String Teorisi

String Teorisi

Evrenin atom altı yapısı ile ilgili bildiğimiz her şey, parçacık fiziğindeki Standart Model içerisinde yer alır. Bu model, hem dünyayı meydana getiren bilinen temel yapı taşlarını hem de bunların birbirleriyle hangi güçler yoluyla etkileşime girdiklerini tanımlar.

http://media.ntvmsnbc.com/j/NTVMSNBC/Components/ArtAndPhoto-Fronts/Sections-StoryLevel/Astroloji/ASTROHABER/stringteorisi.widec.jpg

Son derece karmaşık bir evrende yaşıyoruz ve doğamız gereği de bu evren hakkında merak ettiğimiz çok şey var. Neden burada olduğumuzu, nereden geldiğimizi, dünyadan nelerden oluşmuş olduğunu kendimize sorup duruyoruz. Bazı cevapların bulunması yolunda önemli adımların atılmış olduğu bir zamanda yaşamak, bu açıdan büyük bir ayrıcalık. Sicim (veya tel) teorisi de, dünyayla ilgili sorulara bazı cevaplar almaya yaklaşmamızı sağlıyor.

Peki, dünya gerçekten nelerden oluşmuştur? Basit madde, atomlardan meydana gelir. Atomları ise nötron ve protonlardan meydana gelen bir çekirdek etrafında dönen elektronlar oluştururlar. Elektronlar, lepton olarak bilinen bir parçacık ailesine ait çok temel parçacıklardır. Ancak nötron ve protonlar, kuark olarak adlandırılan çok daha küçük parçacıklardan oluşurlar ve bir kuark da, bilindiği kadarıyla, gerçek anlamda maddenin “özüdür.”

Evrenin atom altı yapısı ile ilgili bildiğimiz her şey, parçacık fiziğindeki Standart Model içerisinde yer alır. Bu model, hem dünyayı meydana getiren bilinen temel yapı taşlarını hem de bunların birbirleriyle hangi güçler yoluyla etkileşime girdiklerini tanımlar. Modele göre, 12 yapı taşı vardır ve bunların 6 tanesi; yukarı, aşağı, tılsım, acayip, üst ve alt gibi isimlerle anılan kuarklardır (bir proton, iki yukarı ve bir aşağı kuarktan oluşur). Geri kalan 6 tanesi ise leptonlardır. Leptonlar; elektron, elektronun iki daha ağır “kardeşi” olan muon ve tauon, son olarak da üç nötrinodur.

Evrende dört temel güç vardır: yerçekimi, elektromanyetizm ve zayıf ile güçlü çekirdek kuvvetleri. Bunların tümü, güç taşıyıcısı olarak işlev gören temel parçacıklar yoluyla oluşurlar. Bu parçacıkların en tanıdık olanı, ışık parçacığı, elektromanyetik gücü taşıyan fotondur. Graviton, yerçekimi; gluon, güçlü çekirdek kuvveti; W+, W- ve Z de zayıf çekirdek kuvveti ile ilişkilendirilen parçacıklardır.

Yerçekimi ile ilgili olanların dışındaki parçacıkların ve güçlerin davranışları, Standart Model içerisinde kusursuz bir isabet ile tanımlanmıştır. Yerçekimi gücü ile parçacıkları ise günlük yaşamımızdaki en ön planda yer alan kavramlar olsalar bile “mikroskopik” olarak tanımlanması en zor olanlardır. Teorik fizik içerisinde, bir kuantum yerçekimi teorisi oluşturmak da uzun yıllardır bir sorun olarak kalmıştır.

Son zamanlarda gelişen sicim teorisi, bir mikroskopik yerçekimi teorisi oluşturulması konusunda en çok gelecek vaat eden teori olarak ön plana çıkmaktadır. Aslında, sicim teorisi, sadece bir yerçekimi teorisi oluşturmaya yönelik değildir. Evrenin temel yapısıyla ilgili tam ve tutarlı bir tanımlama oluşturmayı hedefleyen teori, bu nedenle kimi zaman “her şeyin teorisi” olarak da adlandırılmaktadır.

Sicim teorisinin ardındaki temel fikir, Standart Model’in temel parçacıklarının, esasında tek bir basit cismin, yani bir sicimin, farklı tezahürleri olduğudur. Bir elektronu, özel bir iç yapısı olmayan bir nokta olarak düşünürüz. Sadece bir nokta olan cisim hareket etmekten başka bir şey yapamaz. Ancak, sicim teorisinin doğruluğu kabul edilirse, “son derece güçlü bir mikroskop” altında elektronun sadece bir nokta olmadığını, aslında küçük bir sicim halkası olduğunu görürüz. Bir sicim, hareket etmenin yanında, farklı şekillerde de titreşebilir. Belli bir titreşim gerçekleştirirken, onun bir sicim olduğunu anlayamayacağımız uzaklıktan baktığımızda, sadece bir elektron görürüz. Farklı bir titreşimdeyken ise bir nötron, proton veya diğer herhangi bir parçacık olarak gözlemleriz.

