Featured Video Play Icon

Evrenin Karanlık Yüzü – Karanlık Madde ve Tanrı Parçacığı

İnsanlık tarihi ele alındığında çok da uzun olmayan bir süre öncesine kadar dünyamızın evrenin merkezinde olduğu düşünülüyordu. Genel kanı buydu. Herkes bu bilgiyi kesin bilgi olarak görüyor buna karşı çıkanlar ise tanrıtanımaz asiler olarak algılanıyor ve üstelik cezalandırılıyor ve hatta sonları ölümle dahi sonuçlanabiliyordu. Bugün hepimizin genel kültür olarak bildiği, aksini söyleyene güldüğü bir bilgi yüzünden insanlar çok zor dönemler geçirmişti anlayacağınız.

Kopernik başlatmıştı bu devrimi de. Güneşin evrenin merkezi olduğu yanılgısı olsa bile o zaman için devrimsel bir fikirle tüm yanlış algıyı değiştirmiş ve 15. Yüzyılda dünyanın düz olduğuna ve evrenin merkezinde olduğuna inananların arasında çok devrimsel bir bakış açısı geliştirmişti. Yıl olmuş 2020 hala dünya düz diyenler var gerçi… İşte o kafalar 15. Yüzyılda çok mutlu yaşayabilirlerdi… Neyse.

Tabi bu algı hemen değişmeyecek ve Kopernik bu çalışmasını yayımladıktan sonra 1 yıl içinde eceliyle ölme şansına erişecek ve muhafazakar çevrenin gazabından kurtulacaktı. Tabi bu çevre Kopernik’in tüm fikirlerin reddetmeye devam edecekti. Birkaç yüzyıl boyunca. Sonra 17. Ve 18. Yüzyılda artık Newton gibi bilim insanlarının katkılarıyla bu algı tamamen oturacak ve evrende ortlama bir yıldızın çevresinde dönen bir gezegende yaşadığımızı artık öğrenecektik.

20. yüzyılın başında da başka galaksilerin olduğunu da öğrenecek ve izotropik yani yönden bağımsız evren modeli ile evrenin bir merkezi olmadığını anlayacak ve artık bu arayışımıza son verecek yönümüzü çok başka bulgulara çevirecektik.

1998 yılında tip 1a süpernova isimli bir çalışmada örneğin evrenin genişlediği bilgisinin ötesinde evrenin genişlemesinin gittikçe hızlandığı bulgusu elde edilmiştir. Yani evrenin genişlediğini biliyorduk. Boşluk teorisi yani uzayın boş olduğu teorisi ile bu genişlemenin sabit olması gerektiği düşünülebilir ancak bir şeyler bu genişlemeyi hızlandırıyordu.

Göremediğimiz bir şey ya da şeyler ya da her neyse…

Ama buna cevap vermek için önce sormamız gereken bir soru var. Madde nasıl ortaya çıktı? Biz. Nereden geliyoruz. Yani sadece biz değil. Gezegenimizdeki her şey, gezegenler, yıldızlar, galaksiler… Hubble teleskobunun çektiği bu ikonik fotoğrafa baktığımızda 10 binlerce galaksi çarpıyor gözümüze. Bazıları çok sönük. Çünkü çok eski. Çünkü bu ışık yaklaşık 13 milyar yıl öncesinden geliyor. Yani bu teleskopla bu ışığa baktığımızda geçmişe yolculuk yapıyoruz. Başlangıç noktasına. Büyük patlamaya.

Ama soru şu. Bu galaksiler dahil. Her şeyi oluşturan madde nereden ortaya çıktı. Yıldız tozu. Nereden ortaya çıktı?

İşte bu kozmik gizemle ilgili bir cevabımız var gibi.

Gördüğümüz her şeyin göremediğimiz iki şeyin arasındaki müthiş savaştan çıktığını düşünüyoruz.

