Anti Evren Ve Ters Pariteli Evrenler

Evet bugüne kadar birçok evren teorisi duydunuz. “Başımıza bir de anti evren mi çıktı?” dediğinizi de duyar gibiyiz. Merak etmeyin, diğer teoriler kadar karışık değil.

Evrenin bize öğrettiği kadarıyla doğada madde ve antimadde ilişkisinin var olduğunu biliyoruz. Bilmeyenler için antimaddeyi tekrar açıklayalım: Maddeyi oluşturan atomlar, atomları oluşturan elektron ve protonlara aşinayız (nötronları dahil etmiyoruz, çünkü onlarla işimiz yok). Yirminci yüzyılın başlarında zaten fizikçiler bunlardan haberdardı. Dolayısıyla, 1930’lu yıllarda fizikçilerin her parçacığın bir ikizinin, bir anti parçacığın var olduğunu, fakat zıt yönde yüklenmiş olduğunu anlayınca, bu bir şok etkisi yaratmıştı.

Bu yönde keşfedilen ilk anti parçacık, pozitif yük ile yüklenmiş olan anti elektrondu (pozitron adı verildi). Pozitron her açıdan elektrona benziyordu fakat zıt yük taşıyordu, yani negatif değil pozitif yüklüydü. 1955 yılında da Bevatron, ilk anti protonu üretti. Beklendiği gibi protonun aynısıydı ama, pozitif değil negatif yük taşımaktaydı. Bu ilke olarak anti atomların (pozitronların anti protonlar etrafında döndüğü) yaratılabileceği anlamına gelmekteydi. Aslına bakarsak bu nedenle anti elementler, anti kimya, anti insanlar, anti dünyalar ve hatta anti evrenler kuramsal olarak mümkündür.

Anti evren

Detaya girmeden önce bu evren modelinin dayandırıldığı Paul Dirac’ın kuramını açıklamalıyız. Paul Dirac, aslına bakacak olursak, henüz gözlemler yapılmadan önce anti maddenin var olabileceğini öngörmüştü. Bu öngörü ispatlandıktan sonra ona Nobel ödülü kazandırdı.

Dirac, Einstein’ın meşhur E = mc2 denkleminin tam anlamıyla doğru olmayabileceğini fark etti. Einstein’ın denklemi yalnızca kısmen doğrudur. Doğru denklemin E = +/- mc2 olarak yazılması gereken haller söz konusudur. Bu eksi işaretinin ortaya çıkış nedeni, belli bir terimin karekökünü almak zorunda oluşumuzdur. Bir terimin karekökünün alınması, daima artı veya eksi belirsizlik yaratır.

Pozitron, elektronun aynısıdır. Tek farkı, eksi değil, artı yüklü oluşudur.

İşin ilginç tarafı, fizikçiler negatif enerjiden sinir bozucu olduğu için nefret ederler. Fizikte bir nesnenin daima en küçük enerji durumuna geçme eğilimi olduğu şeklinde bir aksiyom vardır. Madde daima en düşük enerji düzeyine indiği için, negatif enerji olasılığı yıkıcı bir olasılıktı. Bütün elektronların önünde sonunda sonsuz negatif enerjiye doğru gideceği anlamına gelmekteydi. Dolayısıyla Dirac’ın kuramı kararsız hale gelecekti. Dirac, bu nedenle “Dirac denizi” kuramını icat etti.

Kafasında bütün negatif enerji durumlarının zaten işgal edilmiş olduğunu, dolayısıyla bir elektronun negatif enerjiye inemeyeceğini canlandırıyordu. Dolayısıyla evren kararlıydı. Ayrıca bir gama ışını arada sırada negatif enerji durumunda bekleyen bir elektrona çarpabilir ve onu bir pozitif enerji durumuna itebilirdi. Bu durumda gama ışınının bir elektrona dönüştüğünü ve Dirac denizinde bir delik açıldığını görürdük. Bu delik, vakum içindeki bir baloncuk gibi davranır; yani, pozitif bir yüke ve orjinal elektronla aynı kütleye sahip olurdu. Başka bir deyişle delik, bir anti elektron gibi davranırdı. Böylece bu senaryoda antimadde, Dirac denizindeki baloncuklardan meydana gelirdi. Başka bir deyişle antimadde vardır, çünkü Dirac denkleminin biri madde için, diğeri antimadde için olmak üzere iki çözümü bulunur ve bu da özel göreliliğin sonucudur.

