Bilimin Ve Bildiğimiz Evrenin Sınırlarında Dolaşmak

Kısa adı CERN olan Avrupa Nükleer Konseyi, Temmuz ayı başında bir açıklama yaptı. İsviçre’nin Cenevre kentinde, yerin 100 metre altında bulunan dünyanın en büyük parçacık fiziği laboratuvarı olan CERN, yürütülen deneylerin sonucunda yeni bir parçacığın izinin bulunduğunu duyurdu. Bu parçacığın popüler olarak “Tanrı Parçacığı” diye ünlenen Higgs parçacığı olma ihtimalinin çok yüksek olduğu ifade edildi.

CERN deneyleri, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı-LHC’nin çalıştırılmaya başlandığı Kasım-Aralık 2009’dan bu yana çok konuşuluyor.

CERN, LHC’nin ilk çalıştırıldığı dönemde, “bir kara delik oluşacak ve dünyayı yutacak” tartışmaları ile kaygı ve heyecan yaratmıştı. Eylül 2011’de “ışık hızı aşıldı” açıklamaları ile bilim dünyası dalgalandı. Sonradan söz konusu deneyde bir hata olduğu açıklansa da bu durum “bildiğimiz fiziğin sonuna mı geldik?” sorusunu sordurmaya yetti. Bilim insanları arasında fiziğin sınırlarında gezildiği bu deneyler sonucunda, yeni bir bilimsel eşiğe sıçranacağı fikri ve beklentisi daha da güçleniyor. Üstelik bu heyecanlar hiç de yersiz değil. Bu yüzden CERN’in yaptığı açıklamalar hep bir olağan üstünlük havası yaratıyor.

CERN, yaptığı son açıklamayla, bu kez de “Tanrı Parçacığı”nın izini bulduklarını söyleyerek bir heyecan yarattı. Peki, bu CERN deneyleri neyin nesi? Neyin peşinde? Ya bu parçacık nedir? Neden “Tanrı Parçacığı” denmiş? Bunun özelliği ve önemi nedir?

CERN Deneylerinin Amacı

CERN Avrupa Parçacık Fiziği Laboratuvarı’nda kurulan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), aslında atomdan daha küçük parçacıkları ve onların davranışlarını gözlemeyi sağlayan bir çeşit “mikroskop” olarak tanımlanabilir. Bildiğimiz mikroskoplardan değil elbette. Burada “görmeyi” sağlayan ortam, çok yüksek enerjili parçacıkların çarpıştırılması ile elde edilmektedir.

Bu deneylerin en temel amacı Standart Model olarak tanımlanan teorinin yanıtlayamadığı sorulara yanıt bulmaktır. Yine aynı konuda Standart Model Ötesi Fizik Modelleri olarak tanımlanan modellerin (örneğin süper simetri) öngördüğü parçacıkların gözlenmesi amaçlanıyor.

Standart Model (SM) evrende bulunan 4 temel kuvvetten ikisini, elektromanyetik kuvvet ile zayıf kuvveti (diğer ikisi güçlü kuvvet ile kütle çekim kuvvetidir) aynı teori içerisinde birleştiren bir modeldir. Bu model, maddenin temel yapı taşları olarak bilinen 12 çeşit atomaltı parçacık ile bunların her birinin karşı parçacıklarının ve bunlar arasındaki temel etkileşimleri gerçekleştiren ara parçacıkların nasıl davrandığını açıklamaya çalışır. Bu yolla evrendeki maddenin yapısını sunan bir teoridir.

Bu teorinin tutarlılığının sağlanması, var olduğu öngörülen ancak bugüne kadar tespit edilemeyen temel bir parçacığın gözlemesine bağlıdır: Higgs bozonu. Yani CERN deneylerinin, en öncelikli amacı bu parçacığı bulup Standart Model’in tutarlılığını sağlamaktır dersek yanlış olmaz.

Bu yüzden Higgs parçacığı parçacık fizikçilerini ziyadesiyle heyecanlandırıyor. Higgs parçacığının gözlenmesi fizikte yeni ufuklar açacaktır. Kimilerinin “yeni fizik” dediği bilimsel araştırmalar döneminin eşiğinin bu parçacıkla aşılacağı düşünülüyor.

Higgs parçacığı evren bilimcileri de heyecanlandırıyor. Evrenin yapısı, doğası ve evrimi konularında bir dizi temel sorunu açıklamak için ihtiyaç duyulan düzeye, Higgs parçacığının incelenmesiyle ulaşılabileceğini umuyorlar. Bu yüzden günümüz fizik çalışmalarının evren bilim araştırmalarının en önemli eşiğinde bu çok marifetli parçacık duruyor.

Higgs Parçacığı

Şimdi bu Higgs parçacığı nereden çıktı? Niye bu adı aldı?

Maddenin yapısını ve doğasının açıklamak üzere geliştirilen teorilerden biri olan SM’nin üzerinde yapılan çalışmalarda, bu modelin tutarlı bir bilimsel temelde oluşması için modele yeni bir olgunun dahil edilmesi gerektiği sonucuna varıldı: Higgs Alanı.

Bugün bütün evreni sarmış olan bu alan, maddenin gerçek doğasının anlaşılmasını örten bir perde gibi durmaktadır. Bu alanın varlığını öngören İskoç teorik fizikçi Peter Higgs olduğu için Higgs Alanı olarak adlandırılmıştır.

Evrende bulunan her temel etkileşim kuvveti için bir alan bulunmaktadır; ya da aynı anlama gelmek üzere her alan, içinden geçmekte olan maddeye bir kuvvet uygular. (Örneğin elektromanyetik kuvveti uygulayan elektromanyetik alan gibi.) Bu alanlarla etkileşime giren her madde enerji kazanır, (mesela yukarıdan aşağıya doğru bırakılan bir cismin, kütle çekimi etkisiyle düşerken hızlanıp hareket enerjisinin artması gibi.) Higgs alanının özelliği ise, kütlesiz parçacıklarla etkileşime girdiğinde onlara kütle kazandırmasıdır.

Yine SM’ye göre, her alan, bozon adı verilen bir ara etkileşim parçacığı vasıtasıyla kuvvet uygular. Higgs alanı ise, parçacıklara kütle kazandıran etkisini Higgs bozonu adı verilen parçacık aracılığıyla yapar.

Higgs alanı ve Higgs bozonu şimdilik bilimsel bir öngörüdür. Ayrıca bu öngörülen Higgs alanının özelliğinin diğer çekim alanlarından farklıdır. Diğer çekim alanları (evrende var olan dört temel kuvvet alanı) zaten bir durgun kütleye sahip olan maddeleri etkiler, onlara enerji kazandırır. İlk etapta anlaşılması zor ve yadırgatıcı gelse de Higgs alanı kütlesiz parçacıkları etkiliyor, onlara durgun kütle olarak tanımlanan kütleyi kazandırıyor. Bu durgun kütle, kütlenin kökenini oluşturur, tabii evrendeki maddenin kökenini de. O yüzden bu husus çok önemlidir. (Ayrıca kütlesiz parçacık olur mu, demeyin. Quantum düzeyinde tespit edilmiş kütlesiz parçacıklar bulunuyor.)

Higgs alanı ve onun etkisini taşıyan Higgs bozonu bu işlemi, evrenin simetrisini kırarak yapmaktadır. Bu durum kısaca, fizikte korunum yasaları olarak bilinen durumun (mesela enerjinin korunumu yasası gibi) bozulması olarak tarif edilebilir. Bugün laboratuvar koşullarında da -çok ama çok kısa bir an için- enerjinin korunumu yasası (yani buna denk gelen simetri) kırılması gözlenebilmektedir. Higgs alanı önce dört temel kuvveti bir arada tutan simetri kırılmasını, sonra da madde/karşı madde simetrisinin kırılmasın sağlamış, bu yolla kütlesiz parçacıklara kütle kazandırarak maddenin evrende hakim olmasına yol açmıştır. Başka bir ifadeyle, maddeyi oluşturan yapı taşlarının ve maddi evrenin varlığı bu Higgs mekanizması sayesindedir.

Bu yüzden bu alandaki çalışmalar yalnızca parçacık fizikçilerini ilgilendirmiyor. Evren bilimde özellikle Büyük Patlama teorisini merkez alan evren modelinin karşılaştığı kimi sorunların yanıtları yine bu Higgs alanı ve Higgs parçacığının bulunmasıyla açılacak kapının ardında duruyor. Bu yüzden CERN deneyleri LHC ile Büyük Patlama’nın ilk anlarındaki ortamı yaratarak Higgs alanı ve Higgs parçacığına dair öngörüleri test edip, Higgs mekanizmasının nasıl işlediğini çözmeyi, maddenin ve evrenin evrimindeki temel noktaları aydınlatmayı hedefliyor.

“Allah’ın Belası” Higgs Bozonu

Bilimsel çalışmalarda, bilhassa fizik alanında kullanılan kavramsal dil ile günlük pratik dil ve algı arasında tam bir örtüşme olmayabiliyor. Bu sorun, genelde pratik mantığın ve algının büyüklüğü spekülasyonlara yol açıyor. Nitekim Higgs bozonu da, bilimin amentüsü gibi algılanan korunum yasalarının kırılması ve kütlesiz parçacıklara kütle kazandırılması biçiminde açıklanınca, “yoktan var etme” gibi spekülasyonların önü de alınamıyor. Üstelik Higgs bozonuna “Tanrı Parçacığı” denmesi de var. Neler oluyor? Yoksa madde yoktan mı var edildi? Bu CERN deneyleri, tanrının varlığını kanıtlamaya mı çalışıyor? Her şeyi yoktan var eden bir yaratıcının izlerini mi arıyor? Bu Higgs alanı, ilahiyatla bilimin uzlaştırılmasını mı amaçlıyor?

Bu soruların hepsine kesin bir “hayır” yanıtını verebiliriz. Ancak şaşırtıcı gelse de böylesi beklentiler ve yorumlar hiç de az değil. Parçacık fiziğinin yeni bilinmezci idealist yorumları yeni değil. Şimdi, bir yerlerde, bir zamanlar evrenin ve maddenin oluşumuna dokunmuş bir “tanrı eli” beklentisi sürdürenlerin Higgs parçacığı tartışmalarını bu yöne bükmeye çalışmaları da olacak elbette. Başlı başına “Tanrı Parçacığı” ismi bile insanlarda böylesi çağrışımlara yol açıyor.

İsmi garip yani, bazı ilahiyatçılar da tam tersi cepheden CERN deneylerine kaygıyla yaklaşıyorlar. Onlara sorarsanız, CERN deneyleri tanrının yokluğunu ispatlamaya çalışıyor. İşte bu kaygı “yerinde”. Zira CERN deneyleri, tanrının dışında olduğu sanılan mistik perdeyi yırtma ve inanç sarsma beklentisini/kaygısını besliyor.

İdealist cepheden birinciler, “Allah’ın lütfu”, ikinciler “Allah’ın belası” diye dursunlar, Higgs parçacığının “Tanrı Parçacığı” adını almasının hikayesi bambaşka.

Parçacık fizik alanında önemli ve başarılı çalışmaları sonucunda Nobel ödülü kazanmış olan Leon Lederman, Dick Teresi ile birlikte bir kitap yazıyor. Higgs (The God Particle) ismiyle basılıyor. Kitabın yazarları tarafından düşünülen esas adı “Tanrının belası parçacık” anlamına gelen “The God-damn Patricle”dir. Lederman, hem parçacık fiziğinde hem de evren biliminde birçok sorunun aydınlatılmasının kavşağında bulunması ve otuz yılı aşkın uğraşlara rağmen tespit edilememesi yüzünden, biraz da espri ile bu adı koyuyor. Fakat yayınevi sahibi, daha fazla ilgi çekeceği düşüncesiyle kitabın adının değiştirilmesini öneriyor. Böylece Higgs bozonu “Tanrı Parçacığı” olarak ünleniyor. Yani bu adla anılmasında herhangi bir ilahiyatçı yorum veya ima yok. Üstelik başta Peter Higgs olmak üzere, çoğu bilim insanı hem bu addan rahatsızlar, hem de bu adın üzerinden yapılan mistik yorumlardan.

Nitekim CERN deneyleri sonucunda, Higgs bozonun izinin bulunduğuna dair açıklama yapılınca bilim insanları arasında Muhammed’in mirası misali perde ardındaki tanrıyla söyleşi heyecanı gözlenmiyor. Tam aksine, ortadan kalkacak olan perde ile maddenin ve evrenin materyalist incelenmesinde, mevcut bilimsel teorilerin önünde yeni ufuklar açılacak diye heyecanlanıyorlar.

Higgs parçacığı, bugün öngörü düzeyinde olsa da, deneyler sonucunda varlığı ispatlanırsa, bilim tarihinin önemli bir kilometre taşı, yeni bir bilimsel dönemin başlangıcı olacaktır. Ancak Higgs sonrası fiziğin önünde de önemli sorular duruyor. Bu konulardan en temel bir kaç tanesine değinelim.

