‘Karanlık Madde’ ve ‘Karanlık Enerji’ Çıkmazı
26 Kasım 2018 Bilim Teknoloji

‘Karanlık Madde’ ve ‘Karanlık Enerji’ Çıkmazı


Twitter'da Paylaş
0

“Son 20 yıldır girdiğimiz çıkmaz sokakta, karanlık olarak tanımladığımız (daha doğrusu tanımlayamadığımız) madde ve enerji ile boğuşmaktayız.”

Edwin Hubble evrenin genişlediğini 1929 yılında gözlemleyene dek çoğu bilim insanı, evrenin hep var olduğu ve sabit bir büyüklüğü olması gerektiği yönünde hemfikirdi. 1915’te Genel Görelilik Kuramını tamamlayan Albert Einstein bile evrenin durağan olduğundan o kadar emindi ki, bu sonucu mümkün kılmak için özgün kuramını değiştirerek denklemlerine kozmolojik sabit dediği uydurma bir sayı eklemişti. (Einstein, evrenin genişlediğini gösteren denklemlerini durağan bir evren olacak biçimde değiştirmesini, hayatının hatası olarak itiraf etti.) Evrenin işleyiş algoritmasını algılamakta, günümüzde bile o kadar acemiyiz ki, yeni emeklemeye başlayan bebekler gibiyiz dersek hiç de yalan olmaz. Her bulduğumuz ya da keşfettiğimiz yeni şeyi bebekler gibi eziyor, büküyor, ısırıyor ve fırlatıp atıyoruz. İşimize yarayanı kullanıyoruz fakat kimi bulguları da aslında bebekler gibi tam olarak anlamlandıramıyoruz. Son 20 yıldır girdiğimiz çıkmaz sokakta, karanlık olarak tanımladığımız (daha doğrusu tanımlayamadığımız) madde ve enerji ile boğuşmakta olmamız da bunun en büyük kanıtı.

Karanlık Madde'ye ilişkin ilk hipotez Fritz Zwicky tarafından 1930’lu yıllarda ortaya atılmıştı. Evrenin genişlemekte olduğu yeni fark edilmişti ve Zwicky, tüm galaksilerdeki tüm o yıldızların arasında, kümeleri bir arada tutacak kadar kütleçekimi olamayacağını hemen öngörmüştü. Onları birbirine bağlayan göremediğimiz başka bir kuvvet olması gerekiyordu. Karanlık Madde, 1933 yılında Zwicky tarafından adlandırılmış olsa da bu fikir o zaman kimse tarafından ciddiye alınmadı. Ta ki Vera Rubin 40 yıl sonra onu hatırlatana dek.

1970’de Andromeda Galaksisi’ndeki yıldızlar üzerinde çalışan Rubin, kütleçekim yasasının ihlal edildiği bir durum gözlemledi. Bir galaksideki en dışta bulunan gök cisimlerinin daha yavaş hareket etmesini beklemek gayet doğaldır. Yıldızların çoğu merkeze doğru yoğunlaşmışsa, onların kolektif kütleçekimi diğer yıldızlara, tıpkı Güneş’in gezegenlere uyguladığına benzer bir çekim uygulamalıdır. Yani en dışta olanlar yavaş, en içte olanlar hızlı dönmelidir. Rubin, dıştaki yıldızların bu kurala uymadığını ve içteki yıldızlarla aynı hızda hareket ettiğini gözlemledi. İlk başta, bu durumun Andromeda’ya ait bir gizem olduğunu düşünen Rubin, farklı birçok galaksiyi de inceleyince, hepsinin fiziğin temel bir ilkesi olan ve evrendeki her şeyi birbirine bağlayan kütleçekim yasasını ihlal ettiğini gördü. Rubin, çalışmalarını bilim dünyası ile paylaştığında ise herkes Zwicky’nin zamanında dalga geçilen karanlık maddesini anımsadı.

“Bir şeyi göremez, dokunamaz, tadına bakamazsanız, varlığına ilişkin bir kanıt başka nasıl bulabilirsiniz?”

Karanlık Madde, keşfedildiğinden bu yana henüz gözlemlenemedi, ama etkisi hissediliyor. Karanlık Madde ile bildiğimiz maddenin ortak tek yönü ise kütleçekim gücünün olduğu. Bu yüzden varlığı, yıldızları ve galaksileri hızlandıran kütleçekimi yüzünden kabul edilmekte. Kimi bilim insanları Karanlık Madde olgusuna temkinli yaklaşmakta olsa da yakın dönemde yapılandırılan ve evreni algılayışımızı temellendiren birçok kuram Karanlık Madde bilinmezi üzerinden oluşturuldu. Mevcut kütleçekim kuramına alternatif bir kuram ortaya konmadıkça Karanlık Madde’den kurtulamayacağımız da aşikar.*

Karanlık Madde parçacıkları, sadece dış uzay boşluğunda değil bizi çevreleyen atmosferin içinde bulunduğumuz her yerde saklı olmalı. Dolayısıyla bu maddeyi ve onu oluşturan yeni bir tür temel parçacığı aramak için uzay mekiğine ihtiyacımız yok. Fakat bu deneyler, çoğunlukla madenlerde ve yerin altındaki tünellerde gerçekleştiriliyor. Uzaya çıkmaya gerek yoksa neden yeraltına iniyoruz peki?

Dünya’nın yüzeyi Güneş’ten ve çok daha uzaklardan gelen kozmik ışınlara maruz kalmakta. Karanlık Madde, niteliği gereği elektromanyetik bir etkileşime girip ışık üretmediğinden, normal maddeyle girdiği etkileşimlerin (eğer varsa) son derece zayıf olduğu tahmin ediliyor. Dolayısıyla bu kuralın çok nadir olan istisnalarının etkilerini, madde atomlarına çarpıp sıçrayan karanlık madde parçacıklarını tespit etmek istiyorsak, olasılıkları göz önünde bulundurup hazırlıklı olmamız gerekir. Bunun en başta ilkesel olarak mümkün olabilmesi için kozmik ışınlardan yeterince korunmamız gerekmekte ve bunu dünyada en rahat yapabileceğimiz konum yeraltı!

Üzerinde 1400 metrelik bir dağ bulunan Zenon 1T isimli Karanlık Madde detektörü de arıtılmış su içerisinde bu karanlık maddeyi yakalamaya çalışıyor. Büyük bir tankın içerisindeki saf zenon atomları ile etkileşime geçebileceği düşünülen Karanlık Madde parçacıklarının bir ışık huzmesi göstermesi bekleniyor. Ancak şu ana kadar Zenon 1T tek bir parçacığı bile tespit edemedi. Peki bir şeyi göremez, dokunamaz, tadına bakamazsanız, varlığına ilişkin bir kanıt başka nasıl bulabilirsiniz?

“Karanlık Madde, evrenimize bir ağ gibi yayılıyor ve görünen o ki bu maddenin iskeleti üzerinde kurulu bir evrende yaşıyoruz.”

New Mexico’daki Very Large Array gözlemevi 23 radyo teleskopu ile evrendeki karanlık maddeyi dinlemeye çalışıyor. Evren aslında çok gürültülü bir yer ama bu, bizim için duyulmaz bir ses. VLA, galaksilerdeki patlamalardan gelen radyo sinyallerini, bizim için duyulabilecek frekanslara çeviriyor. Bu ışınların frekansları detaylıca incelendiğinde, galaksiler arası boşluğun -her ne kadar biz gözlemleyemesek de- bir tür plazma ile  bağlı olduğu ortaya çıkıyor.

Zwicky’nin öncü olduğu ve Rubin tarafından geliştirilen bu gizem 1998 yılında Kozmos’un çok daha büyük bir kısmını oluşturan ve artan bir hızla genişlemesini sağlayan ‘Karanlık Enerji’ nin de keşfini sağladı. Karanlık Madde, evrenimize bir ağ gibi yayılıyor ve görünen o ki bu maddenin iskeleti üzerinde kurulu bir evrende yaşıyoruz.  Fakat şaşırtıcı olan asıl şey bu ağ sürekli genişliyor. Bu maddeye, Karanlık Enerji itici güç oluşturuyor.

1998 yılına kadar gökbilimciler ikiye ayrılıyordu. Birinci grup, evrenin genişleme hızının, tüm parçacıklar arasındaki karşılıklı kütleçekimi nedeniyle yavaşlayacağını varsayıyordu. Eğer yeterince Karanlık Madde varsa,  kütleçekimi er geç genişlemeyi durduracak ve evrenin kendi üzerine geri çekilmesine neden olacaktı. Bu durumda, her şey çok geçmeden büyük bir çatırtıda çökecekti. Big Bang’in sonu da yine havalı bir isimle Big Crunch olarak adlandırılmıştı. İkinci grup ise Karanlık Madde miktarının daha az olabileceği ve genişlemenin giderek yavaşlayarak sonsuza dek devam edebileceği olasılığı üzerinde duruyordu. Ne var ki, iki farklı düşüncedeki ekip de kısa sürede yanıldığını anladı. Genişleme, yavaşlamak şöyle dursun, tam aksine ivmelenerek hızlanıyordu. Bu durum daha önce kimse tarafından olası görülmemişti. Evrenin ölümüne havalı bir isim bulan bilim insanları da şaşkına döndü tabii ki. Evrende en büyük ölçekte, Kozmos’u genişletmek için kütleçekimini alt eden gizemli bir kuvvet var gibi görünüyordu. Boş uzayda enerji olduğunun keşfedilmesi, birçok fizikçiyi fikirlerini yeniden gözden geçirmeye yöneltti. Bu keşfin, modern kozmolojinin oyun sahasını ve kurallarını değiştirmiş olduğunu söylemek hiç de abartılı olmaz. (Futbolda ofsaytın kalkması gibi bir şey.)

Karanlık enerjinin kökeni ve doğası hiç kuşkusuz bugün temel fiziğin en büyük gizemi. Nereden kaynaklandığına ya da neden sahip olduğu değerde olduğuna dair temel bir anlayıştan da tamamen yoksunuz. Evrenin genişlemesine neden nispeten yakın bir dönemde, yalnızca son beş milyar yıl içinde hakim olmaya başladığına dair de en ufak bir fikrimiz yok. Karanlık enerjinin niteliğinin evrenin kökeniyle temel bir bağı olduğundan kuşkulanmamız gayet doğal ve öyle sanıyoruz ki geleceğimizi de Karanlık Enerji belirleyecek. İster beğenin ister beğenmeyin, en azından yeni bir özelliği bulunup bir şekilde adı değişene kadar bu Karanlık yerli yerinde duracak. Emin olduğumuz tek şey, bu madde ya da enerjinin algoritmasını çözen bilim insanı gökbilim tarihine adını kazıyacak.

Yakın zamana kadar evrende her şeyin atomlardan oluştuğunu zannediyorduk oysa içinde atom bulundurmayan bu plazma ve enerjinin evrenin %95 ini oluşturduğunu artık biliyoruz. Maddenin bu dördüncü hali hayatımıza balıklama girdi; daha doğrusu zaten hayatımızda idi ama biz bunu yeni fark ettik.

Bu arada bir şeyi itiraf etmekte fayda var; bu kara sıfatlar uzayın karanlık dokusundan esinlenmiş gibi görünse de aslında karanlık olan ne madde, ne de enerji! Bilimsel çalışmaları küçümsemek gibi bir niyetim yok, ama “Kedi, uzanamadığı ciğere murdar der!” atasözü de buraya cuk diye oturmakta.

*Alternatif bir kütleçekim kuramı ve belki de Karanlık Madde’nin yokluğu üzerine hipotez. (Eric Verlinde) https://oggito.com/icerikler/-karanlik-madde-aydinlaniyor-mu/61852


Twitter'da Paylaş
0

YORUMLAR


İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR