[1]Büyük Patlama, enerjinin kütleye dönüşümüne en belirgin örnek olarak gösterilebilir. Günlük yaşantımızda veya evren gözlemlerimizde, enerjinin kütleye dönüşümünü sıklıkla yaşamıyoruz veya rastlamıyoruz gibi düşünebiliriz. Oysa durum düşündüğümüzden farklı olabilir.
Kütlenin enerjiye dönüşümüne pek çok örnek gösterilebilir. 1-) Füzyon ve fisyon tepkimeleri. Füzyonda atom çekirdekleri birleşir ve kütle kaybı yaşanır, işte bu kaybolan kütle enerjiye dönüşmüştür. Güneş bu aktivitesi sayesinde her saniye 4,27 milyon ton kütle kaybeder. Fisyonda ise atom çekirdekleri bölünür, her bir atom çekirdeğinin bölünmesi kütle kaybına neden olur ve kütle enerjiye dönüşür. Aslında burada ortaya çıkan enerji çok düşüktür. Ancak her bir bölünme ile ortaya savrulan nötronlar diğer çekirdekleri böler ve bir anda trilyonlarca atom çekirdeğinin bölünmesi sonucunda, toplamda müthiş bir enerji ortaya çıkmış olur (atom bombalarında olduğu gibi). Bu kısım küçük bir düzeltmeyi de gerektiriyor; sorunuzda kömürün yanması ve ortaya çıkan enerjiden bahsedilmiş, kömürün yanma reaksiyonu ile ortaya ciddi miktarda gaz çıkar ve kütle kaybı yaşanmaz. Yani yanma reaksiyonlarını kütlenin enerjiye dönüşümüne örnek gösteremeyiz. 2-) Bazı kimyasal reaksiyonlarda yaşanan eser miktarlı kütle kaybı. 3-) Madde anti-madde çarpışmaları.
Enerjinin kütleye dönüşümlerine verebileceğimiz örnekler: 1-) Parçacık hızlandırıcılarda yüksek enerjili protonların çarpıştırılarak, kütlesi olan atom altı parçacıklara (Higgs Alanı gibi) dönüşmesi. 2-) Maddenin sahip olduğu hızdan kaynaklı (momentum) göreli kütlelerindeki artış: Einstein kütle enerji eşdeğer formülünü uzunca yazarsak konu daha iyi anlaşılır.
Formülden de anlaşılacağı üzere; toplam enerjiyi etkileyen sadece maddenin durağan kütlesi değildir, momentumdan kaynaklanan bir durum da söz konusudur. Konuyu kavrayabilmek için momentumun açılımına bakalım.
; durağan kütle, ; Lorentz faktörü, ; hız
Lorentz Faktörünü, uzayın cisimlere uyguladığı direnç olarak düşünebilirsiniz. Bu direncin özellikle yüksek hızlarda, göreli kütle artışı, zaman genişlemesi ve cismin boyutundaki göreli farklılıklar gibi bazı sonuçları vardır. Ve bu direnç ışık hızında sonsuz olur. Yani aşağıdaki formülde değerini değeri ile eşitlerseniz olur ve bir sayının sıfıra bölümü sonsuzu verir. İşte bu sonsuzluk bir yerde fotonların da ışık hızını geçemeyeceğinin göstergesidir. Fotonlar elektromanyetik dalga olduğuna göre, uzayın elektrik ve manyetik alana da direnci vardır.
Örneğin; cismin hızı, ışık hızının %80 kadarı olursa Lorentz değeri 1,66 kg olur. Yani cismin durağan kütlesi 2 kg ise göreli kütlesi ile birlikte 3,32 kg olur ( ). Görüldüğü üzere aslında enerjinin kütleye dönüşümüne her an çok küçük farklarla da olsa (ne kadar küçük olsa da hesaplanabilir) tanıklık ediyoruz. Dünya'nın yörünge hızı, sizin bindiğiniz bir araçtaki hızınız v.s.
Kaynaklar
-
D. Bohm. (2013). Özel Görelilik Kuramı. ISBN: 9789753970839. Yayınevi: İdea Yayınevi.
