Evrenin sırları - Belki sonsuz sayıda evren var!

Higgs, neden evrenin sınırlarını anlamamızda bir kilometre taşı sayılıyor?
Aslında varlığımızı kendiliğinden simetri kırılması dediğimiz bir olaya borçluyuz. 13.7 milyar yıl önce, Büyük Patlama’nın sonrasında eşit sayıda parçacık ve karşı-parçacık çiftleri ortaya çıktı. Hemen sonrasında, evren saniyenin milyar kere milyarlarca küçük bir kesiri yaşındayken gerçekleşen bu kendiliğinden simetri kırılması sonucu parçacıklar, karşı-parçacıklardan biraz daha fazla oldular.
Parçacıklar artınca ne oldu?
Böylece atom-altı parçacıklar oluşabildi ve yavaş yavaş, 400 bin yıl içinde atomlar ortaya çıktı. Sonrasındaysa bu atomların kaynaşması (füzyon) yıldızları yarattı. İşte Higgs parçacığı bu “kendiliğinden simetri kırılması” için temel bir aktör. Kendiliğinden simetri kırılması için bir Higgs alanına ihtiyaç var. Kuantum fiziğinde alanların dalgalanması parçacık demektir.
Peki Higgs’in önemi ne?
Higgs alanının parçacığı da Higgs parçacığıdır. Diğer temel parçacıklar Higgs alanı ile etkileşerek kütle sahibi olurlar. Eğer Higgs alanı olmasaydı parçacıklar kütle kazanamazdı, böylece evrende kütleli cisimler olamazdı. Bizler var olamazdık.
Şimdiye kadar bulunan parçacık sayısı kaç, aranan parçacık sayısı kaç tane?
Yüzyılı aşkın süredir yapılan araştırmalar bizim Standart Model dediğimiz bir modelde özetlenmekte. Bütün deneyler bu Standart Modeli doğruluyor. Modelin bazı sorunları vardır, ancak şu anda Standart Model bütün ölçümlerimizi doğruluyor. Bu modele göre, fermiyonlar dediğimiz madde parçacıkları iki tür: leptonlar ve kuarklar. Madde parçacıkları toplamda 12 adet. Bir de bunların karşı-parçacıklarını sayarsak, etti 24 parçacık. Ama diğer parçacıklar çok kısa sürede bozunarak hafif parçacıklara dönüşürler.

CERN ‘süper eşleri’ arıyor
Bozonların tamamı biliniyordu, Higgs hariç...
Maddeyi oluşturan sadece iki tür; kuark ve elektrondur. Bir de bu parçacıkların etkileşimlerini sağlayan kuvvet taşıyıcı parçacıklar (bozonlar) vardır: Elektromanyetik etkileşimi sağlayan foton, zayıf etkileşimi sağlayan W ve Z bozonları, yeğin etkileşimi sağlayan gluonlar gibi. Bütün bu parçacıklar uzun yıllardır biliniyordu, yalnızca Higgs parçacığı eksikti ki o da geçtiğimiz yıl CERN’de saptandı.
Higgs bulundu, her şey bitti mi?
Standart Model evrendeki her şeyi açıklamaya yetmediği için başka modeller arayışı devam ediyor. Bu modellerden en popüler olanı Süpersimetrik modeldir. Fermiyonlarla bozonlar arasında bir simetri kuran Süpersimetrik modele göre, her parçacığın bir süpereşi vardır. İşte şu anda CERN’de bu süpereşler aranmaktadır. Ancak şimdiye kadar bunlardan hiçbiri bulunamadı.
Higgs bulundu. Ama asıl iş bundan sonra diyorsunuz. CERN’de bilim insanları neyin peşinde?
Bilim insanları süper parçacıkları keşfetme peşindeler. Bunlar keşfedilirse, hem Kara Maddeye bir açıklama gelebilecek, hem de evrenin başlangıcındaki madde/karşı-madde simetrisinin kırılması daha iyi anlaşılabilecek.
Kara madde nedir? Kara enerjiyle arasındaki fark nedir?
Kara Madde, galaksilerin hesaplanandan daha hızlı dönmesine yol açan bir kütleçekim kaynağı. Bu kaynağın ne olduğunu bilmiyoruz ama diğer olasılıklar elendikten sonra elimizdeki en popüler olasılık bunların süperparçacıklar olduğu. Kara Enerjiyse, evreni hızlandırarak genişleten bir enerji kaynağı. Bir çeşit karşı-kütleçekim gibi. Kara Madde evreni içe doğru çekerken, Kara Enerji dışa doğru hızlandırıyor.