Şimdi Dirac’ın kuramından yararlanarak bir sürü soruyu cevaplandırabiliriz: Kütleçekiminin antimadde karşılığı nedir? Anti evrenler var mıdır?

Daha önce gördüğümüz gibi, anti parçacıklar sıradan maddeye göre zıt yüke sahiptir. Ancak hiçbir yük taşımayan parçacıklar, örneğin bir ışık parçacığı olan foton veya kütleçekimi parçacığı oldğunu düşündüğümüz graviton, kendi kendilerinin anti parçacığı olabilirler. Başka bir deyişle kütleçekimi ve anti kütleçekimi aynı şeydir. Dolayısıyla antimaddenin kütleçekimi altında yukarıya değil, aşağıya düşmesi gerekir. Yani, kütleçekimi her zaman aynıdır (Fizikçiler buna evrensel olarak inanmaktadır, fakat aslında laboratuvarda hiçbir zaman gösterilememiştir).

Antimadde, yani bildiğimiz maddenin tam zıt yüklü olanı, bugün laboratuar ortamında üretilebiliyor. Dahası, yaşadığımız evrende nadir de olsa rastlanılıyor.

Dirac’ın kuramı, derin sorulara da yanıt vermektedir: Doğa, antimaddeye neden izin veriyor? Bu, anti evrenlerin de var olduğu anlamına mı gelir?

Bazı bilim kurgu hikayelerinde baş kahraman, dış uzayda Dünya benzeri yeni bir gezegen keşfeder. Aslına bakacak olursak yeni gezegen Dünya ile her bakımdan aynıdır, fakat her şey antimaddeden yapılmıştır. Bu gezegende antimadde çocukları bulunan ve anti şehirlerde yaşamakta olan anti ikizlerimiz vardır. Anti kimya yasaları kimya yasaları ile aynı olduğu, yalnızca yükler yer değiştirdiği için, böyle bir dünyada yaşamakta olan insanlar antimaddeden yapılmış olduklarını asla bilmeyecektir. Fizikçiler buna ters yüklü (C-reversed – ters C) evren adını vermektedir, çünkü bu anti evrende bütün yükler tersine dönmüştür, fakat diğer her şey aynıdır.

Ters pariteli evren

Başka bilim kurgu hikayelerinde bilim insanları dış uzayda Dünya’nın bir ikizini keşfederler, fakat bu bir ayna evrendir, yani her şeyin sağı ile solu yer değiştirmiştir. Herkesin kalbi sağ taraftadır ve insanların çoğunluğu solaktır. Sağı solu yer değiştirmiş bir ayna evrende yaşadıklarını asla bilmeden hayatlarını sürdürmektedirler. Fizikçiler böyle bir yana evrene ters pariteli (P-reversed – ters P) evren adını vermektedir.

Bunlar gibi antimadde ve ters pariteli evrenler gerçekten var olabilir mi?

Fizikçiler ikiz evrenler konusundaki soruları ciddiye alır, çünkü bütün atomaltı parçacıklarımızın yüklerini ters çevirdiğimiz veya sol-sağ yönlenmesini ters döndürdüğümüz zaman, Newton’un ve Einstein’ın denklemleri aynı kalmaktadır. Dolayısıyla, ters yüklü ve ters pariteli evrenler, ilke olarak mümkündür.

Nobel ödülü sahibi Richard Feynman, bu evrenler hakkında ortaya ilgi çekici bir soru getirdi: Diyelim ki günün birinde uzak bir gezegende yaşayan uzaylılarla radyo teması kurduk, fakat onları görememekteyiz. Onlara “sağ” ve “sol” arasındaki farkın ne olduğunu radyo vasıtasıyla anlatabilir miyiz? Eğer fizik yasaları ters pariteli bir evrenin varlığına olanak sağlıyorsa, o zaman bu kavramları karşımızdakilere aktarmanın olanaksız olması gerekir.
Feynman’ın vardığı sonuca göre, vücutlarımızın şekli ve parmaklarımızın, kollarımızın ve bacaklarımızın sayısı gibi bazı şeylerin aktarılması kolaydır. Uzaylılara kimya ve biyoloji yasalarını dahi izah edebiliriz. Fakat onlara “sol” ve “sağ” kavramlarını açıklamaya kalkarsak, her seferinde başarısız oluruz. Kalbimizin vücudumuzun sol tarafında olduğunu, Dünya’nın hangi yönde döndüğünü veya bir DNA molekülünün ne yönde sarmal oluşturduğunu anlatmayı asla başaramayız.

Her ikisi de o sırada Columbia Üniveritesi’nde çalışmakta olan C. N. Yang ve T. D. Lee el üstünde tutulan bu önermenin geçersizliğini kanıtladıkları zaman, bir şok etkisi yaşandı. Bu iki bilim adamı, atomaltı parçacıkların özelliklerini inceleyerek ayna evrenin (ters pariteli evren) var olamayacağını gösterdi. Bu sonucu öğrenen bir fizikçi, “Tanrı bir yanlışlık yapmış olmalı” demişti. İnançları kökünden sarsan ve “paritenin bozulması” olarak adlandırılan bu sonuç dolayısıyla Yang ve Lee 1957 Nobel Fizik Ödülü’nü aldılar.

Ayna evren, herşeyiyle aynı kuralların işlediği, fakat herşeyin tam tersi olduğu bir yerdir.

Feynman için bu sonuç, radyo dalgaları aracılığı ile uzaylılarla konuştuğumuz takdirde, solak ve sağlak evrenler arasındaki farkı yalnızca radyo dalgalarından yararlanarak anlayabilmenize olanak sağlayacak bir deney hazırlama olasılığının var olduğu anlamına gelmekteydi (Örneğin, radyoaktif Kobalt-60’ tan çıkan elektronlardan saat yönüne ve saat yönünün tersine dönenlerin sayıları eşit değildir, aslında tercih edilen bir yönde dönerler, dolayısıyla pariteyi bozarlar).

Bunun ardından Feynman, uzaylılar ile insanlar arasında nihayet tarihi bir karşılaşmanın gerçekleştiğini hayalinde canlandırdı. Biz, ilk karşılaştığımızda uzaylılara el sıkışmak üzere sağ ellerini uzatmalarını söylüyoruz. Eğer uzaylılar gerçekten sağ ellerini uzatırlarsa, “sağ-sol” ve “saat yönü-saat yönünün tersi” kavramlarını aktarmakta başarılı olduğumuzu anlarız.

Fakat Feynman, rahatsız edici bir düşünceyi seslendirdi: Eğer uzaylılar sağ ellerini değil de sol ellerini uzatırlarsa ne olurdu? Bu, bizim ölümcül bir hata yaptığımız, ” sol” ve ”sağ” kavramını aktarmakta başarısız olduğumuz anlamına gelirdi. Hatta daha da kötüsü, bu uzaylının antimaddeden yapılmış olduğu ve bütün deneyleri ters yönde yaptığı ve dolayısıyla ”sol” ile “sağ” kavramlarını birbirine karıştırdığı, el sıkıştığımız zaman havaya uçarak yok olacağımız anlamına gelirdi.

Bu 1960’lı yıllara kadar sahip olduğumuz anlayıştı. Kendi evrenimiz ile, her şeyi antimaddeden yapılmış ve ters pariteli bir evren arasındaki farkı anlamak mümkün değildi. Eğer parite ve yükün ikisini birden ters çevirirseniz, ortaya çıkan evren fizik yasalarına itaat ederdi. Tek başına parite bir şey ifade etmezdi fakat, yük ve parite hâlâ evren için yeterli bir simetriydi. Dolayısıyla ters CP bir evrenin var olması, hâlâ mümkündü.

Bu demekti ki, eğer uzaylılarla telefonda konuşuyor olsaydık, sıradan bir evrenle hem ters pariteli ve hem de ters yüklü bir evren (yani sol ve sağın yer değiştirdiği ve bütün maddenin antimaddeye dönüştüğü) bir evren arasındaki farkı anlayamazdık.

Bizimle ters pariteli evreninden telefonda konuşan bir uzaylının kafasının çok karışık olacağını düşünebiliriz.