Sicim teorisinden yola çıkarak bugünkü Standart Model’in bir uzantısına ulaşmak mümkündür. Ancak; sicim parçacıkları ışık parçacıklarından bile küçük olduğu için gözlemlenememekte, bu nedenle de teori deney yoluyla ispatlanamamakta ve bilim çevrelerinde doğanın yapısını kesin ve doğru biçimde açıklayan bir teori olarak öne sürülememektedir.

Bir gitar telinin farklı titreşimlerle farklı notalar meydana getirmesi ile benzetilen sicim parçacıklarının farklı titreşimlerde farklı şekilde tezahür etme fikri, sicim parçacıklarının da aynı bir gitar teli gibi belli bir gerilime sahip olduğunu da öne sürer. Sicim gerilimi 1/(2 p a') olarak ifade edilir ve buradaki a’, alpha prime olup, sicim uzunluk ölçek değerinin karesine eşittir. Buna ek olarak, esas bileşenlerin ortalama uzunluğu da Planck uzunluğudur (10-33 cm).

Sicim teorileri, sicimlerin kapalı birer halka olup olmadığı ve parçacık spektrumunun fermionları da kapsayıp kapsamadığına göre sınıflandırırlar. Fermionların sicim teorisine dahil olabilmeleri için süpersimetri adı verilen özel bir simetrinin bulunması gerekir. Süpersimetriye göre, her bosona (güç ileten parçacık) karşılık bir fermion (maddeyi oluşturan parçacık) olması gereklidir. Bilinen parçacıklaın süpersimetrik eşleri, bu süpersimetrik eşlerin, teoriye göre, mevcut madde hızlandırıcı deneylerde gözlemlenemeyecek kadar büyük kütlelere sahip olması nedeniyle tespit edilememektedir.

Sicim teorisi, sadece tek boyutlu cisimlerle ilgili değildir. P-zar adı verilen, O’dan 9’a kadar değişen boyuta sahip olan cisimlerle de ilgilenen süpersicim teorisi, evrenin doğası ile ilgili açıklamaları sicimlerin ötesine taşır. Bir sicim bir-zar, bir nokta ise sıfır-zardır. D zarlar ise açık uçlarının zar üzerinde lokalize olduğu özel bir p-zar türü olup, sicimlerin toplu uyarımı olarak düşünülür. Sicim teorisi içerisinde kara deliklerin tanımlanmasına yarayan D zarlar, kara delik dağınımı adı verilen duruma kadar geçen kuantum hallerin tanımlanmasında önemli rol oynamışlardır.

P-zar objesi, süpersicim teorisinin düşük enerji sınırındaki Einstein denklemine getirilen bir nevi “çözüm” olup, esasında bir uzayzaman objesi olarak tanımlanır. Sicim teorisi popülerliğini artırmadan önce, en çok kabul gören teori, 11 boyutlu bir süper yerçekimi teorisiydi ki, bu, yerçekimi ile süpersimetriyi bir araya getiriyordu. Bu teoriye göre, 11 boyutlu uzayzaman 7 boyuta indirgenir ve kalan 4 boyut da uzak mesafelerden gözlem yapanlar tarafından tespit edilebilmektedir. Ancak bu teori, kabul edilebilir bir kuantum limitine sahip olmadığından, parçacık fiziği alanı içerisinde bileşik bir teori olma niteliği kazanamadı. Yine de 11 boyut fikri bir kenara bırakılmadı ve 10 boyutlu süpersicim teorisinde güçlü eşleşme limiti kavramı içerisinde bir kere daha ortaya çıktı.

Peki, 10 uzayzaman boyutlu bir süpersicim teorisi nasıl oldu da 11 uzayzaman boyutlu bir süper yerçekimi teorisine dönüştü? Süpersicim teorilerinde eşleşme ilişkileri, çok farklı yeni teoriler oluşturur, büyük mesafelerle küçük mesafeleri eşler ve güçlü eşleşme ile zayıf eşleşme değişimlerini gündeme getirirler. Bu nedenle, kuantum tutarlılığı için 10 boyut öngören bir süpersicim teorisinin esasında 11 boyut öngören bir teoriye dönüşmesinin ardındaki sebep de yine bir ikilik/eşleme bağıntısıdır. Bu noktadan hareketle de teorik fizik, M teorisini doğurur.

M teorisi, kısaca, 11 boyutlu süper yerçekimi teorisidir. Tüm sicim teorilerinin temelindeki fikri yansıtan bu teori içerisinde güçlü ve zayıf kuvvetler ile yerçekimi birleşmiştir. M teorisi içerisinde uzanımlı cisimler de yer almaktadır ve bunlara da M zar adı verilir. Bunların arasında yer alan M2 zar, iki uzay boyutludur. M teorisi şu anda hala geliştirilme aşamasında olsa da, mesafe ölçeklerinin, eşleşme güçlerinin ve uzayzaman içerisindeki boyutların sabit olmadığını, bakış açımıza göre değişkenlik gösterdiğini öne sürer.

Güzel konu ama izlemeden cidden tam anlaşılmıyor.Belgeselini izlemenizi tavsiye ediyorum. 3 DVD halinde. Telif hakları dolayısı ile link veremiyorum , ben isimlerini yazayım siz indirirsiniz :

The Elegant Universe DVD1 - Einstein's Dream

The Elegant Universe DVD2 - String's The Thing

The Elegant Universe DVD3 - Welcome To The 11th Dimension