Doç. Dr. Cankoçak ile CERN’deki CMS dedektörünü gezdik.

Higgs ne işimize yarayacak?
- Tıpkı 150 yıl önce elektrik ve manyetizmanın birleştirilmesi sayesinde elektromanyetik teorinin geliştirilmesinin sayısız teknolojik icatlara, hatta elektronik çağa yol açması gibi, yakın bir gelecekte de Higgs’in keşfinin teknolojik açılımları olacak.
- Parçacık fiziği deneylerinin teknolojik sonuçlarını zaten günlük hayatımızda yaşıyoruz: Televizyon teknolojisinden hastanelerdeki tomografi cihazlarına, İnternetten IT teknolojilerine kadar birçok alandaki gelişmeler direkt olarak parçacık fiziği çalışmalarının yan ürünleri.

Doç. Dr. Cankoçak, ‘Evrenin sırlarını çözeceğiz ama bu kez evrenin öncesi sorunu çıkacak’ diyor.

Paralel evrenler olabilir
Evrenin sırlarını, yani neden ve nasıl oluştuğunu bir gün çözebilecek miyiz?
Bence bilimsel araştırma hiç bir zaman bitmeyecek. İçinde yaşadığımız evrenin sırlarını sonunda çözeceğimiz kesin, ama bu sefer evrenin öncesi sorunu karşımıza çıkacak. Belki de sonsuz sayıda evren var ve biz bunlardan birinde yaşıyoruz. Belki de paralel evrenler ya da diğer boyutlar var.
Bilim, büyük patlamadan sonraki ilk saniyelerde evrende neler olduğunu çözebilecek noktaya geldi... Neler oldu? Öncesine dair teoriler neler?
Aslında ilk nanosaniyelere kadar, yani saniyenin milyarda birine kadar biliyoruz. Öncesinde neler olduğuna dair bir çok teori var. Ancak bunlar henüz ispatlanmaktan çok uzak.
Gözlemlediğimiz evrenin 13,7 milyar yıl yaşında olduğunu ve Büyük Patlamayla başladığını biliyoruz. Ancak bu “her şeyin” Büyük Patlamayla başladığı anlamına gelmemekte. Gözlemleyemediğimiz evrenler olabilir, evrenimiz döngüsel olabilir (Büyük Patlama ve Büyük Çöküşler arasında gidip gelen bir evren gibi) ya da hiper uzay içinde sonsuz evrenlerden birisi olabiliriz.
Her parçacığın bir anti maddesi var. Herhangi iki parçacığın ortaya çıkması, ikisinin birbirini yok etmesiyle sonuçlanıyorsa... Ve bu bir fizik kuralıysa... Evren, neticede bizler nasıl var olduk?
Evrenin toplam enerjisi sıfır. Maddenin pozitif enerjisi kütleçekimin negatif enerjiyle dengelenmekte. Kuantum fiziğinde tam anlamıyla boşluktan söz edemeyiz. Heisenberg belirsizlik ilkesine göre, uzayzamanın ne kadar küçük bir bölgesine gidersek kuantum dalgalanmaları o kadar artar. Boşluktan sürekli yeni parçacık çiftleri doğar. Dolayısıyla varlığımız hiçlikten geliyor diyebiliriz.

YARIN: Hiçten mi var olduk?
Türkiye’de bilime bakış.