Sicim kuramı, atom fiziğinde, kuantum mekaniği ile Einstein’in genel görelilik teorisini birleştiren bir kuramdır. “Sicim” adı, klasik yaklaşımda “sıfır boyutlu noktalar” biçiminde tarif edilen atom altı parçacıkların, aslında “bir boyutlu ya da ipliksi varlıklar” nitelendirmesine uygun olabileceği varsayımına dayanır.Temel parçacıklar, parçacık fiziği içerisinde noktasal olarak kabul edilirler. Bu demektir ki temel parçacıklar hacim, alan ya da uzunluktan yoksundur. Sicim kuramı ise sicim olarak isimlendirilen tek boyutlu nesnelerin kuantum yasalarını ele alarak temel parçacıkların özelliklerini açıklamaya çalışır. Sicim kuramı parçacık fiziğinde yer alan standart modellemedeki bütün parçacıkların yanı sıra graviton (özellikleri kütle çekim alanının kuantumları olarak bilinen)’a benze bir parçacık içerir. Bu sebeple sicim kuramı, maddenin hallerini biçimlerini ve bütün etkileşimlerini açıklamaya çalışan bir kuram olarak düşünmek mümkündür.
Sicim Kuramı Tarihi
Bu kuram üzerine yapılan ilk çalışmalar 1960’lı yılların sonlarına doğru başlamıştır. Araştırmaların bu dönemdeki amacı nükleer kuvvet ve enerji üzerine güçlü bir kuram geliştirmekti. Fakat sonradan bu kuramın beklentileri karşılamayacağı anlaşıldı. Kuantum kromo dinamiği sayesinde nükleer kuvvetler günümüzde başarılı bir şekilde açıklanabilmektedir.
Tarihte sicim kuramı ile ilgili birkaç önemli başarıdan bahsedilebilir. Bunlardan ilki 1969 yılında Yoichiro Nambu, Holger Bech Nielsen ve Leonard Suskind’in kuramın sicimler tarafından açıklanabileceğini göstermesiydi. Pierre Ramond, 1970 tarihinden o zamana kadar yalnızca bozonları ya da kuvvet parçacıklarını barındıran kuramı, fermiyonları ya da madde parçacıklarını da içerecek biçimde geliştirdi. Bunun başarılması için süper simetri fikrinin de öne sürülmesi gerekmekteydi. Bugün fermiyonlar barındıran sicim kuramları, süpersicim kuramları şeklinde anılır. Tamiaki Yoneya, 1974’te, bilinen bütün sicim kuramlarının, kütlesiz halde ve spini 2 olan temel bir parçacık içerdiğini keşfetti. Bu özellikler, kütleçekim alanı kuantumları olarak düşünülen gravitonun nitelikleri ile aynı olduğundan sicim kuramının, kuantum mekaniği ile kütle çekim kuramının birleştirilmesine olanak sağlayan bir kuram olduğu düşünülmeye başlanmıştır. Araştırmalar özellikle 1980’li yıllarda hız kazanmıştır.
Sicim kuramının bu güne kadar olan gelişimindeki en önemli atlama tahtası 1995 yılında Edward Witten’ın o güne kadar geliştirilmiş beş farklı sicim kuramını M-kuramı ismi ile tek bir çatı altında toplaması oldu. Daha öncesinde bu beş kuramın yalnızca birinin doğayı doğru bir biçimde uygulanması söz konusuydu. Sicim kuramında, sicimler çok farklı biçimlerde titreşebilmektedir. İki ucu açık ya da halka gibi olan birbirine bağlı sicimlerin farklı titreşim frekansları kütleleri, elektrik yükleri ve diğer nitelikleri bakımından farklı olan bazı parçacıklara karşılık gelmektedir. Parçacık bozunmaları esnasında bir sicim parçalanarak yeni sicimler oluşmaktadır. İki sicimin birleşmesi ise iki parçacığın birleşip yeni bir parçacık oluşturmasına karşılık gelmektedir.
Sicim Kuramının Özellikleri
Sicim kuramının göze çarpan özelliği ekstra boyutlar içermesidir. Kuramın tutarlılık göstermesi için belirli sayıda boyut içermesi gerekir. Bozonik sicim kuramı 26 boyutludur. Süper sicim kuramlarında 10 ve M-kuramında ise 11 boyut vardır. Pek çok fizikçi, sicim kuramının doğa ve doğa olaylarını doğru bir biçimde betimlediği fikrinde olsa da, kuram hâlâ çeşitli yönlerden eleştiri almaktadır. Bu eleştirilerin en önemlisi, kuramın deneyler yolu ile sınanmasının zor olmasıdır. Kuramın içerdiği sicim boyutlarının Planck uzunluğu (ortalama olarak 10-35 metre) ölçüsünde olması beklenmektedir. Bu küçüklükte olan cisimlerin incelenebilmesi için enerji seviyelerinin çok yüksek olması gerekir.
Sicim kuramı modellerine göre bu enerji, Planck enerjisi (ortalama 1028 eV) ölçeğindedir. Bu enerji, günümüzde en gelişmiş parçacık hızlandırıcı sistemi olan Büyük Hadron Çarpıştırıcı’da ulaşılabilecek enerjinin yaklaşık olarak 1014 katıdır. Dolayısı ile bu küçüklükte olan sicimlerin günümüzde ya da yakın gelecekte incelenmesi olanaksız gibi görünmektedir.
Kaynakça:
https://www.britannica.com/science/string-theory
Yazar: Taner Tunç