Kuantum Boşluğu Nedir?

Büyük patlama bir yaratma hareketiydi. Maddenin yaratılışı doğal bir olgu muydu yoksa eşi benzeri olmayan, tekil bir olay mıydı? Bu olaydan önce ne vardı? Evren, yoktan mı yaratıldı? Bu soruların nasıl cevaplandırılacağını daha iyi anlamak için, yokluktan, ya da daha doğru bir deyişle boşluktan ne kastedildiğini düşünmek gerekir.
Kuantum mekaniğinin en temel kavramı olan Werner Heisenberg’in belirsizlik ilkesi boşlukta hüküm sürer. Belirsizlik ilkesi, bir cismin hem konumunu hem de hızını aynı anda ölçmenin olanaksız olduğunu söyler.
Örneğin, bir parçacığın konumunu olabileceği kadar duyarlı saptamaya çalışırsak o parçacığın momentumu rasgele fakat yüksek bir değer alır. Konum ve momentum belirsizlikleri çarpımının hemen hemen h sayısına eşit olduğu, ölçümde kuantum sınırına yaklaşırken, bir ölçümün daha duyarlı yapılabilmesi ancak diğerinin duyarlılığından ödün verilmesi ile mümkün olur.
Belirsizlik ilkesinin boşlukla ilgili önemli sonuçları vardır. İlke, kuantum teorisi ile birlikte en mükemmel boşluğun bile, ne kadar maddeden yoksun olursa olsun, gerçekten tam olarak boş olmadığını ileri sürer. Kuantum boşluğu daha çok, sürekli olarak ortaya çıkan ve ortadan kaybolan bir parçacıklar denizine benzetilebilir.
Bu parçacıklar, gerçek olanların aksine sanal parçacıklardır. Sanal parçacıklar doğrudan gözlenemez. Belirsizlik ilkesi nedeniyle vardırlar ve herhangi bir gözlem eylemi bunları gerçek parçacıklar haline dönüştürür. Varlıkları da böylesi enerji düzey farklarını gözlenmeye çalışıldığı laboratuvar deneyleriyle kanıtlanmıştır. Örneğin hidrojen atomları sanal çiftler tarafından titreştirilirler. Sonuçta atomun en düşük enerji düzeyinde hafif kaymalar olur. Adını Willis Lamb’dan alan milyarda bir oranındaki bu kaymalar ölçülmüştür.
Sanal çiftlerin etkileri aynı zamanda Casimir etkisi adı verilen bir olayda da ölçülmüştür. Bir gazı bütün gürültüler ve termal hareketler duruncaya kadar soğutun ve gazın içine iki paralel iletken levha daldırır. Levhaların dışında olası tüm dalgalanmalar ve sanal çiftler bulunabilir ama levhaların arasında yalnızca belirli tür çiftler bulunabilir.
Eğer kuantum hareketleri dalgalar tarafından temsil ediliyorsa, levhaların arasında yalnızca belirsizlik ilkesinden beklenen kuantum hareketlerinin dalga boylarının tam sayı katları, bir şekilde levhalar arasındaki uzaklığa eşit olan parçacık çiftleri bulunabilir.
Bu nedenle levhalar arasındaki dalgalar levhaların dışındakilerden daha az olmalıdır. Bunun sonucu ise levhaları birbirine doğru çeken net bir basınçtır. Levhaların uzaklığı 10^-7 cm iken kuantum basıncı atmosfer basıncının 10^-4 katı kadar olmakta ve bu etki laboratuvar deneyleriyle ölçülebilmektedir. Levhalar arasındaki boşluk değişikliğe uğramakta, levhaların dışında ise aynı kalmaktadır.
Levhalar arasındaki sanal çiftlerin hafifçe düşük enerji yoğunluklarına sahip olmalarının ilginç bir sonucu vardır. Gerçek boşluğun basıncı sıfır olduğundan, değişikliğe uğrayan boşluğun enerji yoğunluğunun negatif olması anlamına gelir. Sonuçta ortaya çıkan basınç gradyanı levhaları birbirine doğru çeker. Levhalar birbirine yaklaşırken “negatif enerji” miktarı artar. Bu durumda iki levha arasına daha az dalga boyu sığar.
Benzer şekilde, eğer levhalar birbirinden uzaklaştırılırsa, “negatif enerji” azalır. Einstein’ın kütle çekim teorisinde pozitif enerji yoğunluğu kütle çekim kaynağı olup çekme kuvveti uygular. Tersine, negatif enerji yoğunluğu itme kuvveti uygulayacaktır. Bu nedenle Casimir etkisi negatif enerji yoğunluğu kavramının gerçekliğini gösterir. Tüm bu gerçekler bize negatif enerji yoğunluğu bölgelerinin bulunduğunu ve bu bölgelerde maddenin çekme yerine itme kuvveti uygulayabileceğini gösteriyor. Bu bir kuantum olayıdır ve eğer daha uygun ve doğru bir kütle çekim teorisi olsa aynı etki kütle çekim alanları için ele geçerli olurdu. Böyle bir teori olmamasına karşın, evrenin ilk dönemlerinde benzer negatif enerji yoğunluğunun doğal olarak ortaya çıkmış olması olasılığı oldukça kuvvetlidir.

Kaynakça:
www.space.com

Yazar: Taner Tunç

Yorum Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This div height required for enabling the sticky sidebar
Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views :