Uzay Neden 3 Boyutlu? Fizikçilerin Nihayet Mantıklı Bir Cevabı Olabilir

Ancak cevap tuhaf ve karışık.

Evren’in neden üç tane uzamsal boyutu olduğunu hiç merak etmemiş olabilirsiniz, ancak bu soru, uzun zamandır fizikçilerin canını sıkmıştı.

Parçacık fiziği ile düğüm kuramı adı verilen bir şeyi kaynaştıran bir görüş, bu konuya açıklama getirebilir. Ayrıca Evren’in, oluşmasından hemen sonra gerçekleşen devasa büyüme patlamasına güç veren şeye dair bazı fikirler de sağlayabilir.

Sabit uzay hacimlerinde üç adet serbestlik derecesi (genişlik, derinlik ve uzunluk) bulunması çok temel bir şey gibi göründüğünden, Evren’i başka türlü hayal etmek zor.

4 boyutlu bir hiperküpü gerçek bir nesneymiş gibi hayal etmeye çalışırsanız, beyninizin iflas ettiğini hissedersiniz.

Uzayda başka boyutların olabileceğini inkar edemeyiz; hatta belki bunlar çok yoğun ölçeklerde katlanmış oldukları için henüz onlarla karşılaşmamış olabiliriz. Sicim kuramı gibi örnekler, dokuz veya daha fazla boyuta yer açıyor.

Fakat bunların var olduğuna dair sağlam bir kanıt bulana kadar, insanlar, gezegenler ve galaksilerin oluşturduğu makro bir ölçekte sadece üç boyumuz bulunuyor.

Fizikçilerin oluşturduğu uluslararası bir takım, bu sihirli rakamın ardında bulunan sebebi aramaya çıktı ve düğümlü şişme adını verdiği bir modelde, söz konusu çözüm için güçlü bir aday buldu.

Araştırmacılar, akış tüpleri adı verilen epey bilindik bazı fizik kanunları ile işe başladılar. Bu kanunun kökleri, James Clerk Maxwell’in 19. yüzyıldaki elektromanyetizm modellemesine dayanıyor.

Akış tüpleri, manyetizmin ürettiği imgesel kuvvet hattı kanallarını üç aşağı beş yukarı açıklıyor.

Pozitif ve negatif elektrik yükleri ile mıknatısların kuzey ve güney kutuplarına aşinayız; bunlar, söz konusu olgunun yansımaları.

Kuantum dünyasında da buna benzer yapışkan bir sistem var. Bu yüzden akış tüpleri, kuark adı verilen özel tür parçacıkların birleşerek proton ve nötron gibi tıknaz atom altı parçacıkları nasıl oluşturduğunu kuantum ölçeğinde açıklamak için de kullanılabilir.

Mıknatısları kopardığımız zaman, her biri kuzey ve güney uçlarına sahip olan iki tane ve daha küçük mıknatıs elde ederiz.

Kuantum dünyası da bu konuda kendi çözümüne sahip, ancak küçük bir fark var; eğer birbirine yapışmış iki kuarkı koparırsanız, akış tüpü kopana kadar gerilir. Ardından bu alandaki enerji, bir başka kuark ve antikuarkın oluşmasıyla sonuçlanır.

Bazen bu çift hemen bir araya gelir ve dengelenir. Bazen kuarkların her biri, asıl çiftten ayrılan yarım bir parçaya tutunur ve yeni bir ortaklık oluşturur.

Evrenin oluşumundan sadece birkaç saniye sonra her yer kuark olmuştu. Bu yüzden muhtemelen akış tüplerinin de o zamanlar çok önemli olmuş olması muhtemel.

Bu durum, fizikçilerin arapsaçına dönen teorilerinin başlangıç noktası.

Vanderbilt Üniversitesi’nden araştırmacı Thomas Kephart şöyle söylüyor: “Meşhur akış tüpü kuramını aldık ve bunu daha yüksek bir enerji seviyesine çıkardık.”

Hikayenin sonu, bir flux tüpünü koparmak ve ortaya bir kuark ile antikuark çıkarmak olabilir; özellikle kuark ve antikuark birbirini yeniden yok ederse.

Fakat burada özel bir istisna var; bu tüpler, teknik olarak tek boyutlu düz bir çizgiyle sınırla değil. Akış tüplerinin karmaşık dizilimleri, farklı kararlılıklara sahip olabiliyor. Bunların bazıları, oluşturdukları kuark ve antikuarktan daha uzun yaşıyor etrafta düğüm gibi geziniyorlar.

Peki bu düğümlerin en iyi olduğu yapılar var mı? Evet; bunlar üç boyutlu oldukları zaman en kararlı halde oluyorlar. Üç boyuttan daha fazla oldukları zaman hemen bir yolunu bulup parçalara ayrılıyorlar.

Evren de kuarkların birbirine bağlanacağı kadar uzun süre genişlediği için, uzay boşluğu bu akış tüpü düğümlerinin oluşturduğu bir karmaşayla dolmuş olmalı.

Araştırmacılar bu akış tüplerinin oluşturduğu yapıda bulunan enerji üzerinde hesap yaptılar ve bunun, şişme olarak bilinen bir dönemi sürdürmek için yeterli olduğunu buldular.

Evrenimiz her yönde hemen hemen aynı görünüyor. Bu yüzden evrenbilimciler, Evren’in epey erken bir zamanda çarpıcı bir genişleme patlamasından geçtiğini ve böylelikle bir anda yaklaşık bir proton boyutundan yaklaşık bir üzüm boyutuna çıktığını düşünüyorlar.

“Bu sayede akış tüpü ağımız, şişmeyi sürdürmek için gereken enerjiyi sağladı. Bu durum ayrıca bunun neden birdenbire durduğunu açıklıyor,” diyor Kephart.

“Evren genişlemeye başladıkça, akış tüpü ağı dağılmaya başladı ve sonunda parçalara ayrılarak, genişlemeye güç sağlayan enerji kaynağını ortadan kaldırdı.”

Kararlı tüplerin üç boyutta düğümlendiği göz önüne alındığında, diğer serbestlik boyutları nal topladı.

Araştırmacılar zaten, kuarkların ve onları bağlayan glüon isimli parçacıkların plazmasını canlandırdıkları deneylerde yeni ve tuhaf fizik olayları buluyorlar.

Bu araştırma düzgün bir model olsa da, Evren’imizin gayet eğrik bir tarihi olduğunu gösteren daha sağlam kanıtlar bulmamız uzun sürmeyebilir.

Bu araştırma European Physical Journal C bülteninde yayınlandı.

 

 

 

 

ScienceAlert

Bunları da okumak isteyebilirsiniz...

Bir cevap yazın

Abonelikle İlgili Konular İçin abone@doganburda.com

Eksik Sayılar İçin okurhizmetleri@doganburda.com

Müşteri Hizmetleri (212) 478 0 300

Danışma Hattı (212) 410 32 00

 

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir