalarının patlamasını tetikleyeceği gibi, bunun da dünyada algılanmasına yol açabilecek. Bunun gibi Nötron yıldızlarının çarpışması, supernova olarak bilinen büyük yıldız patlamaları da saptanabilir dalgaların ortaya çıkmasını sağlayabilen uzaydaki diğer koşullar olarak biliniyor.

PEKİ UZAYDAKİ BU DALGACIKLAR NASIL ÖLÇÜLÜR?

Bilim adamlarının da bugüne kadar yapmaya çalıştıkları aslında buydu; kütlesel çekim dalgalarını ölçebilmek. Yine birbiri etrafında dönen iki kişiyi örnek alacak olursak; eğer bu iki kişi arasındaki boşluk ya da mesafe daralır ya da genişlerse bunu uzay düzleminde keşfetmek mümkün olmazdı. Bunu ölçmek için araya somut işaretler, mesela taş gibi, koysaydık bu işaretlerin arasındaki mesafeler de genişleyeceği için bir daralma ya da genişleme olduğunu gözlemlemek imkansız olurdu. Ancak genişlemeyen ya da daralmayan bir şey kullanmamız gerekirdi.

IŞIĞIN HIZI KULLANILACAK

LIGO’daki bilim adamları da araştırmalarını işte bu genişleme ya da daralma kuralıns uymayan şeyi kullanarak yapıyorlar: Işığın hızı. Eğer iki nokta arasındaki mesafe genişlerse ışığın bir noktadan diğerine ulaşması uzayacak, eğer iki nokta arasındaki mesafe daralırsa da ışığın bir noktadan diğerine ulaşma süresi kısalacak.

LIGO, bunu test edebilmek için L şekline benzeyecek şekilde yerleştirilmiş ikisi de 4 kilometre uzunluğunda iki tünel ve lazer ışınlarını kullanacak. Bu tüneller kütlesel çekim dalgalarına maruz bırakıldıktan sonra, tünellerin ucundaki lazer alıcı ve vericileri, ışığın tüneller içindeki yolculuğunun kısalıp kısalmadığını ölçecekler. Yani diğer bir tabirle tünellerin iki ucu arasındaki alanın daralıp daralmadığını ölçecekler.

ÖLÇÜMLER ÇOK HASSAS

Bilim adamları bu değişikliğin, yani tünellerdeki kısalma ya da uzamanın, çok küçük miktarlarda olacağını belirtiyor. Karşılaştırma yapılacak olursa 1.000.000.000.000.000.000.000 metre uzunluğundaki bir borunun 5 milimetre kısalması ya da uzaması ile eşdeğer olacak.

Bilim adamları ayrıca bu deney ile kütlesel çekim dalgalarının oluşturduğu kıpırtıları da duymaya çalışacaklar. Bu kıpırtıların duyulması da, karşılaştırma yapılacak olursa, bir stadyum dolusu insanın konuştuğu bir ortamda sadece bir kişinin sesinin ayırt edilmesi ile aynı ölçüde olacak.

DALGALAR TEST EDİLİRSE NE OLACAK?

Peki bu kıpırtılar duyulursa ne olacak? Bilim adamları bu durumu, ömrünün büyük bir kısmını sağır olarak geçirmiş bir kişinin bir gün duymaya başlamasına benzetiyorlar. Böylece evreni anlamaya yönelik çalışmalarda tamamen yeni bir yöntem kullanılmış olacak. İşte bu yüzden bilim dünyası, kütlesel çekim dalgalarını tespit etmenin evreni anlama çalışmalarında, varlığından haberdar olmadığımız yeni şeyleri bulmada, evrenin nasıl var olduğu ve çalıştığına dair teorileri test etmede çok önemli olduğunu düşünüyor.

EĞER İSPATLANMAZSA BÜTÜN YERÇEKİMİ AÇIKLAMALARI YANLIŞ ÇIKABİLİR

Bu dalgaların varlığının ispat edilmesi, kainatın nasıl işlediğini anlama konusunda bilim insanlarının doğru yolda olduğunu gösterecek. Ama eğer yoksa, yerçekimi için bugüne kadar yapılmış en iyi açıklamanın bile yanlış olduğu anlaşılmış olacak.

EVREN BİG BANG'DAN SONRA ÇEKİM DALGALARI İLE DOLDU

Kütlesel çekim dalgalarının varlığının ispatlanması, bilim dünyasına evrenin oluşumu ve gelişimi noktasındaki çalışmalarda müthiş bir ilerleme yapmasını sağlayacak. Kütlesel çekim dalgalarının galaksilerin çarpışması ve Nörton Yıldızları’nın oluşmasında ortaya çıkabiliyor. Evrenin de Big Bang patlamasının ardından kütlesel çekim dalgaları ile dolu olduğu düşünülüyor.

OSCAR ÖDÜLLÜ YILDIZLARARASI FİLMİNE DE KONU OLDU

Kütlesel çekim dalgaları, ünlü Interstaller (Yıldızlararası) filminin de ana temasını oluşturmuştu. Oscar dahil birçok ödül alan filmde kütlesel çekim dalgalarıyla iki nokta arasında genişleyen uzay zamanda oluşan solucan delikleri işlenmişti. Bilimsel olarak henüz farazi nesneler olan solucan delikleri, uzay zamanda iki nokta arasındaki mesafelerin bir anda aşılmasını sağlayan nesneler olarak biliniyor.

ARAŞTIRMAYA RUS BİLİM ADAMLARI DA DESTEK VERİYOR

LIGO’nun araştırmasına Rusya’dan bilim adamları da destek veriyor. Moskova Devlet Üniversitesi ve Rusya Uygulamalı Fizik Enstitüsü’nden iki grup Rus araştırmacı, ABD’de yürütülen çalışmalara katılıyor.

Rus araştırmacılar, kütlesel çekim dalgalarının tespit edilmesinde kullanılacak olan antenler yer alan aynaları tasarladı. Araştırmada iki Rus profesör Vladimir Braginsky ve Mitrofanov Valery’nin de katkıları bulunuyor.

Kütlesel çekim dalgaları hakkında geçmişte Rus bilim adamları da önemli çalışmalara imza atmışlardı. Rus bilim adamları Mikhail Gertsenshtein ve Vladislav Pustovoit’in 1962’de yayınladıkları makale, bugün hala bu konudaki en önemli yayınlardan biri olarak kabul ediliyor.