|
Tüm Değerimiz =2 ytl
Giriş Tarihi: 29-07-2006
Yer: member.php?u=445035
Yaş: 20
Mesajlar: 11,472
Rep Puanı: 22176528
 
Rep Gücü: 221904
|
Kuantum Teorİsİ Ve Temel İlkelerİ
KUANTUM TEORİSİ VE TEMEL İLKELERİ
Lord Kelvin, XIX.yy.'in sonuna doğru fiziğin hemen hemen tamamlandığı görüşündedir. O'na göre yalnızca ısı ve ışık kuramı üzerine bazı bilinmeyenler vardı. Fakat H. Hertz'in 1887'de keşfettiği "fotoelektrik etki ve ısı kuramı" ile, gerçekleştirilen deneyler arasında garip uyumsuzluklar baş gösteriyordu. İşin ilginç yanı, bilim adamlarının; pek önemsemediği bir konunun, tüm detaylarının önceden açıklandığı bir kuramın başlarına çorap örmeye başlamasıydı.
Alman Ağırlıklar ve Ölçüler Enstitüsü, yeni elektrik lambaları için bir ölçek ararken, fizikçi W. Wien'den bir "kara cisim'in sıcaklığıyla, onun yaydığı ışınlar arasındaki bağıntıyı belirlemesini istedi. Bilindiği üzere ısıtılan cisimler ısırdı. Sözgelimi bir bakır parçası morötesi ışınları yaymadan önce İlkin kızaracak, sonra akkor hale gelecektir. Bu aşamada cismin yaydığı maksirnurn ışınlar mora kayacaktır.
1900'da Berlin Üniversitesi profesörlerinden M. Planck bu problemi kuram yoluyla çözmeye çalışırken olanlar oldu. Planck'a göre kara cisim füzerine gelen bütün ışık, elektromagnetik dalgaları yutarak büyük enerjilere sahip olabilen cisim) ışıması-soğurması denen bu problem, gözlem ve deneylerle ancak şu şartta uyuşuyordu: Kara cisme ulaşan ya da ondan yayılan ışınların sürekli değil; aralıklı, kesik kesik enerji paketleri şeklinde olması gerekir.
Bu ifade açıkçası, klasik fizikte hep sürekli bir büyüklük olarak algılanan ve böylece işlemlere sokulan enerjinin aslında parçalı da olabileceğini söylüyordu. Bundan dolayı yeni bulguya "miktar parça" anlamında "kuantum1' denildi.
Doğrusunu söylemek gerekirse, bunu kabul etmek için klasik bilim anlayışını bir tarafa bırakmak gerekliydi.' Bu nedenle, Planck bu varsayımı gönülsüz olarak ortaya koydu ve hesap hatasının söz konusu olabileceğini vurguladı.
Teorinin tarihsel gelişimi
Planck'ın bulgusundan 5 yıl sonra A.Einstein fotoelektrik etki olarak bilinen fizik olayını açıkladı ve Nobel ödülünü almaya da hak kazandı. Einstein'e göre ışıklı parçacıklar, frekanslarıyla orantılı olarak enerji taşır ve bu enerji metallerin elektronlarına aktarılabilirdi. Böylece vakum ortamda, ışık yoluyla metalden kolayca elektron sökülebilir, elektrik akımı iletilebilirdi. Işığın C.Huygens'den beri bilinen dalga yapısı bu olayı açıklayamazdı. Çünkü çok kısa bir sürede, ışığın frekansının büyüklüğüne bağlı olarak metalden elektron sökülmesi ancak ışığın tanecik şeklinde düşünülmesiyle mümkündü. Planck haklı çıkmıştı, kesikli büyüklükler (kuantlar) görüşü anlam kazanıyor, bilim adamları mikroskobik olayları düşünürken bu çözüm ihtimalini de göz önünde tutuyorlardı.
1906'da, E.Rutherford atomun yapısının araştırılması amacıyla yaptığı deneylerde, atomun Güneş Sistemi benzeri bir yapıda olduğunu ve merkezde (+) artı yüklü bir çekirdekle bu çekirdeği çevreleyen (-) eksi yüklü elektronlardan oluştuğunu ortaya koydu. Fakat bu şekilde açıklanmış bir atomda elektronların hareketi, klasik hareket denklemleriyle incelendiğinde ortaya çelişki çıkıyordu. Çünkü, bu durumda çekirdeğin çevresinde dolanan bir elektron, eninde sonunda çekirdeğe düşmeliydi. Bu doğruysa ne dünyanın ne de evrenin varolmaması gerekiyordu. Ortada, atom kalmıyordu. Bu sorunun üstesinden Danimarkalı genç bilim adamı N.Bohr geldi.Bohr elektronlar için atom çekirdeği etrafında belirli çembersel yörüngeler öngörüyordu. Bundan hareketle, açısal momentumun kuantalı, büyüklük olduğunu belirtiyor; Planck sabitinin (h), 2n'ye bölümünün tam katları şeklinde yörüngeler düşünüyordu. Kararlı yörüngedeki elektron bu yörüngeyi ancak enerji vererek ya da enerji alarak terkedebirdi. Bu geçişlerde enerjisi "hf" ile verilen fotonlar ısınıyor ya da soğuruluyordu. Bu ifade de fotoelektrik olaydaki gibi kuantalı enerjiyi Ön görüyordu, (h: panck sabiti; f: ışığın frekansı) Okullarımızda, geçerli atom teorisi olarak işlenen, Bohr'un bu bulgusu da kuantumluluk tezini destekliyordu.
Bohr'un atom teorisinin sonraları hidrojen ve hidrojen benzeri (son yörüngesinde bir elektron taşıyan) sistemler için geçerli olduğu gözlendi. Fizikçiler artık atomik düzeydeki yapılan açıklayabilmek için tek çıkar yol olarak kuantum teorisini kullanmaya devam ettiler. Dolayısıyla teorinin ana çatısı atomik yapıların gün ışığına çıkmasıyla oluşuyordu.
Atom teorisiyle alakalı bu gelişmeler sürerken 1922'de Amerikalı fizikçi H.Comptom, X ışınları üzerine yaptığı incelemelerde; "hf" enerjili olarak düşünülen fotonların serbest elektronlara çarptırılmasıyla bu ışınların "hf/c momentumlu olarak elektronlarla etkileştiğini gözlemledi. Bununla da kalmayarak, çarpışmadan sonra açığa çıkan ışının frekansının daha küçük olduğunu tesbit etti. Bu deney şunu kesin bir şekilde belirtiyordu ki mikroskobik sistemlerde kesikli paketçik yapıda çizgisel momentum öngörülebiliyordu. Bu da kuantumluluk hipotezine bir doğrulama getirmiş, teorinin tanımı genişlemiştir.
Almanya'da Göttingen Üniversitesi'nde araştırmacı olan W. Heissenberg, hocası M.Born ve arkadaşı P. Jordan ile birlikte çok elektronlu atomların açıklanması bağlamında "matris mekaniği" teorisini ortaya attı. Yine, 1923'de Paris Üniversitesi'ne verdiği doktora teziyle L. de Broglie, Heissenberg'in fikirlerini de destekleyerek yeni bir atom anlayışı gündeme getirdi: Elektronlar bir tanecik olarak değil fakat dalga olarak yorumlanmalıydı. Böylece, çekirdeğin çevresinde dolanan her tam dalga ancak belli bir yörüngeye rastgeliyor ve neden elektronların belirli yörüngelerde dolandığı bütünüyle açığa çıkıyordu. Bohr'un farkında olmadan, sezgisiyle teorisinde söz ettiği belirli yörüngeler çıkarımı böylece doğrulanmış oluyordu. Bu durumda enerjinin kuantumlu olmasına ek olarak çizgisel momentum gibi açısal momentumun da kuantumlu bir büyüklük olabileceği resmen ispatlanıyordu.
1926'da E.Schrödinger, de Broglie tarafından yorumlanan dalga teorisini tanımlayan dalga denklemini makaleler halinde açıkladı. Fizikte, bir kuramın anlaşılabilirliği, gözlenebilirliği ve uygulanabilirliği çok önemlidir. Bu nitelikleri taşıyan dalga denklemi ve dalga görüşü fizikçiler arasında çok çabuk kabul gördü. Fakat bir yandan da nasıl olup bu dalgaların tanecik gibi, Geiger sayacında tıklamalar oluşturduğu bir sorundu. Bohr, bu problemi elektronların dalga şeklinde nitelendirilmesinin ancak soyut olarak geçerli olabileceği fikrini ortaya atarak, çalışmalarda gerektiğinde dalga Özelliğinin gerektiğinde de tanecik özelliğinin kullanılması gerektiğinin altını çizerek çözümledi.
Kuantum teorisinin felsefesi
Ünlü kuramcı Bohr, "Kuantum teorisiyle şok olmayan kimse, onu anlamamıştır" der. Gerçekten de matematiksel olarak açık bir şekilde ifade edilmesine karşın bu teorinin felsefi alanda yorumlanması ve oluşturduğu problemlerin çözümlenmesi bir hayli zor görülüyor.
Kuantum teorisi bilime ve doğaya farklı bir bakış açısı getirmiştir. Şimdi, bu yenilikleri görebilmek için klasik ve kuantumlu anlayışın belli başlı özelliklerini ortaya koyalım. Öncelikle klasik fiziğin felsefi dayanaklarına bakarsak:
1) Klasik fizikte, bir cismin hızı, ivmesi, enerji ifadeleri gibi tüm nicelikler cismin konumunun zamana göre diferansiyelleri ile ifade edilir.
2} Yukarıda sözü edilen momentum. enerji gibi fiziksel büyüklüklerin bütün olarak ele alındığı görülür.
3) İrdelenen olaylar belli bir kesinlik, belirlilik taşır ve istenilen doğrulukta ve aynı anda bütün fiziksel büyüklükler ölçülebilir.
4) Evrenin geçmişinde oluşan olaylar incelenerek, geleceğe ilişkin bir yordama yapılabilir. Sözgelimi, Jüpiter Gezegeni şu zamanda, yörüngesinin şurasında ve bize bu kadar uzaklıkta olacaktır, denilebilir. Gözlem ve deneylerde küçük hatalar çıkabilme olasılığına karşın tahminlerimiz büyük ölçüde doğrulanır.
5) Klasik fizik ile incelenen her sistem ya da olay birbirinden bağımsız olarak düşünülür; bu sistemi oluşturan ve birbiri İle iletişim olanağı bulunmayan varlıklar bütünüyle ayrı olarak ele alınır.
6) Klasik olarak incelenen olay, gözlemci ve kullanılan deney aleti ile değişiklik göstermez.
Kuantum görüşünün kabul edilen temel olguları ise:
a) Olayların incelenmesinde kompleks yapıda ve bir olasılık denklemi olan Schrödinger dalga denklemi kullanılır. Bu denklemden vj/ dalga fonksiyonu bulunup işlemlerde konarak, konum, momentum ve diğer nicelikler elde edilir.
b) Fiziksel nicelikler kesikli parçalı yapıda ele alınır.
c) Kuantum teorisi fiziğe kuşku götürmez bir biçimde belirsizlik (indeterminizm) olgusunu sokmuştur.
d) Parçacıklar söz konusu olduğunda her büyüklük olasılıklarla belirlenir ve gelecekle ilgili tahminler olasılıklara dayanarak yapılabilir. Örneğin ışığın yapı taşı olan fotonların, uzayda bir yerde bulunması ancak olasılıklarla belirlenir.
e) Birbiriyle hiç iletişim olanağı bulunmayan iki varlık arasında "bağlılaşım-correlation" görülebilir. Örneğin aynı kaynaktan çıkan fotonların karşıt doğrultularda göstermiş olduğu davranışları, birbiri ile uyuşum halindedir.
f) Kuantumda; gözlemci, gözlenen ve gözlem aleti birbiriyle bir bütünlük oluşturur. Bunlar birbirlerinden ayrı düşünülemez.
Görüldüğü gibi klasik fizik ile kuantumcu düşünce birbirinden bir çok noktada farklılık gösterir. Bu farklılıklar ayrıntılı olarak göz önüne alındığında şu yorumlar yapılabilir:
Kuantum teorisinin önemli buluşlarından birisi belirsizlik bağıntısıdır. 1927'de Heissenberg tarafından ortaya konulan bu bağıntıya göre mikro boyutta tanımlı bir parçacığın, eş zamanlı olarak konum ve momentumunun tesbit edilmesi en az Planck sabit (h) kadar bir hata içerir. Aynı olgu eşzamanlı olarak, parçacığın enerjisi ile bu enerjiyi taşıdığı zaman için de söz konusudur. Örneğin bir elektronun bulunduğu uzayda konumunun tesbiti İçin, elektronun üstüne büyük frekansta ışık göndermeliyiz. Aksi halde elektronu gözlemleyenleyiz. Bu durumda yüksek frekanslı ışık elektronun konumunu belirler. Ancak elektrona bir hız verir. Dolayısıyla konumun belirlenmesiyle beraber parçacığın hızını ve momentumunu yitirmiş oluruz . Tersi olarak; elektronun momentumunu belirlemek İçin küçük frekanslı ışık kullanırız, bu durumda da konum belirlenemez.
İkinci önemli bulgu da "dalga/parçacık dualite'dir. Huygens'ten beri ışığın kırınım ve girişim yaptığı biliniyordu.Örneğin ışık Young deneyi düzeneğinden geçirilirse karşıdaki ekranda aydınlık-karanlık noktalar oluşur. Yani girişim yapar. Yine yarım bardak suya sokulan bir kalemin kırık olarak algılandığı görülür. Bu gibi olayların hepsi ancak dalga modeliyle açıklanabilir. Einstein'ın fotoelektrik olayını açıklamasından sonra ışığın parçacıktı yapıda olması gerektiği bulundu. Yine ışığın cisimler üzerine uyguladığı anlık basınçlar ve Geiger sayacında göstermiş olduğu etkiler bunu destekler. Sonunda Bohr, "Işığın dalgacık mı tanecik mi olduğunu belirlenmesi ancak gözlemcinin sorduğu soruya göre cevaplanabilir" diyerek gözlemcinin de vazgeçilmez biçimde teoride yerini alması gerektiğini belirtir.
Amerikalı J.Davisson ve L.Germer adlı bilim adamları elektronların da hızlı olarak bir kristal katıya çarptırıldıklarında dalga özelliği gösterebileceğini buldular. Böylece düalite yalnızca ışık (elektromagnetik dalga) İçin geçerli değil aynı zamanda maddesel parçacıklar için de geçerliydi. Bu da Broglie'ın öne sürdüğü elektronlar için dalga yapısının deneysel bir ispatıydı, aynı zamanda Kuantum teorisindeki düaliteyi, 1915'te, X ışınlarıyla yaptığı çalışmalarından dolayı Nobel ödülü alan VV.Bragg şöyle belirtiyordu. "Pazartesi, çarşamba ve cuma günleri parçacık kuramını; Salı, Perşembe ve Cumartesi günleri dalga kuramını öğretiyorum."
Diğer önemli yenilik ise olasılık kavramıdır. Bir parçacığın bir uzay bölgesinde bulunması ancak olasılıklarla bellidir. Parçacığın konumu için kesin koordinatlar verilemez. Born bu düşünceden hareketle Schrödinger'in ortaya attığı dalga fonksiyonunu yorumlamış ve y ile gösterilen bu kompleks fonksiyon için, uzayda bir noktada beili bir anda hesaplanan dalganın genliğinin karesinin, parçacığın o noktada o anda bulunması olasılığını verdiğini belirtmiştir.
Belirsizlik ilkesi , dualite, olasılık tanımı ve gözlemci-gözlenen bütünlüğü kuantum mekaniğine, Kopenhag yorumu olarak girmiştir ve tartışmalara rağmen halihazırda kuantum teorisinin en etkin yorumu olarak karşımıza çıkar. Kuantum felsefesinin ..sorunlarına bakıldığında önemli tartışmaların temelde, Young deneyinin yorumlanmasından kaynaklandığı görülür. Bilim adamları, fotonların iki ayrı delikten geçişinin mantıksal olarak nasıl algılanması gerektiği üzerinde durarak; fotonlarla gözlemci arasındaki ilişkiyi aramaktadırlar.
Bohr ve Kopenhag ekolü savunucuları fotonların, iki ayrı delikten geçmelerini iki ayrı dünyada hareketleri olarak düşünüyor. Onlara göre girişim bu birbirinden tamamen iki ayrı iki dünyadan her-birinin birlikte hazırlanarak birbirinin üstüne çakış-masıyla ve birbirlerini bütünleştirme siyle oluşur. Dolayısıyla sonuçta her iki dünyanın hakiki bir melezi oluşur. Başta Einstein olmak üzere pek çok fizikçiye bu melez-bütünleyici dünya yorumu pek sıcak gelmedi. 1935'te "Schrödinger kedisi" yorumu ortaya atıldı. Bu görüşe göre her an zehirlenmesi tehlikesi olan bir kedi kapalı bir kutudadır. Gözlemciye göre bu kedi her an ölü ya da diri bir halde bulunmalı, iki ayrı olasılık eşit olarak göz önünde tutulmalıdır. Bu aynı zamanda Young deneyinin iki ayrı delikle oluşturulan farklı dünyalarına benzer. Farklı nokta ise; kedinin ölü ya da diri olduğunu kesin belirleyene kadar kedinin iki durumunun da yan yana bulunduğunun öne sürülmesidir. Yani kedi, yarı canlı-yarı ölüdür, aynı zamanda.
Başka bir yorum da Everett'ten 1957'de gelir. Ona göre, birçok gözlenemez paralel evren mevcuttu. Bunlara Everett, "alternatif kuantum dünyaları" diyordu. Bütün olaylar bu dünyaların birinde, olasılıkların hepsi gerçekleşecek biçimde olmaktadır. Sonuçta bütün olasılıklar evrende varoluyordu. Zaman ilerledikçe daha pek çok yorum ortaya atıldı. Bunların içinde Wigner Gellmann, Bohm, Penrose gibi fizikçilerin yorumlarını saymak mümkün.
Kuantum ve bilim
Kuantum teorisinin ortaya koyduğu yeniliklere göre klasik fizikten farklı olarak doğanın bir bütünlük içinde ele alınması gerektiği belirtilir. Özellikİe gözlemcinin ve gözlenenin birbirini bütünleyici unsurlar olarak nitelendirilmesi fotonların, elektronların ve diğer parçacıkların birbirine bağımlı hareket etmeleri bu bütünlüğü ortaya koymaktadır.
Kuantum teorisinin doğuşundan günümüze gelene kadar ki sürecine bakıldığında bu teorinin, fiziğin uygulamalı bir dalı olduğunu gözden kaçırmamalıyız. Sayısız deneyler yardımıyla kuantum teorisinin genel esasları ortaya konabilmiştir. Diğer yandan Young deneyi problemi gibi gözlemci, gözlenen, zaman kavramları üzerinde net bir felsefi çözüme gidilememiştir. Felsefi çatıdaki eksikliklere rağmen, kuantum teorisinin varlığıyla laser, elektron mikroskobu, transistor gibi çok kullanışlı ve insanlığın bilimsel teknolojik ilerlemesine ışık tutabilecek araçlar elde edilebilmiştir. Yine atom ve çekirdek yapısı, elektriğin nakli, katıların mekanik ve ısıma özellikleri gibi fenomenler çırpıda açıklanmıştır.
Öyle görülüyor ki bilim adamlarının tüm evreni tanımlayan bir teoriye varması başka bir deyişle fiziğin tamamlanması daha çok uzun zaman alacak gibi ama kuantum teorisinin bu yolda daha pek çok işi halledeceği açıkça ortada.
Erol KURT
Gazi Uni. Fen Fak Fizik Böl. Arş. Gör.
ANKARA-1997
Kaynakça
1) Kuantum Fiziği-Prof. Necati Yalçın
2} Tann ve Yeni Fizik-Paul Davies/Çev. Murat Temelli
3) X ışınlarından Kuarklara-Emilio Segre/Çev. Doç. Dr. Çağlar Tuncay
Bu yazı Popüler Bilim Dergisi’nin Kasım 1997 sayısında yayınlanmıştır.
KARADELİKLERİN GİZEMİ
Gökyüzü binlerce yıldır tutkunu olduğu muz ve anlayabilmek uğrunu büyük gayretler sarfettiğimiz meraklarımızın basında gelir, insanoğlu, başının üstündeki o sonsuz ve bir o kadar da gizemli uzayı tanıyabilmek için elinden gelen tüm imkanları seferber etmiş, geliştirdiği dürbünlerle, teleskoplarla, uydularla uzayın derinliklerinde ne olup bittiğinden haberdar olmaya çalışmıştır. Araştırmaları süresince, evrendeki konumunun ne olduğu konusunda bir karara varabilmiş, bunun yanında gittikçe artan yeni sorunlarla karşı karsıya kalmıştır.
Bugün, artık devasa bir evrende herhangi birinden pek farklı olmayan bir galakside ve küçük sayılabilecek bir yıldızın çevresinde hayatımızı devam ettirmeye çalıştığımızı biliyoruz. Yine sunun da farkındayız ki, en gelişmiş aletlerimizle ancak uzayın çok küçük bir bölümünü izleyebiliyoruz. Fakat buna rağmen, evrende bulunan maddenin yoğunluğu, kainatın ve dünyamızın yaşı, big-bang'le evrenin nasıl oluştuğu gibi birçok kozmolojik sorunu açıklayabilecek derecede fikir sahibiyiz.
Evrendeki olayları, zaman zaman gözlemlerimizden hareketle bazen de ortaya attığımız kuramlarla açıklamaya çalışırız. Bu durumda, evrende olup olmadığını bilmediğimiz bir takım sonuçlara da varabiliriz. İşte karadelikler de varlığı konusunda hiçbir şey bilinmeden, bütün matematiksel açıklamaları ve teorileri elde edilmiş nadir konulardan biridir.
İlk defa 1969'da Amerikalı J. Wheeler tarafından adlandırılan karadelikler sonsuz yoğunlukta madde taşıyabilen gök cisimleridir. Güneş'ten yüzlerce kere daha büyük olan yıldızlar, yaşamlarının sonunda o kadar küçülürler ki bir nokta kadar boyutsuz, hacimsiz bir yapıya bürünebilirler. Öyle ki, bu yapıdan bir çay kaşığı kadar almaya kalksanız: tonlarca maddeyi taşımanız gerekir. Bu yoğun ve kavranılması güç oluşumlar, karadeliklere çok yoğun ve etkili bir çekim alanı kazandırır. Nitekim, A.Einstein'ın özel relativite teorisinde belirttiği "evrendeki en yüksek hıza sahip ışık" bile karadeliklerin yeterince yakınına geldiğinde bu güçlü kütle çekimine yenilerek, karadelikler tarafından yutulur. VVheeler, hiç şüphe yok ki, üzerine gelen ışığı yutabildi-ğinden dolayı karadeliklere bu ismi vermişti.
Karadeliklerin gözlemlenmesi
Karadelikler, üzerlerine gelen her maddeyi ve ışığı kolayca emebildiklerinden dolayı hiçbir zaman doğrudan gözlenemezler. Çünkü, bir cismi görebilmemiz İçin, ancak ondan bize ışık ışınlarının gelmesi gerekir. Bir karadelik ise, uzaydaki gaz ve tozları toplarken çevresindeki uzayda bir takım değişiklikler yapar. İste. onları bu etkilerinden yararlanarak, dolaylı yoldan gözleyebiliriz.
Karadeliklerin gözlemlenebilirle yöntemlerinden biri, çevresinde yarattığı çok güçlü çekimsel alandan geçen ışığın, sapmasının Ölçülmesidir. Kuvvetli çekim alanlarından gecen ışık ısınları, bildiğimiz doğrusal yolundan sapar. Bu ilke. gerçekte yıldız, gezegen, nebula gibi uzayda bulunan büyük kütlelerin, bulundukları yerlerde kütlelerinin büyüklüğüne göre. göremediğimiz ancak teorik ve deneysel olarak bilinen eğrilikler, çukurluklar oluşturmasından ileri gelir, Sözgelimi. Güneş'in çevresinde bu eğrilik çok az olduğundan, ışık 1.64 sn'lik bir acı farkıyla eğilir. Ama bunu karadelikler için düşündüğümüzde, saptırıcı etkinin çok daha büyük olduğunu görürüz. Bir karadeliğin arkasında bulunan bir yıldızdan çıkan ışının bize ulaşabilmesi için O en az iki yolu vardır. İşık ısınlarının her biri. karadeliğin bir yai nından gelmek üzere ayrılarak bize ulaşırlar. Dolayısıyla biz. bir yıldızı ikiymiş gibi görürüz. Bu olaya "çekimsel mercek" etkisi denir.
Karadeliklerin araştırılmasında en verimli yöntem, uzaydaki gaz ve toz zerrelerinin karadelik tarafından emiliminin saptanmasıdır. Bir karadeliğin çekimine kapılan gazlar, çok kuvvetli x -ışını ışıması yapar. Bu ışının çok uzaktan algılanabilmesi İçin de. karadeliklerin ancak yıldızlararası gaz ve tozların bol olduğu bölgelerde aranması gerekir. Böylece, bir karadeliğin gözlenebilmesi için en ideal konumun, yıldızların hemen yanı olduğu anlaşılır.
1970'de Amerika'nın uzaya gönderdiği bir x-ısını uydusu olan "Uhuru" uzaydan ilginç bir takım veriler elde etti. Daha bir yılını doldurmamıştı ki Uhuru, Kuğu takımyıldızının en parlak yıldızı olan Cygnus x-l'de çok yoğun x-ışını yayılımı buldu. Cygnus x -l saniyede bin kereden fazla titreşiyordu. Bu da sözü edilen ışık kaynağının boyutlarının, beklenenden çok daha küçük olduğunu gösteriyordu. Dikkatle yapılan gözlemlerin sonunda: bu yıldızın HD226868 tarafından beslenen bir karadelikti. Teorilerin, yıllar önce öngördüğü sonuçlar, gerçekleşmişti.