Sonra, 1964 yılında fizikçiler ikinci bir şokla karşı karşıya kaldılar: Ters yüklü ve ters pariteli bir evren var olamazdı. Eğer radyo dalgaları vasıtasıyla ters yüklü ve ters pariteli başka bir evrenle görüşmekteyseniz; atomaltı parçacıkların özelliklerini incelemek suretiyle sol-sağ, saat yönü-saat yönünün tersi arasındaki farklılıkları anlamanız hâlâ mümkündü. James Cronin ve Val Fitch, bu sonuçla 1980 yılında Nobel Ödülü’nü kazandılar

Ters CP evrenlerin fizik yasalarıyla uyumsuz olduğu gösterildiği zaman fizikçilerin çoğunun keyfi kaçmış olsa da, bir kez daha düşünüldüğünde bu keşfin daha önce tartıştığımız gibi iyi bir şey olduğu görülmektedir. Eğer bir ters CP evren olası olsaydı, başlangıçtaki Büyük Patlama’nın tam olarak aynı miktarda madde ve antimaddeyi kapsaması ve dolayısıyla yüzde yüz yok oluş gerçekleşmesi gerekirdi ve bizim atomlarımızın var olması olanaksız olurdu! Eşit olmayan miktarlardaki madde ve antimaddenin birbirini yok etmelerinden geriye kalan artıklar olarak bizim var oluşumuz, CP ihlalinin kanıtıdır.

Ters dönmüş bir anti evren var olabilir mi? Bunun yanıtı evet’tir. Ters pariteli ve ters yüklü evrenler mümkün olmasa da bir anti evren hâlâ mümkündür, fakat bu garip bir evren olacaktır. Eğer yükleri, pariteyi ve zamanın geçişini tersine döndürürsek, ortaya çıkan evren fiziğin bütün yasaları ile uyumlu olacaktır. Ters CPT evrenlerin var olabilirliği, kuramsal olarak olasıdır.

Zamanın ters dönüşü, tuhaf bir simetridir. Ters T bir evrende sahanda yumurtalar yemek tabağından zıplar, sahanın içine yerleşir, sonra sahandan fırlayarak yumurtanın içine girer ve kabuğun kırıkları kapanır. Ölülerin cesetleri ayaklanır, gençleşir, bebekliğine ve nihayetinde annelerinin rahmine geri döner.

Sağduyumuz, ters T evrenin var olamayacağını bize söylemektedir. Ancak, atomaltı parçacıkların matematiksel denklemlerinin söylediği, bunun tam tersidir. Newton’un yasaları hem ileriye ve hem de geriye doğru mükemmel şekilde işlemektedir. Bir bilardo maçını kaydettiginizi varsayın, topların her çarpışması Newton’un hareket yasalarına uymaktadır; böyle bir kaydın oynatılması garip bir oyun görüntüsü yaratacaktır, fakat Newton yasalarına göre bu da mümkündür.

Kuantum kuramında işler biraz daha karmaşıktır. Zamanın ters dönmesi, kendi içinde kuantum mekaniğinin yasalarına ters düşer fakat, tam olarak ters CPT bir evrene izin vardır. Bu, sol ve sağın yer değiştirdiği, maddenin antimaddeye dönüştüğü ve zamanın geriye doğru aktığı bir evrenin fizik yasaları ile uyumlu, tamamen kabul edilebilir bir evren olduğu anlamına gelmektedir.

Ne yazık ki böyle bir ters CPT evrenle iletişim kurmamız mümkün değildir. Eğer gezegenlerinde zaman geriye doğru akmakta ise, radyo vasıtasıyla onlara söylediğimiz her şey geleceklerinin bir parçası olacaktır ve böylece onlara söylediğimiz her şeyi daha ağzımızdan çıkar çıkmaz unutacaklardır. Bu nedenle, fizik yasaları her ne kadar ters CPT bir evrene olanak sağlamakta ise de, ters CPT herhangi bir uzaylıyla radyo üzerinden görüşmemiz mümkün değildir.

Başta o kadar karmaşık değil demiştik. Fakat biraz karmaşık olabilir. Kafa karışıklığı da iyidir ve insanın evrene dair yeni sorular üretmesine neden olur.

Kaynak:

*Kozmikanafor.com,  “Anti Evren Ve Ters Pariteli Evrenler”,
http://www.kozmikanafor.com/anti-evren-ters-pariteli-evrenler/