Higgs Bozonu Cehennemi Teorisi: Evren'in Sonunu Higgs Bozonu Getirebilir!

2012 yılında bulunan ve bulması oldukça güç olan Higgs bozonu, Profesör Stephen Hawking'e göre Evren'in sonunu getirebilir. Cambridge profesörü konuyla ilgili şöyle söylüyor:

Çok yüksek enerji seviyelerinde Higgs bozonu uzay-zamanın birden çökmesine neden olabilir. Bunun gerçekleşmesini öngöremeyebiliriz.

Hawking, Gordon Kane ile Higgs bozonunun bulunamayacağına dair 100 dolarına iddiaya girmişti. Bir türlü bulunamadığı için araştırmacılar tarafından "Lanet Olası Parçacık" veya "Allah'ın Belası Parçacık" şeklinde çevirebileceğimiz "God Damn Particle" olarak isimlendirilen; ancak sonradan bu ismin İngilizcede argo içerikli olmasından ötürü editörler tarafından "Tanrı Parçacığı" (God Particle) olarak popüler kültüre lanse edilen, dolayısıyla insanların sandığı gibi mistik hiçbir anlamı bulunmayan bu bozonun 2012 yılındaki keşfi nedeniyle Hawking 100 dolarını kaybetti.

Hatta sonrasında, bu keşif sebebiyle "fiziğin daha sıkıcı hale geldiğini" belirtmeyi de unutmadı. Şimdi ise Hawking, Starmus adı verilen yeni ders serisinde bu parçacığın gelecekte bir gün bilinen evrenin yok olmasına neden olabileceği konusunda insanları uyarıyor. 

Üstelik Hawking, böyle düşünen tek bilim insanı da değil!

Higgs Bozonu Cehennemi Teorisi olarak bilinen teori, bir süredir ortalıkta geziniyor. Bu teoriye göre bir kuantum çalkalanması nedeniyle bir "vakum balonu" oluşabilir ve bu, hızla uzay-zamanda büyüyüp yayılarak evreni tamamen yok edebilir.

Ancak bilim insanları böyle bir şeyin yakın bir gelecekte olacağını düşünmüyor. Illinois eyaletinin Batavia kentinde bulunan Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'nda teorik fizikçi olarak görev yapan Joseph Lykken, SETI Enstitüsü'nde 2 Eylül 2014'te verdiği derste şöyle söylüyor:

Bunun olması muhtemelen $10^{100}$ (1'in yanına 100 tane sıfır) yıl alır. Dolayısıyla çok büyük bir ihtimalle evinizi satmamalı ve vergilerinizi normal şekilde ödemeye devam etmelisiniz. Öte yandan, bu çoktan olmuş olabilir de... Bu baloncuk, şu anda bize doğru genişliyor ve geliyor olabilir! Ancak yine endişelenecek bir şey yok: çünkü her şey ışık hızında olacak ve ne olduğunu anlamayacaksınız bile. Bir ön uyarı olmayacak.

Higgs Bozonu, fiziğin en önemli parçalarından birisi olan Standart Model için vazgeçilmez bir öneme sahiptir. Önemi, tüm evrenin içini kaplayan görünmez bir enerji alanı olduğunu ve bu alan sayesinde cisimlerin kütle kazanabildiğini doğrulamasıdır. 2 sene önceki keşfinden bu yana fizik camiası adeta çalkalanıyor ve her gün yeni ilgili keşifler yapılıyor. 2013 senesi içerisinde bu parçacığın kütlesi de hesaplandığı için, artık yepyeni hesaplamaların yapılması da mümkün oldu. Bunlardan biri de, evrenin sonuyla ilgili hesaplar...

Evren'in Cehennemi

Higgs bozonu yaklaşık 126 atomik kütle birimi (akb) kadar kütleye sahiptir. Bu kütle, evrenin denge ile dengesizliğin sınırında tutulabilmesi için gereken önemli bir değerdir. Ancak ne yazık ki bu kütle sürekli sabit kalmayacaktır ve bu durum nihayetinde çökecektir. Bu nedenle evren de dengesiz hale gelecektir. Bu sonucun bir sebebi Higgs alanıdır.

Lykken'in açıkladığına göre Higgs alanı evrenin doğuşu sırasında başladı ve o zamandan beri sanki kendi enerji kaynağı varmış gibi davranıyor. Fizikçiler, Higgs alanının alan kuvveti ve bu kuvveti sürdürmek için gereken enerji arasındaki dengeyi sağlama sürecinde yavaş yavaş değiştiğini düşünüyorlar. CERN'de teorik fizikçi olan Gian Giudice, Ekim 2013'teki TED konuşmasında şöyle anlatıyor:

Higgs alanı da, tıpkı maddenin sıvı ya da katı halde bulunabilmesi gibidir. Tüm uzay-zamanı kaplayan bu alan, iki durumda bulunabilir.

Şu anda Higgs alanı en düşük potansiyel enerji durumundadır: tıpkı tepeler ve vadilerden oluşan bir coğrafyada, bir vadinin dibinde bulunmak gibi düşünülebilir. Vadinin dibinden tepenin üzerine çıkabilmek için çok yüksek enerji gerekir. Eğer ki Higgs alanı o enerji tepesini aşabilirse, tepenin diğer tarafında bizi evrenin sonunun beklediği düşünülüyor.

Şanssız bir kuantum çalkalanması (yani enerji değişimi), "kuantum tünelleme" denen bir süreci başlatabilir. Bu tünelleme sayesinde Higgs alanı o tepeyi tırmanmak için gereken enerjiye ihtiyaç duymaksızın, tepenin bir ucundan diğerine; yani bir düşük enerji konumundan diğer düşük enerji konumuna "tünellenebilir". Lykken şöyle anlatıyor:

Bu kuantum çalkalanması galaksiler arası uzay boşluğunda bir yerlerde olacak ve bir 'baloncuk' yaratacak.

Hawking, yeni kitabında evrenimizin cehennemini şöyle anlatıyor:

Higgs potansiyelinin 100 milyar gigelektronvolt (GeV) üzerindeki enerjilerde yarı dengeli (metastable) bir hale geçmesi gibi endişe verici bir özelliği var. Bu, şu anlama geliyor: Evrenimiz, ışık hızında genişleyen, yıkıcı bir baloncuktan kaynaklanan vakum yıkımına maruz kalabilir. Bu, herhangi bir anda olabilir ve geldiğini hiçbirimiz göremeyiz. Ancak 100 milyar GeV enerjisine erişebilecek bir parçacık hızlandırıcının şu anki ekonomik iklime bakıldığında yakın bir gelecekte yapılması pek mümkün değil. Çünkü boyutları Dünya'dan büyük olurdu.

Bu baloncuk içerisindeki Higgs alanı daha kuvvetli ve çevresine göre daha düşük enerjiye sahip olacaktır. Eğer ki bu baloncuğun içerisindeki Higgs alanı, etrafındakinden birazcık daha bile güçlü olsa, atomları ezebilir, atom çekirdeklerini parçalayabilir ve evrenimizde kalan tek elementin Hidrojen olmasına neden olabilir. TED konuşmasında Giudice böyle anlatıyor.

Ancak hesaplamalar daha da iç karartıcı sonuçlar veriyor: Eğer ki böyle bir baloncuk oluşursa, muhtemelen ultra-güçlü bir Higgs alanına sahip olacak. Lykken'e göre bu baloncuğun genişlemesi durdurulamaz olacak ve evren içerisindeki her şeyi yok edecek. Sözlerini şöyle bitiriyor:

Biz fizikçiler için daha ilginç olanı, bildiğimiz standart fiziği kullanarak bu hesaplamayı yaptığınızda, dengeli evren ile dengesiz evren arasındaki sınırda bulunan bir evrende yaşadığımız sonucunun ortaya çıkmasıdır. Yani evrenimiz, uzun bir müddet gidebilecek; ancak nihayetinde 'bum' diye patlamak zorunda olan bir evrendir. Bu patlamanın bizi dengelilik ile dengesizlik olasılıklarından hangisine götüreceğini söyleyebilecek bir prensip yok. 

İki olasılık var: ya bizim dediğimiz doğru ve evren dengesizliğin sınırında; ya da hesaplarımız hatalı. Eğer ki hesaplarımız hatalıysa, bunun tek sebebi henüz bilmediğimiz ve çok temel bir fizik koşulunun olmasıdır. Örneğin bir olasılık, evrenin %27'sini kapladığı düşünülen görünmez karanlık maddenin var olması olabilir. Karanlık maddenin evrenle etkileşimi, şu anda bilmediğimiz, yepyeni özellikler ve kuralları keşfetmemizi sağlayabilir.

Diğer bir olasılık da süpersimetri. Standart model içerisinde her parçacığın bir eşi vardır. Bir anti-parçacık. Ama süpersimetri, her parçacığın aynı zamanda bir de süpersimetrik eş parçacığı olması gerektiğini söyleyen bir teoridir. Bu süpersimetrik eş parçacıkların varlığı evreni dengelemeye yardımcı olabilir.

Higgs bozonunu bulduk ve bu büyük bir keşif; ancak hala ne anlama geldiğini çözmeye çalışıyoruz ve aynı zamanda onunla birlikte başka neler keşfetmiş olabileceğimizi çıkarmaya çalışıyoruz.

Bu, hikayenin daha başı. Sizlere gidebileceğimiz bazı olası yolları sundum; ancak şu anda hiç düşünmediğimiz sürprizler bizi bekliyor olabilir.