Ödüllü Soru Karanlık madde, aynı zamanda bilinç ile etkileşimi sağlayan egzotik atom altı parçacıklardan oluşabilir mi?

Bu sorunun teorik bir yanıtı, birden fazla adım gerektiriyor. Her adımda karanlık madde parçalarının kuantum dünyasındaki gizemli etkilerinin, özellikle de Young’ın Çift Yarık Deneyi ile nasıl bağlantılı olabileceğini adım adım açıklayarak ilerleyelim.

1. ADIM: Karanlık maddenin egzotik atom altı parçacıkları ne anlama geliyor, bununla ilişkilendirilebilir mi?

Karanlık maddenin kütleçekimsel etkilerini uzayın dört bir yanından hissedebiliyoruz ama gözle göremiyoruz. Egzotik parçalardan oluşuyor diye düşünüyoruz, evet. Egzotik parçacıklar derken kastettiğimiz şey tam olarak bu: Bildiğimiz proton, nötron, elektron gibi atom altı parçacıklarından farklı bir türden geliyor olabilirler. Yani bildiğimiz parçacıklara uymayan, henüz gözlemlenmemiş veya tanımlanmamış bir yapıya sahipler. Bu yüzden onlara egzotik diyerek mevcut parçacık fiziği modeline uymayan, daha alışılmadık bir tür olduklarını ima ediyoruz. Elektromanyetik kuvvetle etkileşime girmedikleri için ışığı yutmuyor veya yansıtmıyorlar, bu nedenle onlara karanlık diyoruz. Fakat kütleçekimsel olarak güçlü bir etkileri var.

WIMP yani zayıf etkileşime giren büyük kütleli parçacık gibi isimlerle bilinen modellerle açıklanmaya çalışıldığını duymuş olabilirsiniz. WIMP teorisi, karanlık madde parçacıklarının bazı durumlarda çok zayıf da olsa normal maddeyle etkileşime girebileceğini öne sürer. Yani eğer bu parçacıklar gerçekten varsa, çok nadiren de olsa bizim gözlemleyebileceğimiz bir şekilde kuantum düzeyinde etkilerini hissedebiliriz.

2. ADIM: Dalga fonksiyonunun çöküşü: Gözlemci etkisi nedir ve karanlık madde ile bağlantısı var mı?

Young'un çift yarık deneyinde bir ışık veya parçacık dalgası iki yarıktan geçtiğinde, bu dalgalar birbirleriyle etkileşime girerek parlak ve karanlık şeritlerden oluşan bir desen oluşturur. Bu desen dalgaların tepe noktalarının çakışıp güçlendiği konstrüktif girişim ve dalgaların birbirlerini nötrleyerek söndürdüğü destrüktif girişim alanlarından meydana gelir ve buna girişim deseni denir. Ama biz bu parçacığa baktığımız, yani gözlem yaptığımız anda bir noktada çöker ve dalga gibi değil, tek bir parçacık gibi davranır.

Buradaki dalga fonksiyonunun çökmesi olayı kuantum fiziğinde de hala tam çözülmemiş bir muamma. Gerçekten de acaba gözlem yapıldığında neden çöküyor? İşte bu çöküş, çevredeki görünmez ama etkili başka bir şeyden, belki de karanlık madde parçacıklarından etkileniyor olabilir mi? Eğer karanlık madde parçacıkları evrendeki her şeyle çevresel etkileşime geçiyorsa, yani normal madde ile değil de kuantum sistemlerin dalga fonksiyonları üzerinde bir çeşit etkide bulunuyorsa, o zaman kuantum çöküşü üzerinde teorik olarak onların rol oynayabileceğini düşünebilir miyiz? Bence olabilir :) Ama elimizde bu tür bir etkileşim olduğuna dair net bir kanıt yok.

3. ADIM: Kuantum bilinç teorisi ve karanlık madde ilişkisi

Bu noktada kuantum bilinç teorisi gibi daha spekülatif konulara giriyoruz. Kuantum bilinç teorisi, bilincin temelde kuantum süreçlerden doğabileceğini ve beynin mikrotübüllerinde gerçekleşen bazı özel kuantum olaylarının bilinci oluşturabileceğini öne süren bir teoridir. Penrose ve Hameroff’un Orch-OR teorisi bilincin yalnızca biyolojik değil, kuantum düzeyde bir fenomen olduğunu savunur.

Bu bakış açısını karanlık maddeye uyarlarsak şöyle düşünebiliriz: Eğer karanlık madde parçacıkları gerçekten bilinç oluşumunda bir rol oynayabilecek kuantum süreçlerine dahil oluyorsa, belki de bu parçacıklar bilinçli değil ama bilincin ortaya çıkmasında rol oynayan kuantum işlemlerine bir çeşit katkıda bulunuyor olabilirler. Yani karanlık madde parçacıkları, kuantum düzeyde çökme olaylarını tetikleyen veya etkileyen etmenlerden biri olabilir mi? Böyle bir durumda, karanlık maddenin kuantum dünyasında nasıl bir etki yarattığına dair çok daha fazla bilgiye ihtiyacımız var.

Sonuca bağlarsak, karanlık madde ve dalga fonksiyonunun çöküşü gibi kuantum olayları arasındaki olası bağlantıyı ele almak şu an için spekülasyon alanında olsa da bize evrenin temel yapı taşlarına dair yeni bakış açıları kazandırıyor. Karanlık maddenin bilinen madde ile doğrudan etkileşime girmemesi, gözlemleyebileceğimiz ancak kütleçekimsel etkisini hissettiğimiz bir madde türü olduğu fikrini güçlendiriyor. Bu yüzden karanlık madde parçacıklarının Young’ın Çift Yarık Deneyi’ndeki dalga fonksiyonu çöküşüne doğrudan katkıda bulunabilecek atom altı etmenler olduğuna dair elimizde herhangi bir elle tutulur kanıt bulunmuyor.

Ama teori düzeyinde karanlık madde parçacıklarının çevresel bir arka plan etki oluşturduğunu ve bu arka planın kuantum çöküşünde bir rol oynayabileceğini düşünebiliriz. Eğer gelecekte karanlık maddenin gerçekten kuantum sistemler üzerinde böyle bir etkiye sahip olduğu bulunabilirse bu, kuantum mekaniği ile kozmolojiyi bir araya getiren devrim niteliğinde bir keşif olur. Şimdilik eldeki verilerle karanlık maddeyi yalnızca kütleçekimsel bir varlık olarak tanıyoruz ama eğer karanlık madde parçacıkları evrendeki her şeyle çevresel etkileşime giriyorsa, yani normal madde ile değil de kuantum sistemlerin dalga fonksiyonları üzerinde bir çeşit etkide bulunuyorsa, o zaman bu kuantum çöküşü üzerinde teorik olarak onların rol oynayabileceği anlamına gelebilir. Bu da bana oldukça olasılıklı bir düşünce gibi görünüyor :)