Armut Şeklindeki Atom Çekirdeğinin Keşfi, Zaman Yolculuğunu Teorik Olarak İmkansız Kılabilir!

Fizikçiler, yeni bir atomsal çekirdek şeklinin varlığını onayladılar ve bunun simetrik olmadığı gerçeği, Evren'imizi açıklayan temel fizik kuramlarına meydan okuyor. Fakat bu kulağa geldiği kadar kötü değil, çünkü keşif, bilim insanlarına kuramsal fizikteki en büyük gizemlerden birini (bütün bu karanlık maddenin nerede olduğunu) çözmelerinde yardımcı olabilir ve ayrıca zamanda geriye gitmenin neden aslında imkansız olabileceğini açıklayabilir. İskoçya'daki West Üniversitesi'nden Marcus Scheck, BBC News'a şöyle konuşuyor: 

Biz bu atom çekirdeğinin, kelimenin tam anlamıyla uzayda bir yönü işaret ettiğini bulduk. Bu, zamandaki bir yönle ilgili ve zamanda kesin olarak belirlenmiş bir yön olduğunu kanıtlıyor ve bizler her zaman geçmişten şimdiki zamana yolculuk ediyoruz.

Yakın zamana kadar, atom çekirdeklerinin sadece üç şekle sahip olduğu sanılıyordu: küresel, disk veya oval şeklinde. Bu şekiller, çekirdek içinde bulunan elektrik yükünün dağılımı ile oluşturuluyor ve belirli bir atom türündeki proton ve nötronların özel birleşimleri tarafından belirleniyor, bu ister bir hidrojen atomu, çinko atomu, ister laboratuvarda oluşturulmuş karmaşık bir izotop olsun. Bütün bu üç şeklin sahip olduğu ortak etmen, bunların sahip oldukları simetri ve bu, parçacık fiziğinde CP-Simetrisi olarak bilinen bir kuramla mükemmel şekilde birleşiyor. CP-Simetrisi, Evren'de var olduğu düşünülen iki simetri olan C-Simetrisi ile P-Simetrisi'nin birleşimidir.

Yük simetrisi olarak da bilinen C-Simetrisi, eğer bir atom yükünü zıttına çevirirseniz, bu atomun fiziğinin yine aynı kalması gerektiğini söyler. Bu yüzden eğer bir hidrojen atomunu ve anti-hidrojen atomunu alır ve onları karıştırırsak, zıt yüklere sahip olsalar bile, ikisi de benzer şekilde tepki vermelidir. Benzerlik olarak da bilinen P-Simetrisi, bir sistemi tanımlayan uzaysal koordinatların, başlangıç noktası üzerinden ters çevrilebileceğini, bu sayede x, y ve z'nin -x, -y ve -z ile değişeceğini söyler. It Starts With a Bang'den Ethan Siegel şöyle açıklıyor: 

Sol eliniz ve sağ eliniz, P-Simetrisini karşılıklı olarak gösterir: başparmağınızı kaldırır ve parmaklarınızı kıvırırsanız, sol ve sağ eliniz birbirlerini yansıtır.

CP-Simetrisi, bu iki varsayımın birleşimidir. Siegel şöyle diyor:

Parçacık fiziğinde, eğer saat yönünde dönen ve yukarı doğru bozunan bir parçacığınız varsa, eğer CP korunursa bunun antiparçacığı saat yönünün tersine doğru dönmeli ve her zaman yukarı doğru bozunmalıdır. Eğer böyle olmazsa, CP ihlal edilir.

Evrenin aslında hem C-Simetrisini hem de CP-Simetrisini ihlal edebileceği ihtimali, Evren'deki antimadde gizemini açıklamak için öne sürülmüş olan durumlardan biridir. Fakat bunu kanıtlamak, Standart Fizik Modeli'nin ciddi şekilde yeniden düşünülmesi gerektiği anlamına gelecektir.

Fizik kanunlarına göre, Büyük Patlama esnasında eşit miktarlarda madde ile antimadde oluşmuştur, fakat şimdi, milyarlarca yıl sonra, bir sürü madde ile çevrelenmiş durumdayız (katı, sıvı, gaz ve plazma), fakat doğal olarak ortaya çıkan neredeyse hiç antimadde olmadığı görünüyor. İngiltere'deki Queen's Belfast Üniversitesi'nden matematikçi Gianluca Sarri, The Conversation için şöyle yazıyor: 

Göreceli kuantum mekaniği kuramı, ikisinden de (hem maddeden hem antimaddeden) eşit miktarda olması gerektiğini öne sürdüğü için, bu anlaşılmaz bir özellik. Aslında, hiçbir mevcut fizik modeli bu çelişkiyi açıklayamıyor.

Şimdi atomik çekirdek şekillerimize geri dönelim. Temel fizik kuramlarımızın çoğu simetriye dayalıdır, bu yüzden CERN'deki fizikçiler 2013 yılında Radyum-224 izotopunda asimetrik ve armut şeklinde bir çekirdek keşfettikleri zaman, bir parça sarsılmışlardı, çünkü bu, çekirdeğin bir ucunda diğer ucundan daha fazla kütle olabileceğini göstermişti. 

Şimdi, üç yıl sonra keşif, Baryum-144 izotopunun çekirdeğinin de asimetrik ve armut şekilli olduğunu göstermiş olan ikinci bir çalışma tarafından doğrulandı. Scheck, BBC'ye şöyle konuşuyor: 

Protonlar, armudun yumrusunda zenginleşiyor ve çekirdekte belirli bir yük dağılımı oluşturuyor. Bu durum, ayna simetrisi kuramını ihlal ediyor ve Evren'imizdeki madde ile antimadde dağılımında gösterilmiş olan ihlal ile bağlantı kuruyor.

Fizikçiler, Baryum-144'ün bir süredir armut şeklinde bir çekirdeğe sahip olduğundan şüphelense de, Scheck ve takımı sonunda bunu nasıl doğrudan gözlemleyeceklerini çözdüler ve bu çekirdeğin sahip olduğu çarpıklığın, tahmin edilenden çok daha belirgin olduğunu ortaya çıkardılar. 

Tüm Bunların Zaman Yolculuğu ile Ne Alakası Var?

Bu epey sıradışı bir varsayım, fakat Scheck, bu dengesiz kütle ve yük dağılımının, Baryum-144 çekirdeğinin uzayzamanda belli bir yöne 'işaret etmesine' neden olduğunu ve bu eğilimin, fizik kanunları ne yöne gittiğini umursamasa bile, zamanın neden geriye değil de sadece geçmişten şimdiye gitmek meylinde olduğunu açıklayabileceğini söylüyor.

Tabii ki, ilave kanıt olmadan bunu kanıtlamanın bir yolu yok, fakat keşif, Evren'in, Standart Fizik Modelinin ihtiyaç duyduğu kadar simetrik olmayabileceğinin bir başka işareti ve bunu kanıtlamak, bizi tamamen yeni bir kuramsal fizik çağına götürebilir.