İzleyen yıllarda, uzaya bir çok x-ışını uydusu gönderildi. Bu uydular da 339 ayrı x-ısını kaynağı hakkında bilgi toplayan Uhuru'nün izinden giderek, bize evrenin x-ısmı haritasını çıkardılar. Bu haritada özellikle Circu-nus x-l. GK339-4 ve V861 Scorpii karadelik olarak kabul edilen ilk gök cisimleridir.
Eğri uzay zamanın anlamı
Einstein 1905 ve 1915 yıllarında ortaya attığı özel ve genel görelilik kuramlarıyla doğaya, maddeye, uzaya ve zamana farklı bir bakış açısı getirdi. Onun bu buluşlarıyla; belki de fizik, felsefe dalında en Önemli sınavını veriyordu. Birbiriyle İlintili olan bu kuramlara göre; hareket eden saatler yavaşlayabiliyor, cetvellerin boyları kısalıyor cisimlerin kütleleri, hızları dolayısıyla artabiliyordu. Einstein'ın yeni denklemleri Newton’un koyduğu klasik anlayışa, ancak ışık hızından çok küçük hızlarda uygunluk göstermekteydi.
Einstein. hep saatlere, cetvellere ve gözlemcilere bağlı olmayan evrensel bir çekim kuramı hayal ederdi ve Tanrı'nın, kendine bir keçi inadı ile İyi koku alan bir burun verdiğini söylerdi. Gerçek şu ki; O'nun bu özellikleri amacına ulaştırmıştı.
Genel görelilik kuramı, kütle çekiminin nasıl islediğini anlatır. Ama bunu yaparken; hiçbir zaman çekimi bir kuvvet olarak düşünmez. Bunun yerine, cisimlerin çevresindeki çekim alanlarının, uzay ve zamanın bükülmesi sonucu oluştuğunu söyler. Cisimler, içerdikleri kütlelerine oranla uzayda çukurluklar oluşturur. Ve zamanın akışını yavaşlatır. Ancak uzayın derinliklerinde, tüm çekim kaynaklarından uzakta, uzay ve zaman tam anlamıyla düzdür. Çekim alanının gücü arttıkça uzay-zaman eğriliği de artış gösterir. Bütün bunlardan çıkan sonuç şudur: Madde uzay-zamanın nasıl eğileceğini, uzay-zaman da maddenin nasıl davranacağını belirler.
Uzay-zaman düşüncesine somut bir örnek olarak sunu verebiliriz: Ilık bir yaz gecesi uzaya baktığınızı düşünün. Binlerce yıldız, gözlerinizin önüne serilmiştir. Bize en yakın yıldızlardan olan Sirius'a gözlerimizi kaydırdığımızı haya! edelim. Sirius. güneş sistemine yaklaşık 8,5 ışık yılı uzaklıktadır. Bu ise; o yıldızdan çıkan bir ışık ışınının gözümüze ancak 8,5 yıl sonra ulaşabildiğini bize anlatır. Yani yıldıza bakmakla onun 8,5 yıl önceki halini görmekteyiz. Ya 250 milyon ışık yılı uzaklıktaki bir galaksiyi gözlemlediğimizi düşünsek? Tahmin edersiniz ki; galaksinin yeryüzünde dinazorların hüküm sürdüğü devirlerdeki görüntüsünü algılarız.
Sonuç olarak, yıldızlara bakmakla uzayın zamandan ayrı düşünülemeyeceğini kavrarız. Çünkü, gökyüzünü incelerken, aslında evrenin geçmişine bakmaktayız. İşte. birbirinden ayrı olarak düşünmediğimiz bu dört boyutlu anlayışa (en. boy. yükseklik, zaman) uzay-zaman denir. Nasıl, bir cetvel uzunluğu ölçüyorsa . kolumuzdaki saat de zaman yönünde uzaklığı ölçer.
Einstein. kuramın matematiksel ispatı yanında bir de deney önerdi. O'na göre Güneş de ışığı belli bir oranda saptamalıydı. 1919'da bir Güneş tutulması esnasında, uzaydaki konumu önceden bilinen bir yıldız üzerinde gözlem yapıldı. Gerçekten de. yıldızın ışığı Güneş'in yanından geçerken: uzay-zaman eğriliği nedeniyle önceki konumundan daha açıkta görülüyordu. Gözlem sonunda elde edilen sayılar da teorik hesaplarla bulunana yakındı. 60 yıl boyunca tekrarlanan diğer deneyler de Einstein'i haklı çıkardı. Günümüzde de çok hassas aletler yardımıyla, uzayda yapılacak bir deney düşünülüyor. Dünyanın dönme ekseninin bulunduğu düzlem üzerine, yaklaşık 640 km yüksekliğe yerleştirilecek GP-B kütle çekim aracı en hassas uzay-zaman gözlemini yapacak.
Görelilik kuramı, uzayın eğriliğine bağlı olarak zamanın da akışının yavaşlayacağını belirtir. Uzayda, eğim ne kadar fazlaysa o bölgede aynı oranda. zaman yavaş işler. Eğimin en fazla olduğu yerler de gök cisimlerinin merkezleridir. Merkezden uzaklık arttıkça zamanın büzülmesi de azalır. Çok katlı bir binanın zemin katı ile en üst katı arasındaki zaman farkı ilk defa 1960'da ölçülebildi. Günümüzde isg, en hassas saatler olan atom saatleriyle yapılan çeşitli deneyler de bu ilkeyi destekledi.
Karadeliklerin yapısı ve çeşitleri
Yıldızların sonları, içerdikleri kütlelerine göre tespit edilir. Kütlesi Güneş kütlesinin yaklaşık 1,5 katından aşağı olan yıldızlar, yapılarında bulunan hidrojeni önce helyuma sonra da helyumun tamamını karbon ve oksijene çevirerek yakarlar. Artık yıldızın tüm enerjisi bitmiş ve yıldız beyaz cüce haline gelmiştir. Beyaz cüceler oluşurken, atomlar öyle büyük kuvvetlerle sıkışır ki, çekirdeğin etrafında dolanan elektronlar, çekirdeklerinden ayrılırlar. Yıldız dünyamızın boyutlarına değin küçüldüğünde, elektronlar uygulanan yüksek basınca karşı koyar ve yıldızın artık daha çok büzüşmesini önlerler.