Karanlık madde ve henüz yeni sayılacak bir zamanda keşfettiğimiz karanlık enerji…

İşte karanlık madde ve karanlık enerji birlikte evreni yönetiyor…

Ama bunun için önce Hubble teleskobundan çok daha öncesine, daha eskiye bakmamız, başlangıca bir zaman yolculuğu yapmamız gerekiyordu. Bu amaçla 2001 yılında WMAP isimli bir uyduyu gönderdik uzay boşluğuna. Amacı da evrenin ilk ışığını yakalamaktı.

Evrenin ilk ışığı mı? Evet. Büyük patlamadan yaklaşık 380 bin yıl sonra ışık yayılabilecek yoğunluğa indiği andan itibaren oluşan ışıktan bahsediyoruz. Büyük patlama teorisinin de ortaya çıkışına vesile olan bir olgudan. Kozmik Mikrodalga Arkaplan Işımasından. Tamamen şans eseri 1960’lı yıllarda radyo sinyallerinde yakalanan parazitler nedeni ile Arno Penzias ve Robert Wilson isimli iki astronom tarafından tespit edilen bu ışıma işte büyük patlamadan arda kalan bir miras bize. 1992 yılında NASA’nın gönderdiği COBE uydusu bu ışımanın varlığını ilk kez kesin bir şekilde kanıtlamış ve işte WMAP isimli uydu da bu ışımanın detaylı bir haritasını çıkarmak üzere yola çıkmış ve 9 yıl süren çalışmalar sonunda bu fotoğraf ortaya çıkacaktı. Evrenin “bebeklik fotoğrafı” adı verilen bu fotoğraf.

Bu gördüğünüz evrenin doğuşunun imzasıdır. Büyük patlamanın izi. Bu farklı renk desenlerine bakarak astronomlar evrenin doğuşundan itibaren neler olduğunu net bir şekilde görebiliyor ve evrenin yaşını çok daha hassas bir şekilde hesaplayabiliyorlar. 13.7 milyar yıl. Ama bize sunduğu asıl en önemli bilgi şuydu. Evrenin %95’inden fazlası karanlık madde ve karanlık enerji adını verdiğimiz şeyle doluydu. Aklın sınırlarını zorlayan bir kuvvet ve maddeyle.

Şimdi bu kanıya nasıl vardık onu konuşalım.

Bunun için de hızdan bahsetmemiz lazım önce. Biliyorsunuz. Dünyamız güneşin çevresinde saatte 1670 km hızla dönüyor. Güneş sistemimiz ise samanyolu galaksisinin merkezinin etrafında ne kadar hızla dönüyor biliyor musunuz? Saatte yaklaşık 800.000 km hızla. Müthiş bir hız…

Fakat burada bir gariplik var.

Güneş sistemimize bakarsanız gezegenler güneşten uzaklaştıkça dönüş hızları düşmektedir. Daha yavaş dönmektedir. Newton yasaları da bize bunu anlatır. Merkezde uzaklaştıkça hızın düşmesi gerekir.

Bu mantıkla galaksi merkezine göre dönen yıldızların da galaksinin sınırlarına yaklaştıkça dönüş hızlarının düşmesi gerektiği sonucuna varabiliriz.

Ama işte gariplik burada.

Yıldızlar galaksi merkezinin neresinde olursa olsun. Uzaklaştıkça daha yavaş dönmeleri beklenirken neredeyse hepsi aynı hızla ve hatta kimi yıldızlar daha hızlı dönüyor.

Nasıl yani? Bu çok garipti.

Ve bu keşfi yapan Vera Rubin’in hikayesi de bir o kadar sıradışı. 1960-70’lerde her yerde olduğu gibi astronomide de erkek egemen bir ortamda çocukluğundan beri uzaya duyduğu merakını ve hayranlığını mesleği olarak belirleyen Vera Rubin herkes galaksilerin merkezine odaklanmışken galaksilerin dışındaki yıldızlara odaklanmış ve işte bu sırada bu çılgın bulguyu ortaya koymuştu.

Gerçekten sıradışı bir olaydı bu ve bir açıklaması olmalıydı. Adını çok az kişinin bildiği isimsiz kahraman Vera Rubin bunun da açıklamasını yapacaktı. Hem de kadın olduğu için Princeton üniversitesi astronomi programına kabul edilmemesine rağmen ve üstelik 4 çocuğu olmasına rağmen yapacaktı bunu.

