Ortaya çıkan zengin kanıtlara bakılırsa fizik, büyük bir şeyleri keşfetmenin eşiğinde.
Modern fizik, gerçekten de akla hayale sığmayan ölçekteki şeylerle ilgilenir. Bir yanda kozmolojinin keşfetmeye çalıştığı doksan üç milyar ışık yılı genişliğindeki gözlemlenebilir evren ve o evrende miniminnacık bir nokta olan gezegenler var öte yanda parçacık çarpıştırıcılar sayesinde yeni yeni keşfedilmeye başlanan, en küçük atomdan bile milyarlarca kat daha küçük mikromozmos.
Bilim tarafından araştırılan bu iki uç noktanın birbirine olan mesafesi kırk yedi büyüklük mertebesiyle ölçülüyor. Başka bir deyişle en büyük ve en küçük olan arasında kırk sekiz haneli bir mesafe var. Öylesine büyük bir sayı ki, ne okuyabilirsiniz ne de algılayabilir – o yüzden üstünde uzun uzun düşünmeye gerek yok. Asıl şaşırtıcı olansa aralarındaki büyüklük farkına rağmen kozmolojiyle parçacık fiziği arasındaki derin bağlantılar. Yıldızların ve galaksilerin hareketlerini gözlemlerken elde edilen veriler kimi zaman henüz keşfedilmemiş bir parçacığın etkisini ortaya koyabiliyorken ancak büyük laboratuvarlarda gözlemlenen parçacık hareketleri de kozmosun doğuşu ve evrimi hakkında bilgi verebiliyor.
İlginçtir ki, şu sıralar her iki disiplin de açıklanamayan doğal bir fenomenle meşgul. Fiziksel süreçleri açıklamak için kullanılan dört temel kuvvete yeni bir kuvvet daha eklenebilir ve bu kuvvetin varlığının doğrulanması halinde evrenle ilgili bilinen her şey değişebilir ve/veya bilinmeyenler açığa çıkabilir.
Bahsettiğimiz bu bilinen dört temel kuvvetten ilki kütleçekimsel kuvvettir. Yerçekimi olarak bildiğimiz kütleçekimsel kuvvet büyük ölçeklere etki eder, gezegenleri yörüngede tutar ve kozmosun evrimini doğrudan etkiler. Elektromanyetik kuvvetse Dünya’yı çevreleyen manyetik alandan radyo dalgalarına, gözle gördüğümüz ışıktan X ışınlarına kadar pek çok doğal fenomenle bağlantılı olmanın yanı sıra atomları ve molekülleri, yani maddi dünyayı bir arada tutar. Atom çekirdeğinin derinliklerine inildiğinde iki kuvvetle daha karşılaşırız: atom çekirdeklerini birbirine bağlayan “güçlü nükleer kuvvet” ve radyoaktif bozunmaya sebep olarak nükleer reaksiyonları mümkün kılan “zayıf nükleer kuvvet”.
Bu kuvvetlerin incelenmesi sayesinde doğaya ilişkin anlayışımız derinden değişti ve devrim niteliğinde diyebileceğimiz yeni teknolojiler üretildi. 19. yüzyılda yapılmaya başlanan elektromanyetizma çalışmaları bizlere elektrik dinamosu ve radyo yayınlarını kazandırırken 1930’lu yıllarda keşfedilen güçlü ve zayıf kuvvet atom bombasını ortaya çıkardı. Yerçekimini anlayabildiğimiz için aya astronot gönderebildik ya da bizlere dünya üzerindeki konumumuzu saniyeler içinde söyleyebilen GPS uydularını geliştirebildik. Beşinci bir kuvvetin varlığı kanıtlanırsa beraberinde kim bilir nasıl kazanımlar gelir.
Son on yılda ortaya konan veriler, fizikçilerin böylesi önemli bir keşfin eşiğinde olduğunu gösteriyor. Kanıtların bir kısmı, Dünya’da gerçekleştirilen parçacık fiziği deneylerinden geliyor ve temel parçacıklara ilişkin en iyi teorimizin standart modelle çeliştiğini gösteriyor.
İsminin aleladeliğine aldırmayın, standart model insanoğlunun en önemli entelektüel başarılarından biridir. Hemen hemen bütün deneysel testlerden geçmiş ve her şeyin teorisine en çok yaklaştığımız model olmuştur – en azından şu ana kadar.
Çünkü Kaliforniya’da gerçekleştirilen BaBar deneyi, Japonya’daki Belle ve Cern’deki LHCb (Large Hadron Collider) deneyleri, “güzellik kuarkları” olarak adlandırılan egzotik temel parçacıkların standart modele aykırı hareket ettiğini gösterdi. Bu arada Fermilab’ın Chicago’nun hemen dışında gerçekleştirdiği Muon g-2 deneyi, müon adı verilen başka bir parçacığın beklenenden çok daha güçlü bir manyetik alan yaydığını tespit etti.
Fizikçiler bu anomalileri incelediklerinde güzellik kuarklarının bir diğer parçacığa dönüşme şeklini değiştiren ya da müonun güçlü manyetizmasını bozan ve şu ana kadar keşfedilmeyen yeni bir kuvvet olasılığıyla karşı karşıya geldiler. Böyle bir kuvvet henüz tam olarak anlayamadığımız derin yapıların kilidini açabilir ve doğada niçin bu kadar çok temel parçacığın olduğunu açıklayabilir. Bir başka heyecan verici olasılıksa bu yeni kuvvet sayesinde görünmez karanlık maddenin oluşturduğu “karanlık evrenle” ilgili ufuk açıcı bilgiler edinme ihtimalimiz.
Fakat şu ana kadar bilimin gelebildiği nokta pek parlak değil ve sinir bozucu bir biçimde bulanık kalmaya devam ediyor. Geçtiğimiz yıl Cern’deki Hadron çarpıştırıcısından gelen verilerin daha önceki ölçümlerle çelişkili sonuçlar vermesi bu konudaki beklentilerin boşa çıkmasına sebep olurken teorisyenler müonun gerçekte ne kadar manyetik olması gerektiğini tartışıyor ve anomalinin hesap hatasından kaynaklanmış olma olasılığı üzerinde duruyorlar.
Ama bu beşinci kuvvetin iş başında olduğuna dair en ikna edici kanıt kozmostan, yani kozmik ölçeğin öteki ucundan geliyor. Son birkaç yıldır kozmolojinin ele aldığı en önemli konulardan biri evrenin genişleme hızıyla ilgili “Hubble Krizi”.
Modern bilimin kabul ettiği kozmik hikâyeye göre gözlemlenebilir evren yaklaşık 13,8 milyar yıl önce büyük patlamayla meydana geldi. O zamandan beri genişlemeye devam ediyor ve bu da galaksiler arasındaki mesafenin her an artmasına sebep oluyor. Evrenin genişleme hızını anlamak için kozmologlar iki yöntemden faydalanıyor. Bunlardan birinde teleskoplar kullanılarak galaksiler inceleniyor ve birbirlerine olan mesafeleriyle bize olan mesafeleri arasındaki ilişki ortaya çıkarılıyor. Öteki yöntemdeyse büyük patlamadan kalan ve “kozmik mikrodalga arka alan ışıması” olarak bilinen soluk ışık haritaları incelenerek bebek evrenin özellikleri tespit ediliyor. Ardından eldeki kozmik teori uygulanarak saat ileri sarılıyor ve evrenin genişleme hızı tahmin ediliyor.
Bu iki yöntemle varılan sonuçların birbirinden farklı oluşu, beşinci bir kuvvetin varlığına dair şu ana kadar elde edilen en önemli kanıtlardan biri. Olasılıklarsa saymakla bitmez. Popüler önerilerden biri büyük patlamadan hemen sonra genişlemeye başlayan evrenin düşünülenden çok daha hızlı genişlemesine neden olan farklı bir enerji biçiminin üzerinde duruyor. Bir diğeriyse görünmez karanlık maddenin gizemli dünyasındaki karanlık kuvvete odaklanıyor.
Bu anomalilerden nasıl bir senaryo çıkacağı şu an belirsiz olsa da, kanıtların çokluğu bize yeni bir şeylerin yaklaşmakta olduğunun haberini veriyor. Beşinci kuvvetin varlığı kesin olarak kanıtlanırsa muhtemelen doğal temel yapı taşlarını çok daha derinlemesine anlayabilecek ve kozmosta var olan her şeyin neredeyse yüzde doksan beşini kapsayan karanlık maddenin, yani henüz hakkında hiçbir şey bilmediğimiz karanlık alemin kapılarını açabileceğiz.
Çeviren: Fulya Kılınçarslan