Güneş kütlesinin 1,5 katından büyük kütleli yıldızların sonu ise uzun süren araştırmalardan sonra cevaplanabilmiştir. 1928 yılında, fizik doktorasını yapmak için İngiltere'ye doğru yola çıkan Hintli bilimadamı Chandresekhar, bir ay süren gemi yolculuğu süresince kamarasına kapanıp çalışarak çok ilginç bir buluş elde etti. Chandresekhar'a göre eğer bir yıldızın kütlesi. Güneş'in yaklaşık 1.5 katı ve daha fazlasıysa bu yıldız büzülmeye başladıktan sonra beyaz cüceden daha da küçülüp çok yoğun hale gelebilirdi. Ama genç araştırmacıların fikirlerini kabul ettirebilmesi zordu: nitekim Sir Eddington, yıldızın bu katlar küçülmesine doğanın izin vermeyeceğini söyleyerek Chandresekhar'ın çalışmasını geri çevirmiştir. Zaman geçtikçe, gene araştırmacı haklı çıkacak ve reddedilen bu çalışmasıyla bir nobel ödülü alacaktı. Aynı vıilar-da Rus fizikçi Landan da aynı konu üzerinde çalışmaktaydı. O, biraz daha şanslıydı ve çalışmasını bir dergide yayınlatabildi. Amerikalı Openheinmer, öğrencisiyle hazır
ladığı "sürekli kütle çekimsel büzülme "adlı makalesinde. Landau'nun eksikliklerini de düzelterek problemin üstesinden gelir. Buna göre sözü edilen kütlede bir yıldız:ömrünün sonuna gelirken,beyaz cücelerin elektron basıncı sonucu yakamadığı karbon-oksijen zengini katmanını da tepkimeye sokabilir. Çünkü bu denli büyük kütle nedeniyle oluşan basınç, yıldızın sıcaklığını 700 milyon dereceye kadar yükseltebilir.
Ard arda oluşan diğer tepkimeler sonunda; yıldız silikon ve demir zengini bir kütleye dönüşür. Artık demir, merkezdeki sıcaklık ve basınç ne olursa olsun termonükleer tepkimeye giremez. Bu halde, yıldızın atomundaki eksi yüklü elektronlarla, artı yüklü protonlar birleşerek yüksüz nötronları oluştururlar. Oluşan bu nötronlar daha az yer kapladıklarından yıldız, çok çok güçlü ışın yayan ani bir çökme evresinden geçer. Bu çökme anında yayılan enerji o kadar fazladır ki; yıldızın doğumundan o ana kadar ki yaydığı toplam enerjiye denktir. Daha sonra şiddetli bir patlama duyarız. Çünkü yıldız, tümüyle parçalanmış ve süpernova olmuştur. Bu patlamadan arta kalan ise sadece nötronca zengin bir "nötron yıldızı"dır.
Oppheimer, nötron yıldızının yukarıda saydığımız özellikleri üzerinde çalışırken bir an, incelediği yıldızın kütlesinin Güneş kütlesine göre 2.5 katı ve fazlası olduğu durumu düşündü. Hiçbir doğa kuvveti, böyle bir yıldızın basıncını dengeleyemezdi. Saniyeler içinde: elektronlar, nötronlar ve protonların birbiriyle karışması sonucu, yıldız daha fazla küçülüp. uzayı diğer gök cisimlerinden daha çok eğerdi. Bunun sonunda, küçülme o kadar an-lamsızlaşır ki artık ortada ne nötron, elektron, kuark ne de madde vardır. Sadece, boyutsuz bir nokta olan "tekillik"vardır orada...İşte karadelikler...
Çökme sonucu uzay-zaman eğrileri o kadar artmıştır ki. artık yıldıza ilişkin hiçbir şeyi algılayamadığımız an; yıldızın, "olay ufkunun" altında kaldığını kabul ederiz. Olay ufku bizim, hiçbir fiziksel incelemede bulunamadığımız uzay parçasıdır. Çünkü olay ufkundan ötesini, bizim yasalarımızla açıklayamayız. Adeta başka bir evrendir orası ve orada ne olup bittiğini bilmenin bir yolu yoktur. Bir yıldızın olay ufku ,yıldızın çökmeden önceki kütlesiyle yakından ilişkilidir. Örneğin, kütlesi. Güneş'in kütlesinin 10 katı olan bir yıldız, çapı 60 km olan bir olay ufkuna sahiptir. Kütle arttıkça, olay ufku da genişler.
Buraya kadar ki anlattıklarımıza bakılırsa, aslında bir karadeliğin çok basit bir yapısının olduğu anlaşılır. Olay ufkuyla çevrelenmiş bir tekillik... Hepsi bu kadar! Bunun yanında, karadeliğin gerçekten boş olduğunu hatırlamak gerekir. Orada, ne atomların, ne kayaların ne de uzaydaki gaz ve toz bulutlarının İzine rastlanmaz. Yıldızı oluşturan tüm madde; karadeliğin merkezindeki tekillik noktasında yok olmuştur. Elimizde kalan tek şey, sonsuz eğilmiş uzay-zaman'dır.
Einstein, önceleri her ne kadar görelilik kuramıyla uzayda çok yoğun maddelerin varolamayacağını İspatlamaya çalıştıysa da, kıvrak zekasının yanıldığı bir nokta da bu olmuştu. Kuramının öngördüğü etkiler, karadeliklerin yakınında inanılmaz boyutlarda artış gösterir. Örneğin, kütle çekiminin yeryüzünde zamanı yavaşlattığı biliniyorken. karadeliğin olay ufkunda zaman tümüyle durmaktadır. Eğer. korkusuz bir astronotun karadeliğe doğru ilerlediğini düşünürsek: O'nun saatinin bizimkine göre yavaş çalıştığını farkederiz. Olay ufku geçildiğinde ise. zaman sonsuza değin duracak fakat astronotun bundan haberi olmayacaktır. Çünkü kendi vücut faaliyetleri de aynı oranda duracaktır, Bu uzun adamının haberdar olacağı bir şey varsa; o da ışık hızıyla karadeliğin tekilliğine doğru çekildiğidir.
Günlük yaşantımızda, uzayın üç boyutunda (aşağı-yukari: sağa-sola; ileri-geri hareket etme serbestliğine sahibiz ama istesek de istemesek de beşikten mezara doğru bir zaman akışımız vardır. Karadeliğin çevresindeki olay ufkunun içinde ise "zaman içinde" hareket etme özgürlüğü kazanırız ama uzay boyutlarında hareket özgürlüğümüzü yitiririz. Tekilliğe doğru çaresizce çekiliriz.
Acaba bu kozmik elektrik süpürgelerini yalnızca maddesel yoğunluk mu etkiler? Doğada, sadece kütle mi onların yapısında söz sahibidir? Karadelikler. yapılarına göre üç kısımda incelenir: Maddesel, elektriksel ve dönen karadelikler...
Maddesel karadelikler çevrelerindeki maddeleri yutarken herhangi bir elektrik yükü taşımazlar ve çevrelerinde dönmezler. Böylece; yüksüz, durağan karadelik yalnızca tekilliği çevreleyen, bir olay ufkunda oluşur. İlk denklemlerini 1916'da Alman gökbilimci K.Schwarzchild in yazdığı bu karadeliklere "Schwarzchild karadelikleri" de denir. Karadeliklerin, yuttuğu maddeye oranla olay ufuklarını genişlettiklerini biliyoruz. Bu da karadeliğin daha güçlü çekini alanına sahip olmasına neden olur. Madde yuttukça güçlenen karadelik. cisimlerin niteliğine bakmadan. sonsuza değin onları geri salmaz. Ancak olay ufkunun incelenmesiyle, bir karadeliğin kütlesi hakkında fikir sahibi olunabilir.
Şimdi de Schwarzchid karadeliğine bir elektron düştüğünü düşünelim. Bu durumda karadelik elektrik yüküyle yüklenir. Yüklenme arttıkça da tekilliğin çevresinde ikinci bir olay ufku oluşur. Böylece karadeliğin çevresinde, zamanın durduğu iki yeri rahatlıkla gösterebiliriz. Elektrik yükü arttıkça iç olay ufku büyür, maddesel (dış) olay ufku ise küçülür. İki olay ufku çakıştığı an: karadelik alabileceği en fazla elektrik yükünü almış demektir. Bu durumda daha çok elektrik yüküyle zorlarsanız, olay ufkunun dağıldığı ve geriye çıplak tekilliğinin kaldığı bir karadelik elde edersiniz. Bu görüşler ilk kez 1916-18 yıllan arasında Alman H. Reissner ile Danimarkalı G- Nordstron tarafından ortaya atıldı. Bundan dolayı, elektrik yüklü karadeliklere çoğu kez; "Reissner-Nordstron Karadelikleri". denir. Bunların varlığı kuramsal olarak kabul edilse de uzayda gerçekten var olmalarını bekleyemeyiz. Nedeni ise, elektrik alanlarının, çekim alanlarından çok çok daha baskın olması ve karadeliğin; kendini elektrik yüküyle yüklerken, çevresinden gelen diğer yükler yardımıyla kısa sürede nötr hale getirilmesidir.
Gökyüzündeki hemen hemen tüm yıldızlar kendi çevrelerinde döner. Bunların dönme hızları, büyüklükleri nedeniyle çok küçüktür. Ama bu yıldızlardan herhangi biri çökerek karadelik haline gelirse dönme hızı da artıverir. Böylece bu dönme hareketleri, karadelikler için vazgeçilmez derecede önemli olur. Dönen bir karadelik. çevresindeki uzay-zamanı da sürükler. Bu nedenle ki böyle bir karadeliğin çevresine ışık demetleri gönderilirse; demetler tekilliğin çevresinde dönen uzay-zamanın akış yönüne göre değişik miktarlarda saparlar.
Bundan hareketle, karadeliğin toplam dönme miktarı ölçülebilir. Yine Schwarzchild karadeliği tipinde karadeliğin döndüğünü düşünürsek, tekilliğin çevresinde ikinci olay ufkunun oluştuğunu farkederiz. Dönen karadeliklerin uzay-zamanı sürüklemesini ve önemli özelliklerini Y. Zelandalı matematikçi P. Kerr tanımlamıştır. Dr. Kerr, 1963'de bir kütleye ve dönmeye sahip karadeliği tümüyle açıklayabilen denklemleri yazmayı başarmıştır. Dönen karadeliklere kısaca"Kerr karadelikleri" de denir. Tıpkı elektrik yüklü karadeliklerde olduğu gibi bunlarda da zamanın akmadığı iki olay ufku bulunur. Deliğin dönme hızının artması: İç olay ufkunu genişletir ve dış olay ufkunu daraltır. Karadelik maksimum hızında dönmeye başladığında ise iki olay ufku çakışır. Bu limit değerden yüksek hızlar için olay ufku kaybolur ve çıplak tekillik kalır.
Dikkat edilirse, elektrik yüklü karadeliklerle. dönen karadelikler arasında şaşırtıcı benzerlikler bulunur. Bunlardan en önemlisi ise her iki tipin de çift olay ufkuna sahip olmasıdır. Buna rağmen, aralarında farklılıklar da bulunur. Elektrik yüklü olanlarda tekillik yalnızca bir noktadan ibaretken dönen karadelik için tekillik bir halkadır. Halka tekillik, havada asılı duran bir yüzük gibidir ve karadeliğin dönme eksenine dik, ekvator düzleminde yer alır.
Durağan ya da elektrik yüklü bir karadeliğin merkezine giden biri. sonsuz eğrilmiş uzay zaman tarafından parçalanır. .Buna karsın, dönen bir karadelikte; tekilliğe dik (yüzüğün ortasından geçecek şekilde) yaklaşıldığında, eğilmiş uzay-zamandan etkilenmeden halka tekilliğin içinden geçiverirsiniz. Ama bu geçişle, çekim kuvvetinin itici olduğu "anti uzaya" girilir. Yani, elemanın yere değil, göğe düştüğü bir evrene !
Karadeliklerin tuhaf özellikleri
Herhangi bir yıldızın tanımlanabilmesi için: merkezinden yüzeyine değin gaz basınçlarının, madde yoğunluğunun, sıcaklığının ve kimyasal bileşiminin hakkında fikir sahibi olmak gerekir. Fakat, bu ayrıntılardan hiçbiri karadeliğin tanımlanmasına girmez. Bir karadeliği anlamak; onun sebep olduğu uzay-zaman eğriliğini incelemek demektir.
Önceki bölümlerde, yeterince büyük kütleli bir yıldızın, ölümünden sonra uzay-zamanı eğdiğini belirtmiştik. Uzun yıllar, bu eğilmenin fiziksel anlamı üzerine fikir yürütüldü. 1930'iarda, Einstein ve Rosen, uzay-zaman eğilmesinin, yıldız; karadelik haline geldiğinde maksimum olması gerektiğini söylediler. Onlara göre; oluşan bu eğrilik başka bir evrene açılmaktadır. Durağan karadelik-lerin bu özelliğine "Einstein Rosen Köprüsü" denir. Bu ikinci evren görüşüyle ilgili olarak çeşitli fikirler oluşturulabilir. Bir düşünceye göre. karadeliğin açıldığı ikinci evren, bizim evrenimizin uzak bir köşesidir. Eğer uzayın düz olduğu kabul edilirse, bu durumda oluşan delik daha çok bir elmanın içindeki kurdun yolunu andırır. Böylece, uzayda "kurt deliği" oluşmuş olur. Evrenimizde, birçok karadeliğin varolduğu düşünülürse: uzayın, birbiri içine geçmiş sayısız tünellerden oluşmuş olduğu anlaşılır.
