Evrenin Yapıtaşları
Einstein'ın ünlü E = mc2 formülü, kütle ve enerjinin birbirine dönüşebileceğini söyler. Bu laboratuvar deneyleriyle de doğrulanabiliyor. Örneğin, deneylerde iki yüksek enerjili fotonun çarpıştığında maddeye dönüşebildiğini görebiliyoruz. Yani enerji maddeye dönüşebiliyor. Böyle bir çarpışma sonucunda ortaya iki tür madde çıkıyor: “madde” ve “karşımadde”. Evrendeki maddenin de benzer şekilde, büyük patlamadaki enerjinin madde ve karşımaddeye dönüşmesiyle ortaya çıktığı düşünülüyor.
Madde ve karşımadde bir araya geldiğinde birbirlerini yok eder ve bunun karşılığında enerji ortaya çıkar. Örneğin, bir elektronla bir pozitron çarpıştığında, kütleleri yok olur ve gama ışınımı yayılır. Normalde, enerji kütleye dönüşürken eşit miktarlarda madde ve karşımadde ortaya çıkar. Bu simetri, laboratuvar deneylerinde de gözlenebiliyor.
Ne var ki Büyük Patlama’da varolan enerji maddeye dönüşürken bir şekilde simetri bozularak madde miktarı karşımaddeye üstün geldi. Her bir milyar karşımadde parçacığı için, ek bir madde parçacığı oluştu. Böylece evrende başlangıçtakinin çok azı da olsa madde kaldı.
Evren yalnızca bildiğimiz olduğumuz maddeden oluşmuyor. Hatta çok küçük bir bölümü, yalnızca %4’ü maddeden oluşuyor. Bundan çok daha büyük bir bölümünü, maddenin gizemli bir türü olan karanlık madde ve ondan da fazlasını karanlık enerji oluşturuyor.
Yıldızların ve gaz bulutlarının hareketlerini inceleyen bilim insanları, gökadaların kütlelerini hesaplayabiliyorlar. Bunun sonucunda ortaya çıkan madde miktarı yıldızlar, gaz ve toz bulutları ve gözlenebilen öteki cisimlerin toplam kütlesinden çok daha fazla. Öyle ki, evrende kütleçekimiyle kendini belli eden maddenin %24'ü, gizemli bir maddeden oluşuyor. "Karanlık madde" olarak adlandırılan, ışık yaymayan ve soğurmayan bu madde, yalnızca kütleçekimi sayesinde saptanabiliyor ve genelde gökadaları çevreleyen "hale" olarak adlandırılan bölgede bulunuyor.
Madde ve karanlık madde, evrenin toplamda üçte birinden azını oluşturuyor. Evrenin geriye kalanı, yine gizemli bir enerji olan “karanlık enerji”den oluşuyor. Karanlık enerji, evrenin tamamını homojen bir şekilde dolduruyor.
Hubble Uzay Teleskopu kullanılarak yapılan gözlemler, evrenin genişleme hızının sürekli arttığını gösteriyor. Bunu açıklayabilmenin tek yolu da kütleçekiminin tersi bir etkisi olan bu gizemli enerjinin varlığını kabul etmek. Evreni dolduran gizemli enerjinin olası kaynaklarından biri boşluktaki kuantum dalgalanmaları. Kuantum mekaniği, boşlukta parçacık çiftlerinin kendiliğinden ortaya çıkıp hemen birbirlerini yok ettiğini öngörüyor. Ancak kimi fizikçiler, bu parçacıklardan bazılarının yok olmaktan kurtularak karanlık enerjiyi oluşturduğunu düşünüyor.
Madde ve karşımadde bir araya geldiğinde birbirlerini yok eder ve bunun karşılığında enerji ortaya çıkar. Örneğin, bir elektronla bir pozitron çarpıştığında, kütleleri yok olur ve gama ışınımı yayılır. Normalde, enerji kütleye dönüşürken eşit miktarlarda madde ve karşımadde ortaya çıkar. Bu simetri, laboratuvar deneylerinde de gözlenebiliyor.
Ne var ki Büyük Patlama’da varolan enerji maddeye dönüşürken bir şekilde simetri bozularak madde miktarı karşımaddeye üstün geldi. Her bir milyar karşımadde parçacığı için, ek bir madde parçacığı oluştu. Böylece evrende başlangıçtakinin çok azı da olsa madde kaldı.
Evren yalnızca bildiğimiz olduğumuz maddeden oluşmuyor. Hatta çok küçük bir bölümü, yalnızca %4’ü maddeden oluşuyor. Bundan çok daha büyük bir bölümünü, maddenin gizemli bir türü olan karanlık madde ve ondan da fazlasını karanlık enerji oluşturuyor.
Yıldızların ve gaz bulutlarının hareketlerini inceleyen bilim insanları, gökadaların kütlelerini hesaplayabiliyorlar. Bunun sonucunda ortaya çıkan madde miktarı yıldızlar, gaz ve toz bulutları ve gözlenebilen öteki cisimlerin toplam kütlesinden çok daha fazla. Öyle ki, evrende kütleçekimiyle kendini belli eden maddenin %24'ü, gizemli bir maddeden oluşuyor. "Karanlık madde" olarak adlandırılan, ışık yaymayan ve soğurmayan bu madde, yalnızca kütleçekimi sayesinde saptanabiliyor ve genelde gökadaları çevreleyen "hale" olarak adlandırılan bölgede bulunuyor.
Madde ve karanlık madde, evrenin toplamda üçte birinden azını oluşturuyor. Evrenin geriye kalanı, yine gizemli bir enerji olan “karanlık enerji”den oluşuyor. Karanlık enerji, evrenin tamamını homojen bir şekilde dolduruyor.
Hubble Uzay Teleskopu kullanılarak yapılan gözlemler, evrenin genişleme hızının sürekli arttığını gösteriyor. Bunu açıklayabilmenin tek yolu da kütleçekiminin tersi bir etkisi olan bu gizemli enerjinin varlığını kabul etmek. Evreni dolduran gizemli enerjinin olası kaynaklarından biri boşluktaki kuantum dalgalanmaları. Kuantum mekaniği, boşlukta parçacık çiftlerinin kendiliğinden ortaya çıkıp hemen birbirlerini yok ettiğini öngörüyor. Ancak kimi fizikçiler, bu parçacıklardan bazılarının yok olmaktan kurtularak karanlık enerjiyi oluşturduğunu düşünüyor.
Evrendeki Temel Kuvvetler
Evren, dört temel kuvvet sayesinde işliyor. Bunlar kütleçekimi, elektromanyetizma, zayıf çekirdek kuvveti ve güçlü çekirdek kuvveti olarak adlandırılıyor. Bu kuvvetler evrendeki her şeyin birbirleriyle etkileşim durumunda olmasını sağlıyor ve her birinin işlevi, etki uzaklığı ve etki şiddeti birbirinden farklı.
Temel kuvvetlerin nasıl oluştuğu, kuantum fiziği alanına giriyor. Bu konudaki en geçerli kuram, kuvvetlerin birtakım parçacıklar yoluyla taşındığını öne sürüyor. Buna göre kütleçekim kuvveti, daha gözlenememiş olan graviton adlı parçacık tarafından iletiliyor. Öteki temel kuvvetleri ileten parçacıklarsa, parçacık hızlandırıcılarında yapılan deneylerde gözlenebiliyor. Zayıf çekirdek kuvveti bozonlarla iletiliyor. Protonları ve nötronları oluşturan temel parçacıklar olan kuarkları gluon adı verilen parçacıklar birbirine bağlıyor. Elektromanyetik kuvvetse foton adı verilen parçacıklar aracılığıyla iletiliyor.
Kütleçekimi gökadalar, yıldız kümeleri, Güneş Sistemi gibi gökcisimlerinden oluşan sistemleri bir arada tutar ve hareketlerini belirler. Kütleçekiminin etki alanı sonsuz olmakla birlikte, öteki kuvvetlerle karşılaştırıldığında çok daha zayıf bir kuvvettir. Etkisi, uzaklığın karesiyle orantılı olarak azalır.
Elektromanyetik kuvvet, elektronları çekirdeğe bağlayan, atomları ve molekülleri bir arada tutan kuvvettir. Elektrik yükü olan parçacıkların birbiriyle etkileşime girmesiyle oluşur. Elektromanyetik kuvvet, ışık gibi elektromanyetik dalgalarla taşınır.
Güçlü çekirdek kuvveti, atom çekirdeklerini oluşturan parçacıkları yani protonları ve nötronları birbirine bağlar. Bu kuvvet olmasaydı, aynı yüklü parçacıklar olan protonlar birbirini iterdi ve atom çekirdekleri bir arada kalamazdı. Güçlü çekirdek kuvveti, elektromanyetik kuvvetten çok daha güçlü olduğundan, protonlar sıkıca birbirine yapışır. Bunun yanında, bu kuvvetin etki menzili çok kısa olduğundan, bir çekirdekte en çok 100 kadar proton bulunabilir. Doğada bulunan element sayısının sınırlı olması bundandır.
Zayıf çekirdek kuvveti proton ve nötronları oluşturan kuark ve lepton adlı parçacıkların birbiriyle etkileşmesini sağlar. Bu etkileşim kütle, elektrik yükü, enerji aktarımı ya da parçacıkların birbirine dönüşmesi biçiminde olur. Zayıf çekirdek kuvvetinin menzili ötekiler arasında en kısa olanıdır.
Evren, dört temel kuvvet sayesinde işliyor. Bunlar kütleçekimi, elektromanyetizma, zayıf çekirdek kuvveti ve güçlü çekirdek kuvveti olarak adlandırılıyor. Bu kuvvetler evrendeki her şeyin birbirleriyle etkileşim durumunda olmasını sağlıyor ve her birinin işlevi, etki uzaklığı ve etki şiddeti birbirinden farklı.
Temel kuvvetlerin nasıl oluştuğu, kuantum fiziği alanına giriyor. Bu konudaki en geçerli kuram, kuvvetlerin birtakım parçacıklar yoluyla taşındığını öne sürüyor. Buna göre kütleçekim kuvveti, daha gözlenememiş olan graviton adlı parçacık tarafından iletiliyor. Öteki temel kuvvetleri ileten parçacıklarsa, parçacık hızlandırıcılarında yapılan deneylerde gözlenebiliyor. Zayıf çekirdek kuvveti bozonlarla iletiliyor. Protonları ve nötronları oluşturan temel parçacıklar olan kuarkları gluon adı verilen parçacıklar birbirine bağlıyor. Elektromanyetik kuvvetse foton adı verilen parçacıklar aracılığıyla iletiliyor.
Kütleçekimi gökadalar, yıldız kümeleri, Güneş Sistemi gibi gökcisimlerinden oluşan sistemleri bir arada tutar ve hareketlerini belirler. Kütleçekiminin etki alanı sonsuz olmakla birlikte, öteki kuvvetlerle karşılaştırıldığında çok daha zayıf bir kuvvettir. Etkisi, uzaklığın karesiyle orantılı olarak azalır.
Elektromanyetik kuvvet, elektronları çekirdeğe bağlayan, atomları ve molekülleri bir arada tutan kuvvettir. Elektrik yükü olan parçacıkların birbiriyle etkileşime girmesiyle oluşur. Elektromanyetik kuvvet, ışık gibi elektromanyetik dalgalarla taşınır.
Güçlü çekirdek kuvveti, atom çekirdeklerini oluşturan parçacıkları yani protonları ve nötronları birbirine bağlar. Bu kuvvet olmasaydı, aynı yüklü parçacıklar olan protonlar birbirini iterdi ve atom çekirdekleri bir arada kalamazdı. Güçlü çekirdek kuvveti, elektromanyetik kuvvetten çok daha güçlü olduğundan, protonlar sıkıca birbirine yapışır. Bunun yanında, bu kuvvetin etki menzili çok kısa olduğundan, bir çekirdekte en çok 100 kadar proton bulunabilir. Doğada bulunan element sayısının sınırlı olması bundandır.
Zayıf çekirdek kuvveti proton ve nötronları oluşturan kuark ve lepton adlı parçacıkların birbiriyle etkileşmesini sağlar. Bu etkileşim kütle, elektrik yükü, enerji aktarımı ya da parçacıkların birbirine dönüşmesi biçiminde olur. Zayıf çekirdek kuvvetinin menzili ötekiler arasında en kısa olanıdır.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder