Detaylı bilgi için rekorbet adresini inceleyebilirsiniz.
Kuantum alanı, insan zihninin sınırlarını zorlamayı sürdürüyor. En küçük ölçeklere indiğimizde, nesnelerin konumu veya hareket hızı gibi temel fiziksel kavramlar belirsizleşiyor; hatta bildiğimiz anlamda “zaman” bile tamamen kayboluyor.
Peki, her gün kolumuzdaki saate bakarak izlediğimiz bu kavram, aslında evrenin temel bir unsuru değil de sadece bir yan ürün olabilir mi?
Birmingham Üniversitesi’nden fizikçi Giovanni Barontini ve ekibi, bu felsefi ve fiziksel sorunları çözmek için alışılmadık bir yöntem kullandı: Laboratuvar ortamında sıfırdan bir “mini evren” oluşturmayı başardılar. Dahası, bu çalışma zamanın dışarıdan işleyen bir saatten ziyade, sistem içindeki değişimlerle var olduğunu gösteren ilk kontrollü deney oldu.
ZAMANI İNCELEMEK İÇİN LABORATUVARA GİRDİ
Fiziğin en büyük sırlarından biri zamanın yönüdür. Newton fiziği, kuantum mekaniği, görelilik ve evrenin dalga fonksiyonunu tanımlayan ünlü Wheeler-DeWitt denklemi, zamanın aslında sabit bir yönü olmadığını ve en derin seviyede tamamen yok olabileceğini öne sürer.
Ancak madalyonun diğer yüzü de vardır: Termodinamiğin İkinci Yasası. Bu yasa evrenin net bir “zaman oku” olduğunu belirtir. Evren son derece düzenli bir durumdan (muhtemelen Büyük Patlama anındaki sonsuz yoğunluktaki o noktadan) başlayarak sürekli daha düzensiz, yani entropisi yüksek bir duruma doğru ilerlemektedir.
Barontini, zamanın bu iki zıt yönünü bir araya getirerek zamanın nasıl kendiliğinden “ortaya çıkabileceğini” incelemek amacıyla kuantum laboratuvarına girdi.
ATOM KARIŞIMINDAN EVREN OLUŞTURMAK
Barontini, bu mini evreni inşa etmek için yaklaşık 24.000 rubidyum atomunu, mutlak sıfırın (evrendeki en düşük sıcaklık) milyarda biri kadar soğuttu. Bu aşırı soğuklukta atomlar, maddenin beşinci hali olarak bilinen Bose-Einstein Yoğuşması (BEC) adı verilen egzotik bir forma dönüşmüştür.
Atomlar mutlak sıfıra yaklaştıkça bireysel kimliklerini kaybederler ve tek bir devasa uyumlu “süper parçacık” gibi hareket etmeye başlarlar.
Fizikçiler bu kuantum akışkanını iki farklı sektöre ayırmak için farklı frekanslardaki iki lazer ışınının kesişmesiyle oluşan bir bariyer kullandı: Gözlemlenebilir bir “aydınlık” sektör ve gözlemlenemeyen bir “karanlık” sektör. Barontini, bu iki bölgeyi gerçek evrenimizdeki görünmeyen gizemlere benzetmektedir; yani karanlık madde ve karanlık enerjiye.
ZAMAN NASIL ORTAYA ÇIKTI?
Deneği başlatan şey dışarıdan kurulan bir saat değil; zaman atomların bu iki sektör arasında ritmik olarak ileri geri hareket etmesiyle, yani entropi alışverişiyle, kendiliğinden filizlenmiştir.
Barontini süreci şöyle açıklamaktadır:
“Sistemin gözlemlenen kısmı gözlemlenmeyen kısmıyla atom ve entropi alışverişinde bulunur. Bu entropi değişiminden içeride akan ‘entropik zaman’ tanımlıyoruz. Bu zaman entropi değişimi sürdükçe akar; entropi değişimi durduğunda ise zaman da durur.”
Kısaca ifade etmek gerekirse: Mini evrenin olayları sıralamak için dışarıdan bir saate ihtiyacı yoktu; kendi entropi akışı hangi olayın sonraki adım olduğunu zaten belirliyordu.
Bariyer üzerindeki atomların ritmik salınımı, evrenin sürekli genişlediği (Büyük Patlama) ve ardından kendi üzerine çöktüğü (Büyük Çöküş) döngüsel evren modellerine benziyordu. Entropinin akışı tek yönlü olduğundan dolayı zaman geriye doğru akamayacak şekilde yön kazanmış oldu.
Kuantum Çubuğuyla EVRENİ KURCALAMAK
Böylesine mini evrenler modern fiziğin en büyük bulmacalarını test etmek için adeta bir oyun alanı sunmaktadır. Bilim insanları laboratuvardaki bu hassas sistemde şunları gerçekleştirebilir:
- Lazer bariyerinin yüksekliğini ve tuzağın şeklini değiştirmek.
- Atomlar arası etkileşimi ve yoğunluğu manipüle etmek.
- Büyük Patlama veya Büyük Çöküş anındaki çökmenin “tekilliğe” mi dönüşeceğini yoksa “geri sıçrama” mı yaratacağını gözlemlemek.
- Ayrıca atomları tuzağın bir tarafına hapsederek kara deliklerin sınırlarını (olay ufkunu) simüle edebilirler.
BÜYÜK KUANTUM KÜTLEÇEKİMİ RÜYASI
Büyük Patlama ve kara delikler ilk keşfedildiklerinde çılgınca görünüyordu. Artık bilim insanları kuantum ölçeğinde minyatür evrenleri inceleyerek fiziğin “Kutsal Kâse”sine ulaşmaya çalışıyor: Kuantum Kütleçekimini Genel Görelilik ile Kuantum Mekaniğini birleştirerek elde etmek.
Bu öncü çalışma kuantum yerçekimi alanında zamanın doğasına dair yepyeni bir bakış açısı sunuyor ve geleneksel zaman anlayışı olmadan da evrenin dinamiklerini mükemmel şekilde açıklayabileceğimizi gösteriyor. Belki de zaman düşündüğümüz gibi akar bir nehir değil; sadece kuantum parçacıklarının dans ederken çıkardığı seslerden ibarettir.
Güncel erişim için rekorbet giriş sayfasını ziyaret edebilirsiniz.