Karadelikleri salt geometrik düşüncelerden yola çıkarak açıklamak, bir takım fantastik sonuçlara neden olur. Söyle ki; durağan bir karadeliğe düşen insan, tam olay ufkuna tekrar döndüğünde, matematiksel olarak kendisiyle tekrar karşılaşır. Çünkü orada zaman durmuştur. Bu gibi ilginçlikler bize, uzay-zamanın salt geometrik düşüncelerle açıklanamayacağını gösterir.
1960'ların sonunda, İngiliz matematikçisi R.Penrase, karadeliklerle ilgili uzay-zamanın tamamını anlatabilen bir yöntem geliştirdi. "Penrose çizimi" yöntemine göre: zaman dikey eksende ve uzaydaki uzaklıklar da yatay eksende alındığında, bir kareler sistemi oluşturulabilir. Karelerin iç kenarları her biri yatayla 45 derecelik açı yapacak şekilde çizilmiştir. Bu kenarlar, olay ufku olarak adlandırılır ve sadece ışık, bu çizgilerde hareket edebilir. Çizginin sağına geçebilmemiz 45 derecelik acıdan büyük olduğundan yasaktır. Çünkü o zaman ışık hızından fazla bir hıza sahip oluruz. Bu şartlarda ancak ışık hızından küçük hızlarla gidebileceğimiz yollan kullanabiliriz. 45 dereceden büyük her açı için. bir karadelik seyahati düşünülebilir. Seyahatimiz sırasında ola1; ufkunu geçersek: karadelik tekilliğine çarparız. Işık hızından büyük hıza ulaşamadığımızdan; durağan karadeliklerde kurt deliğinin öteki yüzüne çıkabilmemiz imkansızdır.
Elektrik yüklü ve kendi çevresinde dönen karadelikler için ise Penrase çizimi çok daha farklıdır. Çizimlerdeki temel farklılık bu karadeliklerin çift olay ufkuna sahip olmasından kaynaklanır. En kayda değer Özellikleri ise, iki olay ufkuna sahip olan karadelik-lerle, başka evrenlere geçebilme şansımızın teorik olarak bulunmasıdır. Başka bir deuisle: bu tipteki karadelikier v/ardımıyL-ı kurt deliğinin diğer ucundan fırlayabiliriz. Tabii ki: Penrose çizimlerinden çıkan bu tuhaf bilimkurgu bilgilerinin daha pek çok eksiklikleri vardır. Bu halde planlanan bir yolculuk denemesi; Nayagara Şelalesi'nclen bir fıçı içinde atlamaya benzer ki: bu da karadelik yolculuğu yanında çocuk oyuncağıdır.
Karadelikler de ölür
S. Hawking: "Samanyolu galaksisinde görünen 200 milyon yıldızdan daha fazla karadelik olmalı ki. galaksimizin niçin bu kadar hızlı döndüğü açıklanabilsin" demektedir. Gözümüzün önüne tüm uzayı getirdiğimizde bu kozmik oburların sayısının daha da kabaracağı açıktır. İnsanın, ister istemez su soruları sorası geliyor: Karadeliklerin bir sonu yok mu? Evrenimizin ölümü karadeliklerden mi olacak?
1971'de Hawking, karadelik oluşumunun yalnızca yıldız ölümüne bağlı olmadığını gösterdi. Herhangi, bir nesneye, bir protonun hacmine sığacak şekilde basınç uygulanırsa, minicik bir karadelik oluşabilir. Hawking. izleyen yıllarda. Oxford'un güneyindeki bir laboratuvarda, "karadelik patlamaları" konusunda bir konferans verdi. Herkesi hayrete düşüren "karadelikler dışarıya radyasyon yayıyorlar" sözü salonda serin rüzgarlar estirdi. Ünlü matematikçi J. Taylor, ayağa kalkarak;" Üzgünüm Hau'king. ama bunlar kesinlikle saçma!" diyerek bağırdı. Bugün "Haw-king Radyasyonu" olarak bilinen bu olgu; gerçekte kara-deliklerin. kuantum mekaniği çerçevesinde incelenmesinden elde edilmiştir.
İlk defa. 1932'cle D. Anderson tarafından bulunan pozitron (pozitif yüklü elektronlardan sonra artık; evrenimizde bulunan her bir parçacığın zıt yüklü bir esinin de varolduğu resmen ispatlanmış oldu. Parçacık hızlandırıcılarıyla, çok büyük enerjiler altında yapılan deneylerden sonra, evrenimizi oluşturan her bir parçacığın bir antiparçacığı olduğu: bunların bir araya gelmeleriyle enerjiye dönüşüp yok oldukları, gözler önüne serildi. Karadelikler gibi enerji bakımından çok yoğun olan ortamlarda da bu parçacık ve antiparçacıkların oluşabildikleri düşünüldü. Bu durumda; parçacıklar ve antiparçacıklar çok kısa anlar için birbirinden ayrılabilir ve bu çiftlerden biri. kendini, olay ufkunun dışında bulabilirdi. Artık bu parçacık, eşelinin karadelikte yok olması nedeniyle, evrenin her tarafına gidebilmekte özgürdür. Bu da bize radyasyon yayımı olarak görünür.
Karadelikten her ayrışan parçacık çifti, aynı zamanda onun enerjisinin bir kısmını da alıp götürür. Bu da "karadelik buharlaşması "dır. Hawking; buharlaşma ile karadeliğin kütlesi arasında bir ilişki olduğunu ortaya çıkardı. Karadelik küçüldükçe, parçacık yayınlama hızı artar, bu da kütlenin azalmasıyla, daha çok parçacığın açığa çıkmasına neden olur. Kütlesi gittikçe azalan karadelik, daha çok parça-cağın çekim alanından kaçmasına izin verir ve en sonunda milyonlarca atom bombasına eşdeğer korkunç bir patlamayla yok olur. Aslında; karadeliğin yuttuğu madde miktarı, radyasyondan büyük olacağından; Hawking en iyimser tahminle. Güneş kadar kütleli bir karadeliğin sonunda yıldan önce olamayacağını söylemektedir. Aynı şekilde, en erken yok olan karadeliklerin ömürleri ise. hesaplarla 10 milyar yıl olarak bulunur. Bu nedenle; kainatın ilk yıllarında oluşmuş olan çok sayıda minik karadeliğin günümüzde, yok olmalarını izleme şansımız vardır.
Zaman ilerledikçe, uzay hakkındaki bilgi dağarcığımız da genişliyor. Gelişmiş teleskop sistemimizle; karadelikler artık bize teorilerde olduğundan daha yakın. Belki ileride tüm gizemlerini çözme başarısını göstereceğiz: hatta belki onlara seyahatler düzenleyebileceğiz. Ama sunu da biliyoruz; şimdilik bu. çok erken...
|