Bu durumun kendisine göre tek açıklaması olabilirdi. Mesela burada andromeda galaksisini görüyorsunuz. Bize en yakın spiral galaksilerinden birisi. İşte burada ışık huzmesinin dışındaki yıldızlar da merkeze çok yakınmış gibi hareket ediyorlardı. İşte bunun tek açıklaması, burada ışık olmasa bile bir şeyler olmalıydı. Bir madde olmalıydı.

Karanlık Madde olmalıydı bu…

Vera Rubin’in gözlemleri bize galaksilerin karanlık madde dediğimiz ama teleskoplarımızın yakalayamadığı bir maddeden oluşan bir halkanın içine gömülü olduğunu gösteriyordu. Galaksilerin boşlukta değil, bu maddenin içinde hareket ettiklerini…

Galaksilerin kütlelerinin büyük kısmını bu maddenin oluşturduğunu…

Gökyüzüne baktığımızda aslında galaksinin minicik bir kısmına bakıyoruz. Görünmez bir madde ile dolu bir okyanustaki toz tanelerini görüyoruz. Bir okyanusun içindeyiz anlayacağınız…

Ama buradaki sıkıntı, en büyük sıkıntı şu. Karanlık Madde bildiğimiz hiçbir maddeye benzemiyor. Biz, bildiğimiz hiçbir şey, gördüğümüz hiçbir gezegen, yıldız, galaksi… Hiçbir şeyde bu maddenin izi yok. Bildiğimiz hiçbir maddeye benzemiyor ve bu nedenle karanlık maddeyi ararken gerçekten büyük bir karanlığın içindeyiz.

Olduğundan eminiz o ayrı. Bunun temel göstergelerinden biri de yıldızların oluşumu en önemlisi. İlk başta yıldızların oluşması için hiçbir şart yokken nasıl oluşturlar mesela? Atomlar neye göre karar verip bir araya gelip yıldızları oluşturdular? İşte bunun cevabı şu. WMAP haritasına da baktığımızda gördüğümüz bazı yerlerde karanlık maddenin yoğun olduğunu görebiliyoruz. Bu yoğunluk işte karanlık maddenin de kütleçekim etkisi ortaya çıkarmasına neden oldu. İşte atomlar bu noktalarda birleşerek yıldızları oluşturdu. Orada bir yerdeler ama işte neredeler bilmiyoruz. Bulmak içinse uğraşıyor muyuz? Evet.

Nerede peki?

İşte tam olarak burada. CERN’de. Büyük Hadron Çarpıştırıcısında.

Ne yapıyoruz CERN’de?

Şöyle ki. Önceki bir videomuzda Standart Modelden ve Evrendeki 4 temel kuvvetten kısaca bahsetmiştik. Daha da bahsedeceğiz.

Ama Standart Model derken şundan bahsediyoruz. Atomaltı parçacıklardan. Atomları ve dolayısıyla evrende gördüğümüz her şeyi oluşturduğunu düşündüğümüz parçacıklardan. Bunlar da fermionlar yani gördüğümüz tüm maddeleri oluşturan parçacıklar ve bosonlardır. Bosonlar da fermionlar arasındaki güç alışverişini sağlayan parçacıklardır. 3 temel kuvvet yani güçlü, zayıf nükleer kuvvet ve elektromanyetik kuvvet bu bosonlarla taşınırlar. Kütleçekimi nerede diye sorarsanız henüz Standart Model bu kuvveti denkleme dahil edebilmiş değil. Ama bir noktada gerçekleşecektir bu da.

Neyse. İşte fermion veya boson dediğimiz atomun çekirdeğinde bulunan proton ve nötronu oluşturan kuark isimli en temel parçacıkları da içerir. Ve kütlesi olan bildiğimiz en küçük parçacık da budur. Ama soru şu. Bu kütle nereden geliyor?