Kendiliğindenci Simetri Kırılması

‘Kendiliğindenci Simetri Kırılması’ maddenin evriminin temel ilkeleri olarak tanımlanıyor. CERN’de bu konuda da araştırmalar yapılmaktadır.

Simetri, bir sistemde herhangi bir değişiklik yapıldığında sistemin ilk durumunu koruması olarak tanımlanıyor. Fizikte simetri, fizik yasalarının uzaydaki konuma ve zamandaki yolculuğa bağlı olarak değişmemesi; aynı kalması biçiminde ifade ediliyor. Evrende her simetriye karşılık gelen bir korunum yasası -enerjinin korunumu yasası gibi- mevcuttur.

Simetri kırılması ise bu korumun yasasının ihlal edilmesi (ihmal değil!) anlamına gelir. Parçacık fiziğinde araştırma konusu yapılan “kendiliğinden simetri kırılması” maddenin evriminin açıklanmasında temel bir yerde duruyor. Bu konu, bugünkü görünür evrenin oluşumu ve gelişimi konusunda en fazla kabul gören ve güçlü kanıtlarla desteklenen Büyük Patlama teorisini merkez almaktadır.

Buna göre, bugünkü görünür evren, bundan 13.7 milyar yıl önce Büyük Patlama ile noktasal bir yapıdan genişlemeye başlayarak oluştu. (Burada Büyük Patlama’nın her şeyin başlangıcı olmadığını, ondan önce evrenin var olmadığı anlamına gelmeyeceğini, hatta bildiğimiz anlamda bir patlama olarak anlaşılmaması gerektiğini belirtelim.)

Büyük Patlama’nın başlangıcında evrende hiç madde yoktu, evren son derece sıcak, yoğun, noktasal bir yapıya sıkışmış, kütlesiz enerji formundaydı. Bugün evrende var olan dört temel kuvvet bir aradaydı. Büyük Patlama ile bu yapı bozuldu ve evren genişlemeye başladı. Büyük Patlama’dan sonraki ilk saniyenin çok ama çok küçük bir kesitinde, önce dört temel kuvveti bir arada tutan (veya koruyan) simetri bozuldu ve sırasıyla kuvvetler birbirlerinden ayrıldı. Aynı anlama gelmek üzere, bu kuvvetleri taşıyan etkileşim parçacıkları (bozonlar) kütle kazanmaya başladı. Yani Higgs mekanizması işlemeye başladı. Böylece kütlesiz parçacıklar (ve karşı parçacıklar) kütle kazanmaya başladılar. Bu aşamada evrende eşit oranda parçacık ve karşı parçacık varken, Büyük Patlama’dan sonraki ilk saniyenin binde biri kadar bir süre dolmadan bu simetri (parçacıklar ile karşı parçacıkların eşit oranlarını koruyan durum) kırıldı. Parçacıklar ile karşı parçacıklar çarpışıp karşılıklı olarak birbirlerini yok edip enerji açığa çıkarırken, bu simetri kırılmasıyla bir miktar parçacık (madde) arttı. Bu süreçten sonra, maddenin yapı taşları olarak atom çekirdeklerini oluşturacak şekilde birleşebildiler. Çok daha uzun bir erim sürecinin ardından da ilk hidrojen atomları oluştu ve elementlerin üretimi süreci başladı. Maddenin erimindeki temel dönüm noktası ise “kendiliğinden simetri kırılması” olarak adlandırıldı.

Bu “yasa ihlali”, madde ve enerjinin tanımında ileri sürülen korunum yasalarını ortadan kaldırıyor sanılmasın. Burada mistik bir durum yok. Evrenin simetrik yapısı devam ediyor üstelik. Fakat bu simetri kırılması da gerek bir durumdur. Üstelik on yıllardır laboratuvar koşullarında bazı atomaltı parçacıklarının davranışları incelenirken çok kısa bir anlığına da olsa gözlenebilen bir simetri kırılması olmasaydı evrende atomların ortaya çıkması, gezegenlerin, yıldızların, galaksilerin vb. oluşması mümkün olmayacaktı. Atomaltı parçacıklarının birbirlerini tamamen yok etmeden varlıklarını kararlı biçimde sürdürebilmeleri için madde/karşı madde simetrisinin kırılması, maddenin hakim olması gerekiyordu.

Peter Higgs, 1960’lı yıllarda, bugün SM ile birleştirilmeye çalışılan elektromanyetik kuvvet ile zayıf kuvvetin, vaktiyle birleşik bir kuvvetken nasıl ayrıştığını, bu kuvvetleri taşıyan kütlesiz parçacıkların nasıl oldu da kütle kazandığını açıklamaya çalışıyordu. Bu mekanizmanın Higgs alanı ile sağlandığını, Higgs parçacığının bu simetri kırılmasına sebep olduğunu öngördü. Ancak bu mekanizmanın nasıl işlediği henüz aydınlatılamadı.

Günümüzde evrenin her yanına dağılmış bulanan bu Higgs alanı, henüz tespit edilemedi ama CERN deneyleri ile Higgs bozonunun bulunduğu iddiası doğru çıkarsa, bilim insanlarının on yıllardır meşgul olduğu bu konuda büyük bir gelişme sağlanacaktır. Maddenin evriminin temel ilkesi olarak kabul gören bu simetri kırılması, “Higgs sonrası fiziğin” temel araştırma konularından biri olacak ve belki de yakın bir gelecekte aydınlatılabilecektir.

Evrenin Yapısı

Görüldüğü üzere CERN deneyleri, yalnızca atomaltı dünyasını (mikro evren) incelemiyor. Aynı zamanda büyük ölçekli (makro) evren hakkında bilmediğimiz konuları veya yanıtlarını aradığımız sorulara dair çalışmalara dair çalışmaları da kapsıyor.

Bugün evrenin yapısını ve evrimini inceleyen bilim insanlarını en fazla meşgul eden konuların başında, gizemini hala koruyan karanlık madde ve karanlık enerji geliyor.

Görünür evrende karşımıza çıkan gezegenler, yıldızlar, galaksiler, galaksi kümeleri, gaz ve toz bulutu halindeki öbekleşen bütün yapılar atomlardan oluşmaktadır. Evreni tümüyle atomlardan oluşan bu maddenin (karbonik madde) oluşturduğu sanılıyordu. Ama yapılan incelemeler sonucunda anlaşıldı ki, bütün bu madde toplamda evrenin yalnızca yüzde 4.6’sını oluşturuyor.

Evrende her dalga boyundan elektromanyetik dalgaların oluşturduğu ışık (foton) miktarı, evrenin yüzde 0.005’ini oluşturuyor. Evrenin bileşiminde ayrıca yüzde 0.0034 oranında nötrino bulunuyor. Bunlar ise fotona benzeyen, hemen hemen kütlesiz denebilecek boyutta, ışık hızına yakın hızlarda hareket eden parçacıklardır.

Evrenin yapısını oluşturan bu üç madde (madde ve enerjinin aynı olgunun türevini olduğunu unutmayalım) evrenin yüzde 5’i bile değil! İşte “bildiğimiz” evren bu kadar! Peki evrenin geri kalan yüzde 95’inden fazlasını oluşturan “şey” nedir? Karanlık madde ve karanlık enerji! Ama bu iki “şey”in ne olduğu henüz aydınlatılamadı. O yüzden “karanlık”. Peki, bunların varlığından nasıl haberimiz oldu?

Karanlık Madde

1930’lu yıllarda, çok uzak galaksi kümelerindeki galaksilerin hareketlerini inceleyen bilim insanları, galaksilerin hızlarının, onları bir arada tutan çekim kuvvetinden çok daha büyük olduğunu gözlediler. Bu hızla, bu galaksilerin savrulması gerekiyordu, ama öyle olmuyordu. Demek ki, kendi kütlelerinden çok daha büyük bir kütle çekim gücünün etkisindeydiler; bu yüzden, bu büyük hızlara rağmen savrulup dağılmıyorlardı. Ancak o dönemde bu fikir, pek rağbet görmedi.

1970’li yıllarda Samanyolu’nun hareketinin bilgisayar simülasyonu yapılırken de aynı sorunla karşılaşıldı. Buna göre Samanyolu’nun, mevcut hızıyla kısa sürede dağılıp parçalanmaması için görülen ve ölçülebilen kütlesinden daha büyük bir kütle çekimi kaynağı olması gerekiyordu. Ayrıca Andromeda galaksisini incelerken, galaksinin merkezinden uzak yıldızların merkezdeki yıldızlarla yanı hızda hareket ettiklerini gördüler. Bu da kütle çekim yasasına tersti.

Böylece galaksiler ve galaksi kümelerinin etrafında yoğunlaşan, yapılan hesaplamalarda evrenin yüzde 22.7’sini oluşturduğu saptanan bu kütle çekim kaynağına “karanlık madde” denildi. Karanlık madde denmesinin sebebi, kütle çekimi uygulamasının dışında, atomlardan oluşan madde ile başka bir etkileşime girmemesi, yani “ışık” vermemesidir. O yüzden varlığı, kütle çekim etkisinin sonuçları üzerinden dolaylı olarak “gözleniyor”!

Bugüne kadar karanlık maddenin yapısı ile ilgili olarak bir dizi fikir ileri sürüldü, ama bunların hiçbiri karanlık maddenin gizemini çözmeye yetmedi. Ancak onun, evrenin her yerine eşit biçimde dağılmadığı, galaksileri kuşatan görünmez küreler biçiminde yoğunlaştığı anlaşılıyor.

Evren bilimciler 40 yıldan fazla bir zamandır bu karanlık maddeyi tanımlamaya çalışıyorlar. Üstelik bu gizemli yapının, evrenin evriminde önemli bir rolü olduğu düşünülüyor. CERN deneylerinde, Higgs parçacığının gözlenmesi ve Higgs alanının özelliklerinin anlaşılması karanlık maddenin sırrının kapısını aralayabilir.

Karanlık Enerji

Karanlık enerjinin ne olduğu da bilinmiyor. Onun varlığı da etkileri üzerinden dolaylı olarak hissedilmektedir.

1930’lu yıllardan beri evrenin genişlediği biliniyor. Ama bu genişleme hızının, kütle çekiminin etkisiyle, zaman içinde yavaşlayacağı sanılıyordu. Ancak evrenin genişleme hızıyla ilgili 1998-99 yıllarında yapılan gözlemlerde, evrenin yavaşlamak yerine giderek hızlandığı anlaşıldı. Evrenin genişleme hızı sürekli artıyordu.

Demek ki karanlık madde de dahil olmak üzere evrendeki toplam kütle çekiminden çok daha büyük bir itici kuvvet vardı. Buna, “karanlık enerji” dendi. Karanlık maddenin kütle çekim etkisi ile yoğunluğunun tespiti mümkünken, karanlık enerji söz konusu olduğunda, evreni genişleten itici gücü dışında bir şey bilinmiyor. Bu konuda bilinen diğer iki şey ise, evrenin her yerinde düzgün biçimde dağılmış olması ve evrenin genişlediği halde onun yoğunluğunun değişmemesidir. Yapılan hesaplamalar sonucunda evrenin yüzde 72.6’sının bu karanlık enerjiyle kaplı olduğu (ya da olması gerektiği) sanılıyor.

Kütle çekimin tersi yönde işleyen, evrenin genişlemesini sağlayan ve genişleme hızını artıran itici bir kuvvet gibi davranan bu karanlık enerjinin varlığına ve yapısına dair bir dizi fikir bulunuyor. En fazla kabul göreni “vakum enerjisi” olmuş. Buna göre uzay boşluğu olarak ifade ettiğimiz yerde atomaltı parçacıkları sürekli bir oluş ve yok oluş halindedir. Bu çarpışmalar zayıf da olsa bir basınç etkisi yaratıyor. Küçük ölçekte önemsiz olan bu etki, evrenin bütünü düşünüldüğünde çok güçlü bir kuvvet etkisi yaratabilir. Keza evren genişleyip galaksiler arası mesafeler açıldıkça, galaksilerin kütle çekim etkileri zayıflar, vakum enerjisinin etkisi de artar. Belirli bir dönüm noktasından itibaren vakum enerjisinin etkisi baskın gelir ve evrenin genişleme hızı artamaya başlar. Bugün evrene bu kanalı enerji hakim olduğu için evrenin genişleme hızı sürekli artıyor.

Bugün karanlık madde gibi karanlık enerjinin ne olduğu da evren bilimcilerin ve parçacık fizikçilerinin çözmek üzere önünde duran en önemli konular arasındadır. Üstelik Higgs alanının evrenin genişlemesinde bir rolü olduğu veya olabileceği de düşünülüyor.

Karanlık madde ve karanlık enerjinin kaynaklarının ve yapılarının ne olduğunu bulmak, tutarlı bir evren modeli oluşturmamızı da sağlayacaktır. Öte yandan evrenin yüzde 95’in- den fazlasını oluşturan karanlık madde (çekim gücü) ile karanlık enerjinin (itici kuvvet) birbirine oranı evrenin geleceğini de doğrudan ilgilendiriyor. Bu başka bir konu olsa da, karanlık madde ve karanlık enerjiye dair tartışmaların önemli bir yanını oluşturuyor.

Netice itibariyle, CERN deneylerinin ve tespit edilmesi halinde Higgs bozonunun bu konularda bir ilerleme sağlayacağı düşünülüyor. Demek ki, bu deneylerin evren bilimcileri heyecanlandırması boşuna değil.

Einstein’in Rüyası: Her Şeyin Teorisi

CERN deylerinde Standart Model (SM)’in tutarlığının test edildiğini söylemiştir. Ayrıca, bununla yetinilmediğini, SM Ötesi Fizik Modelleri’nin incelendiğini de belirtmiştik.

SM zayıf çekirdek kuvveti ile elektromanyetik kuvveti birleştirerek elektrozayıf kuvvet teorisini oluşturdu. Ama evrende dört temel kuvvet olduğunu da biliyoruz. İşte evrende - ki bu dört temel kuvveti tek bir teori içinde birleştirip, eksiksiz bir madde ve evren modeli sunmak, Einstein’in en büyük hayaliydi.

Einstein, ömrünün son otuz yılını böyle bir teori oluşturmaya adadı. Birleşik Alan Teorisi adını verdiği bu teoride fiziğin bütün yönlerini birleştirmeyi amaçladı ama başarılı olamadı.

SM iki kuvveti birleştirerek Einstein’ın bulmayı umduğu teorinin yalnızca bir parçasını parçacık fiziği zemininde kurabildi. Ama bu model, atom çekirdeğini bir arada tutan güçlü kuvveti ve kütle çekim kuvvetini içermiyor. Bu yüzden Birleşik Alan Teorisi olmaktan uzak, evren modeli bakımından eksiktir.

Günümüzde SM’nin tanımladığı elektrozayıf kuvveti güçlü kuvvetle birleştirmeyi savunan bir arayış var. Bu teori ise Büyük Birleşik Teori olarak adlandırıldı. Bu teoriyi test edebilmek için gerekli olan sıcaklık koşulları, günümüzde laboratuvar koşullarında elde edilemeyecek kadar yüksektir. Buna rağmen, bilim insanları, proton bozunmalarını gözleyerek bu konuda bir yol bulabileceklerini umuyorlar.

Büyük Birleşik Teori arayışlarında bugün simetri teorileri kullanılıyor. Henüz bilimsel birer varsayım düzeyinde olan ve test edilemeyen bu simetri teorileri içerisinde Süpersimetri teorisi daha iddialı bir teori olarak öne çıkarılıyor. CERN’de denenen SM ötesi modellerin başında Süpersimetrik Standart Model gelmektedir.

Süpersimetri teorisi de hali hazırda kütle çekim kuvvetini dışta tutuyor. Her ne kadar çekim kuvvetini de diğer üç kuvvetle -teorik olarak- birleştirme iddiası taşısa da, bugün bundan uzaktır.

Öte yandan, kütle çekimi de dahil temel bütün kuvvetleri tek bir teoride açıklama girimleri de var: Sicim Teorisi. Bu teori parçacık teorisine zıt bir teori olarak şekilleniyor, ama henüz teorik düzeyde.

Görüldüğü üzere Einstein’nın son otuz yılını alan rüya, Her Şeyin Teorisi, hala uzak ve bilinmez bir gelecekte. Ona yaklaşma çabaları ise henüz test edilemeyen varsayımlar düzeyinde. Ancak bu konuda sağlanacak en esaslı ilerlemeler, bugün CERN deneyleriyle yapılan simetri testleri sayesinde elde edilebilir. Bu simetri testleri, en azından -kütle çekim haricindeki- üç temel kuvveti birleştirebilecek SM ötesi modellerin geliştirilmesini sağlayabilir, bilhassa süpersimetri modeli.

Ayrıca bugün SM’in ve genel olarak evren bilgimizin açıklamakta yetersiz kaldığı başka sorular ve konular da yakınımıza gelecektir.

Evren bilinemez değildir. Ne ki evren hakkında bildiklerimizin, bilmediklerimizden oranı çok çok düşük. Bilimsel çalışmalar da gösteriyor ki, haklarında sorular soracak kadar farkına varabildiğimiz gerçekliklere daha fazla yaklaşıyoruz. Her yeni ufuk evrenin sırlarını aydınlatmamız için yeni bir başlangıç olacak.

Dememiz o ki, bildiğimiz evrenin sınırlarında dolaşıyoruz. Higgs bozonunun bulunması deneyleriyle geliştirilecek yeni bilimsel zemin bunca soruyu kaldırabilecek mi göreceğiz. Ama bilimin ilerleyeceğini, soruların azalmayacağını, tam tersine artacağını biliyoruz. İşte o sorulardan biri de bu: CERN deneyleri bizi Einstein’nın rüyasına yaklaştırabilecek mi?

Sonuç Değil Başlangıç

Quantum fiziğine dair bütün idealist göndermelere ve yürütülen ilahiyatçı propagandalara rağmen CERN deneyleri ve bilimsel çalışmalar diyalektik materyalist bir zeminde yürümektedir. Bu deneylerin herhangi bir yerinde ilahi bir el, bir Tanrı veya izi yoktur. Böyle bir arayış da yoktur.

Öte yandan CERN’de test edilen teorilerin güçlü kanıtlarla desteklenen yanları olduğu gibi, eksik ve zayıf kaldıkları durumlar da vardır. Mesela bu deneylerde önemli bir yer tutan Büyük Patlama teorisine karşı itirazlar dahi söz konusudur. Ancak bu teoriler, sınanabilir olup her türlü bilimsel sınamadan başarıyla çıktıkları, yeni bilimsel gelişmeler karşısında yenilenme ve gelişme gücü taşıdıkları, geçerliliklerini korudukları ölçüde bilimseldirler; her şeyi eksiksiz açıkladıkları için değil!

Bu teorilerin test edildiği CERN deneyler, artık günlük yaşantımıza da girmiş durumda. CERN laboratuvarı gazete, dergi, tv, radyo, internet vb. aracılığıyla iyice yakınımıza geldi. Adeta evimize girdi. Konular tartışıldıkça, uzmanlar konuştukça deneyler ve kavramlar anlaşılmaz olmaktan çıkıyor. Belirli bir düzeyde bilgilenme sağlıyor, en azından ilgi oluşturuyor.

Burada dikkat edilecek en önemli şey şudur: Fiziğin dili ile günlük yaşamımızdaki dil arasında, fizik kavramları ile klasik ortalama bilimsel-mantıksal algı arasında bir iletişim problemi yaşanacaktır. Tartışmaların içine girildikçe maddeye ve evrene dair kesin, katı doğrular olarak görülen konuların esnediği, kaba ve genel geçer bilgilerin sarsıldığı görülecektir. Kimi kavramlar ve tartışmalar şaşırtıcı da gelebilir. Bu tartışmaların bilimsel zeminde yıkıcı ve yeniden kurucu, yani devrimci bir özellik taşıdığını görmek gerekir. Bilimsel gelişmeler yalnızca idealizmi yıkması, aynı zamanda kaba, yerleşik/statükocu materyalist yaklaşımların büründüğü ezberciliği ve dogmatizmi sarsar.

Lenin, fizik yasalarının kendiliğinden yorumunun idealizme götürdüğü uyarısın yapar ve bu konuların etraflıca kavranıp açıklanmasının önemini vurgular. Bugün “Tanrı Parçacığı” etrafından yürütülen tartışmalar da bu uyarının ne denli yerinde olduğunu göstermiyor mu?

Günümüzde bilimin madde ve evrenle ilgili tanımlamaları genişliyor, bunların evrimi konusundaki bilgilerimiz derinleşiyor. Evrenin maddi açıklaması yetkinleşiyor ve popüler tartışmalara konu olup, geniş kesimlerin bilgisine ve ilgisine açılıyor. Peki biz Marksist Leninistler ne yapacağız? Maddenin ve evrenin diyalektiğini kavrama ve açıklayabilmek için bu bilimsel gelişmeleri yakından ve yüksek bir ilgi ile ele almamız gerekmez mi? O halde nereden başlamalıyız? Tabii ki soru sormak! Bu başlangıç olsun!