Fiziğin Zombi Konuları: Çoktan Gömülmesine Rağmen Yeniden Hortlayan 6 Fizik Olgusu

Yapılan bir bilimsel deneyin sonucu tamamen yeni bir veri ortaya çıkardığında, sonrasında gelen deneyler ya bunu onaylar ve ders kitaplarının yeniden yazılmasına neden olur ya da deney sırasında ölçümlemede yapılan bir hatadan oluştuğu açığa çıkar. Ancak bazı bulgular, hiçbir zaman tam olarak ışığa çıkamadan, her zaman gölgeler arasına sıkışmış kalacak gibi gözüküyor. Çünkü bilimin bazı bulgularını tekrar etmeye çalışmak bile hiçbir işe yaramayabiliyor; adeta Game of Thrones'daki Valyrian çeliği gibi... Fiziğin zombiler dünyasına hoş geldiniz!

Şer Ekseni

Büyük Patlama'dan sonra oluşan Kozmik Mikrodalga Arka Plan Işıması (KMAPI) olarak da bilinen ışıma, Gözlenebilir Evren'de hemen hemen her yöne eşit şekilde ulaşır. Bir noktadan diğerine sıcaklığı 100,000’den 1'den az düzeyde değişkenlik gösterir. 

Kozmologlar daha önceden bu minik sıcaklık farklılıklarının evrene rastgele şekilde dağılmış olduğunu umuyorlardı; ancak 2003’te NASA’nın Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) adlı uydusu KMAPI'yı analiz ederek farklı ölçeklerdeki dalgalanmaları haritalandırdığında, ortaya şaşırtıcı desenler çıktı. Örneğin göğün güney kısmında gizemli bir “soğuk nokta” belirdi; göğün daha geniş kısımlarındaki dalgalanmalar beklenenden de az çıktı; ve bazı ölçeklerdeki dalgalanmaların, normalde olması gereken yönlerde hizalanmadığı fark edildi. İşte bu durumlara şer ekseni (İng: "axis of evil") adı verildi.

Bazı bilim insanları ortaya çıkan bu özelliklerin WMAP’nin ölçümlerinin bir hatası olabileceğini iddia etseler de, tekrar WMAP ile ve Avrupa Uzay Ajansı'nın Planck projesi tarafından yapılan ek gözlemlemeler sonucunda bu anomalilerin hiçbir yere gitmediği fark edildi. Watorloo Kanada’da bulunan Perimeter Institute for Theoretical Physics'te çalışan kozmolog ve aynı zamanda Planck Bilim Takımı’nın bir üyesi olan Kendrick Smith konuyla ilgili olarak şöyle diyor:

Bu konu sanırım yaklaşık 10 senedir bir zombi durumunda.

Smith de dahil olmak üzere bazı araştırmacılar, rastgele oluşan bu desenlerin bir araya gelme şansının genel sezginin aksine daha yaygın olabileceğini, çünkü hali hazırda gözlemlenen kısmın bütün bu oluşabilecek garipliklerin çok küçük bir kısmını temsil ettiğini söylüyorlar.

Diğerleri ise, bu tahmin edilemez desenleri bulmak için dev bir kozmik boşluğun varlığını iddia eden teoriler ortaya atsa da, Smith gelecekte KMAPI’nin kutuplaşma alanında daha hassas ve net bir şekilde yapılacak deneylerin kimin bu konuyla ilgili daha haklı olduğunu ortaya çıkarabileceğini söylüyor.

Mevsimsel Olarak Ürkünçleşen Karanlık Madde

Duvarlardan estiğine inanılan hayalet rüzgarları gibi, galakside bulunan karanlık madde de -tüm vücüdumuz da dahil olmak üzere- her yönden Dünya'ya sürekli bir akış halindedir. Evren'deki tüm maddelerin %85’ini oluşturduğu düşünülmesine rağmen, karanlık madde aslında hiçbir zaman kesin olarak tespit edilememiştir.

Ancak 1990’ların sonuna doğru İtalya’nın Grand Sasso dağının altına kurulan bir yer altı laboratuvarında İtalyan fizik bilimciler tarafından uygulanan DAMA Deneyi'nde, sodyum iyodür kristalleri ile karanlık maddenin etkileşimlerini tespit edilmiştir. Bu sinyallerin gücünün mevsimsel döngünün etkisiyle değişkenlik göstermesi, Dünya'nın Güneş etrafında dönerken yörünge hızının (Dünya'nın) etrafını kaplayan bu karanlık maddeye göreli olarak değişmesi gerektiğinden dolayı zaten beklenen bir durumdur.

Ancak bunun gibi mevsimsel döngülerden kaynaklı oluşabilecek yanlış bulgular ve özellikle bunu kanıtlamak için ek olarak yapılan tüm deneyler DAMA’nın sonuçlarını çürütecek niteliktedir. Araştırmacılar bugüne kadar karanlık maddeyi saptayamamakla birlikte, bulunan küçük ipuçları da çok ikna edici değil. Yine de, DAMA Projesi kanıt toplamaya ve karanlık maddenin bulunduğuna dair inancı canlı tutmaya devam ediyor.

Kimse bu deneyin mevsimsel iniş-çıkışları saptadığına karşı çıkmıyor. Fakat bu iniş-çıkışların sebebi karanlık madde olup olmadığı ise henüz bilinmiyor. New Haven Connecticut’da bulunan Yale Üniversitesi’nde çalışan fizik bilimci Reina Maruyama şöyle diyor:

Henüz kimse gördüklerini bir bütün olarak açıklayan bir argüman geliştirebilmiş değil.

Mevsimlerin ters olduğu Güney Yarımküre’de yapılması planlanan iki deney bu soruya cevap olabilir. Bunlardan birisi DM-ice adı verilen ve Güney Kutbu’nun buzlarında yapılacak bir deney; diğeri ise , ve Avustralya’daki Stawell Underground Physics laboratuvarına yerleştirelecek olan ve henüz yapım aşamasında olan diğer deney.

Parıltılı Galaktik Destan

Uzay her geçen gün daha fazla karanlık madde dramına sahne oluyor. 2009’da iki fizikçi, NASA'nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu verilerinde gizemli bir parlaklık keşfetti. γ-ışını formunu alan ve bilinen güç kaynakları haricinde oluşan bu elektromanyetik radyasyonun, Samanyolu Galaksi’sinin merkezinde yoğunlaşmış olan karanlık maddenin birbirleriyle çarpışıp, yok ettiği enerjiden açığa çıktığı düşünülüyor.

O zamandan bu zamana, birkaç grup bu γ-ışını teorisine karşın, karanlık madde ile bağlantısı olmayan alternatifler üretiyor. Bunlardan biri de pulsarlar. Ölü yıldızların kalıntıları... Tabii ki karanlık madde ithamlarının tekrar gündeme gelmesi an meselesi. Geçtiğimiz birkaç ayda Hollanda Amsterdam Üniversitesi’nden teorik fizikçi olan Christoph Weniger, karanlık maddenin çıkış noktasının, galaksimizin merkezindeki karanlık madde çarpışmasından olduğuna ve aynı zamanda olmadığına dair yardımcılığını da üstlendiği iki bilimsel makale yayınladı. “Sadece olup biteni çözmeye çalışıyorum” diyen Weniger, pulsar açıklamasının ona göre biraz daha mantıklı geldiğini de ekledi.

Uzun zamandır beklenen, henüz yayımlanmamış fakat Ekim 2014’de Fermi ekibi tarafından sunulan resmi analizin bu konuyu “kararsız bıraktığını” söyleyen Irvine'daki Kaliforniya Üniversitesi'nden proje lideri fizik bilimci Simona Murgia şöyle diyor:

En sonunda, bizde bir fazlalık bulduk; fakat bunun karanlık madde olup olmadığını şu an için söyleyemiyoruz.

Şeytani Proton Tutarsızlığı

Protonların Evren'de en yaygın ve bilim insanlarının üstünde en çok çalıştığı parçacıklar arasında olduğu göz önüne alındığında, fizikçilerin onların boyutları ile ilgili kesin bir görüşe sahip olması beklenebilir.

Ama 2010 yılında, Garching, Almanya’da Randolf Pohl ve ekibi Kuantum Optiği Max Planck Enstitüsü'nde protonun yarıçapı ölçer ve önceki tahminlerden %4 daha küçük bulunur. Ekip, hidrojen atomlarındaki elektronların müon adı verilen negatif yüklü parçacıklar ile değiştirilmesi ve ardından tek proton çekirdeğinin etrafındaki daha yüksek enerjiye sahip olan yörüngeye çıkıp bir müon parçacığına çarpması için gereken enerjiyi sağlama esnasındaki minik dalgalanmaları ölçen yeni bir teknik kullandı. Neredeyse protonlardan 200 kat daha büyük olan mounların da, tespit edilmeleri milyonlarca kere daha kolay olduğunu göz önüne aldığımızda, bu değişim protonun yarı-çapına göre ciddi bir hassaslık göstermekte oluyor. 

2013 yılında, müon tekniği ikincil bir deney kullanılarak protonun boyutu ile ilgili daha önce yapılan ve elektron yerine mounların ağır bastığı testler de onaylıyor. Araştırmacılar müon tekniğindeki açıkları yakalamak istediler; fakat şimdilik pes etmiş gibi görünüyorlar. Varşova Üniversitesi’nden teorik fizikçi Krzysztof Pachucki, kimsenin bu deneyi sorgulamadığını söylüyor.

Aynı zamanda kimse elektron bazlı ölçümlemelerin neresinde hata olabileceğini kestiremiyor. Illinois’daki Argonne National Laboratory’den John Arrington şöyle diyor:

Tekrardan yapılacak deneyler -ki bazıları şu anda yapılmakta-, potansiyel olarak bu sorunu çözebilir. Bu fikir; artık mezarına gömmek istediğimiz bir zombi.

Şeytani "Aman Tanrım" (İng: "OMG") Parçacıkları

En güçlü insan yapımı hızlandırıcılar tarafından üretilen parçacıklardan on milyonlarca kez güçlü olan ultra yüksek enerjili kozmik ışınları günümüze dek bir sır olarak kaldı ve doğada bu ışınları yaratacak bir güce henüz rastlanmadı.

2007’de Arjantin’in Pampas Bölgesi’ndeki Pierre Auger Gözlemevi'nin 3000 kilometre kare alana yayılan dedektörleri bu gizemli parçacıkların kaynağını takip etme yolundaydı. Bazen bu parçacıklara “aman tanrım” parçacıkları da denir. Bu ışınların bazı galaksilerin etrafında yoğunlaşan bu ‘noktalardan’ açığa çıktığı ve galaksilerin merkezlerinde bulunan süper kütleli kara delikler tarafından oluşan aşırı ısınmış maddelerden geldiğini gözlemlendi. Fakat gözlemevi daha fazla veri oluşturdukça bu bağlantının azaldığı görüldü.

Aynı bu OMG parçacıklarının evrende bulunma fikrinde olduğu gibi, yeni ‘noktalar’ Utah’da Kuzey Yarımküre’de Japon araştırmacıların başını çektiği bir deneyde de gözlemlendi. Bu aşamada, yoğunlaşmış olan maddenin gerçek olma ihtimali tam teşekküllü bir zombiden istatistiksel olarak daha az anlam taşıyor. Ayrıca bu deney yılda üç yada dört kez tekrarlanabildiği için, çözüm bulmak biraz zaman alabilir. İşleri daha hızlandırmak adına, 2500 kilometre kare bir alana yayılacak normal ışınımların dört kat büyüklüğünde yapılması planlanan deneyin üç sene sürmesi bekleniyor. 

Büyük G’nin Sonsuz Dalgası

Yer çekimi kuvveti aslında tam olarak nedir? Şaşırtıcı bir şekilde fizik bilimciler henüz temelleri 1687’e dayanan ve Isaac Newton tarafından bulunan yer çekimi kanunundaki ve albert Einstein’ın fizik biliminde çığır açan genel görelilik kanunundaki büyük G’nin (İng: "Big G"; E.N. yerel kütleçekim ivmesi olan g'den ayırmak için büyük harfle yazılan kütleçekim sabiti) değeri hakkında ortak bir fikre sahip değillerdir. Farklı deneysel teknikler birbirleriyle çelişkili değerler ortaya çıkarmıştır. Bununla birlikte Kuantum Fiziği'nin popüler buluntularından biri olan maddelerin dalga benzeri hareket ettikleri de ortaya çıkınca, bu tutarsızlıkların içinden çıkmak daha da zor hale geldi.

Dünyanın dört bir yanından çeşitli laboratuvarların ortak bir paydada buluşup bu soruna ışık tutması bekleniyor. ABD'nin Ulusal Bilim Vakfı'nda (NSF) bulunan Atomic, Molecular, and Optical Experimental Physics Programı başkanlık görevini de üstlenen John Gillaspy, taze fikirlere ihtiyaç duyulduğunun altını çiziyor. NSF gelecek sene farklı branşlardan gelecek olan bilim adamlarının toplamda bir hafta sürecek olan bir münazara programına sponsor olacak ve bu yerçekimi ile ilgili çelişkileri çözmek için yollar arayacaklar. Gillaspy şöyle diyor:

Bu bir haftalık süreçte bilim insanları bu problemi nasıl çözüleceğini bilmediklerini de söyleyebilirler, sonuç olarak böyle bir çıkarım da olabilir; fakat biz böyle bir şeyin olmasını istemiyoruz.

Bu tutarsızlıkların sadece bir ölçüm sorununu değil, tamamen yeni bir şeyi de işaret ediyor olması mümkündür. Bazı fizikçiler farklı tekniklerin farklı sonuçlar verdiğini ileri sürmüşlerdir. Çünkü onlara göre yer çekimi kanununun yeniden düzenlenmesine ihtiyaç vardır. Eğer öyleyse, bu zombi kılık değiştirmiş yeni bir yaşam formu olabilir.

Teşekkür: Bu yazıyı çeviren Sercan İşcan'a teşekkür ederiz.