İşte bunun cevabını da Peter Higgs veriyor. Bu parçacıklar Higgs alanı dediğimiz ve tüm evreni kapladığı düşünülen, şu anda sizin de içinde bulunduğunuz, her şeyin içinde bulunduğu bir alanda hareket ediyor. Ve bu alan içinde parçacıklar yavaşlayarak kütleye sahip oluyor. Aksi halde ışık hızında hareket edecek ve her şey enerjiye dönüşecek ve hiçbir şey ama hiçbir şey olmayacaktı.

İşte bu alanı Peter Higgs 1960’larda öngörmüş ama CERN’deki parçacık çarpıştırıcısı ile 2012 yılında Higgs Bosonunun keşfedilmesi ile kanıtlanmıştı. Peter Higgs bu bulgu ile 2013 yılında Nobel Fizik Ödülü almıştır.

Higgs Bosonu dediğimiz şey ise bu her yeri kaplayan Higgs Alanında oluşan dalgalar ile ortaya çıkan bir parçacık. Bu dalgaları oluşturmak içinse işte parçacıkları çarpıştırmanız ve bir dalga ortaya çıkarmanız gerekiyor. Bu sayede keşfedilen Higgs Bosonu az önce de bahsettiğim gibi Higgs Alanı ile birlikte bildiğimiz tüm parçacıklara ve dolayısıyla bize kütlemizi kazandıran parçacıktır. Bu nedenle diğer adı Tanrı Parçacığıdır. Fizikçiler bu tabiri çok sevmezler bu arada ama akılda kalıcı değil mi?

Bu Higgs Bosonu neden önemli diye sorarsanız bazı bilim insanlarına göre maddeleri bir arada tutan karanlık maddeyi açıklayabilecek bir portal olabilir. Henüz bu aşamaya gelemedik ama çalışmalar devam ediyor.

Karanlık maddeyi açıklayabildiğimizde ise galaksilerin, galaksi kümelerinin, evrendeki her şeyin nasıl oluştuğunu açıklayabileceğiz.

Fakat karanlık maddenin daha da karanlık bir düşmanı var.

En başta bahsettiğim savaşın diğer kahramanı.

Astronomlar uzak galaksileri, büyük patlamanın kalıntılarını çalışırken bir şey keşfediyorlar. Evren büyük patlama sonrasında beklendiği üzere 8 milyar yıl sonrasına kadar yavaşlayarak genişliyor. Hatta bu yavaşlamanın bir süre sonra duracağı ve Büyük Çöküş adı verilen bir olguyla çökeceği bile düşünülüyordu. Fakat 8 milyar yıl sonrasında bir şeyler oluyor. Çok garip şeyler. Evrenin genişlemesi bir anda hızlanıyor. Gittikçe hızlanıyor. Ve bugün de bildiğimiz kadarıyla bu hızlanma daha da artacak. Bugün bu genişlemenin yaklaşık saatte 240.000 km olduğu düşünülüyor. Hızı daha da artacak. Ve elimizdeki veriler bize bunun sonsuza dek süreceğini gösteriyor.

Peki ne olmuştu? Bu sıradışı olayın sebebi neydi?

Bilmiyoruz. O yüzden ona KARANLIK ENERJİ diyoruz.

Evrenin %68’ini kapladığı düşünülen, varlığından emin olduğumuz ama henüz anlayamadığımız sıradışı kuvvet.

Ama bunu isterseniz başka bir videoda konuşalım. Seriye Karanlık Enerji ile devam edelim ve daha sonra bizi çok heyecan verici konular bekliyor.

Bitirmeden BebarBilim’in de evrenin genişlemesi gibi sonsuza dek hızlanarak devam etmesi için destekleriniz çok önemli. Katıl butonu ve Patreon üzerinden desteklerinizi bekliyorum. Önümüzdeki dönemde bu mecralarla katkıda bulunan destekçilerime çok güzel sürprizlerim de olacak.

Şimdiden çok ama çok teşekkürler.

Instagram ve Twitter’dan da mutlaka bizi takip edin ve Discord Sunucumuza katılın.

Ve her zaman olduğu gibi.

Tekrar görüşene dek.

İyi ki varsınız.

Sevgiler!

Kaynaklar:

https://home.cern/science/physics/higgs-boson

https://home.cern/science/physics/dark-matter

https://www.space.com/20930-dark-matter.html

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir