Fizikçiler Evreni Temellendirebilecek 'Uzay-Zaman Kısacristallerini' Hayal Ediyor

Amerika Birleşik Devletleri - Ekhbary Haber Ajansı

Fizikçiler Evreni Temellendirebilecek 'Uzay-Zaman Kısacristallerini' Hayal Ediyor

Derin bir teorik sıçramayla, fizikçiler evrenimizin temel dokusunun 'uzay-zaman kısacristalleri' olarak yapılandırılabileceği olasılığını araştırıyorlar. Bunlar sıradan kristaller değil; içsel bir düzene sahipler ancak geleneksel kristal katı cisimlerde bulunan tekrarlayan desenlerden yoksundurlar. Kısacristaller malzemelerde ve hatta meteoritlerde gözlemlenmiş olsa da, Einstein'ın görelilik teorisinde tanımlandığı gibi uzay ve zamanın iç içe geçmiş boyutları içinde var olma fikri, fiziksel kavramların radikal bir genişlemesini temsil etmektedir.

Geleneksel kristaller, atomların yüksek derecede düzenli, tekrarlayan bir örgüsü ile karakterize edilir. Bir kristali belirli bir miktarda kaydırırsanız, deseni kendisiyle mükemmel bir şekilde hizalanır. Bu öngörülebilirlik, özelliklerinin temelini oluşturur. Kısacristaller ise bu basit tekrara meydan okur. Uzun menzilli bir düzene sahiptirler, bu da genel yapılarının öngörülebilir ve organize olduğu anlamına gelir, ancak atomlarının veya birimlerinin belirli düzenlenişi basit, periyodik bir şekilde tekrarlanmaz. Bu benzersiz özellik, meteorit parçalarından nükleer patlamalarla üretilen malzemelere kadar çeşitli bağlamlarda keşfedilmelerine yol açmıştır.

arXiv.org'a sunulan en son teorik çalışma, bu akıl almaz yapıların teorik olarak yalnızca üç uzaysal boyutta değil, aynı zamanda uzay ve zamanı birleştiren dört boyutlu süreklilik olan uzay-zamanın kendisi içinde de var olabileceğini öne sürüyor. Uzaysal düzenlemelerle sınırlı olmak yerine, bu 'uzay-zaman kısacristalleri' hem uzaysal hem de zamansal boyutları içerecek ve evrenin temel yapısı içinde dinamik, düzenli ancak tekrarlamayan bir yapı oluşturacaktır.

Bristol Üniversitesi'nden teorik fizikçi Felix Flicker, çalışmaya doğrudan katılmamış ancak araştırmaya aşina olan bir isim, bulguların önemini şöyle yorumladı: "Benim hissim, muhtemelen gerçek bir uzay-zaman kısacristali yaratmanın mümkün olmayacağı yönündeydi." Ancak, araştırmacıların başarılarını kabul ederek, çalışmalarını "uzay-zamanda birleşik bir varlık olarak sahip olunabilecek en zarif şeyler" olarak tanımladı.

Bu teorik uzay-zaman kısacristallerinin kritik bir yönü, Lorentz simetrisine uymalarıdır. Özel göreliliğin bu temel ilkesi, fizik yasalarının, özellikle ışık hızına yakın hızlarda hareket eden tüm gözlemciler için aynı olduğunu belirtir. Standart kristaller ve daha önce bilinen kısacristaller doğası gereği bu simetriye sahip değildir; yüksek hızda hareket eden bir gözlemci, uzunluk büzülmesi gibi göreli etkiler nedeniyle yapılarını farklı algılar. Ancak önerilen uzay-zaman kısacristalleri, Lorentz dönüşümleri altında değişmez kalacak şekilde formüle edilmiştir, bu da onların düzenli yapılarının, sabit bir gözlemciye ve ışık hızına yakın hızda seyahat eden bir gözlemciye aynı görüneceği anlamına gelir.

Bu uzay-zaman kısacristallerinin matematiksel inşası karmaşık bir tekniği içerir. Araştırmacılar, daha yüksek boyutlu bir nokta ızgarası üzerinden dört boyutlu bir kesit alıp bu noktaları kesite yansıtarak onları türettiler. Kritik unsur, bu kesitin irrasyonel bir eğime sahip olmasıdır - yani, pi gibi basit bir tam sayı kesri olarak ifade edilemeyen bir eğim. Bu irrasyonel eğim, kesitin nokta ızgarasıyla asla doğrudan hizalanmamasını sağlar ve böylece karakteristik tekrarlamayan ancak düzenli yapıyı üretir.

Perimeter Institute'tan (Kanada, Waterloo) araştırmanın ortak yazarlarından Sotiris Mygdalas, bu teorik çerçevenin basit bir matematiksel merakdan daha fazlası olabileceğini öne sürüyor. Mygdalas, "Yaşadığımız uzay-zaman bir kısacristal olabilir" diyerek, kozmoloji ve temel fizik için derin çıkarımlara işaret ediyor.

Uzay-zaman kısacristalleri kavramı, kuantum kütleçekimi teorilerine önemli içgörüler sunabilir. Bu teoriler, genel görelilik ile kuantum mekaniğini uzlaştırmaya çalışır ve genellikle uzay-zamanın kendisinin aşırı küçük ölçeklerde tanecikli veya ayrık olduğunu öne sürer. Kısacristallerin düzenli, tekrarlamayan doğası, uzay-zamanın bu temel seviyelerde nasıl yapılandırılabileceği için matematiksel bir model sağlayabilir ve aynı zamanda modern fiziğin temel taşı olan Lorentz simetrisini koruyabilir.

Dahası, araştırma, algıladığımız üç boyutun ötesinde ek uzaysal boyutların varlığını öne süren sicim teorisine yönelik çıkarımlara değiniyor. Sicim teorisi genellikle bu boyutları tespit edilemeyecek kadar küçük sarılmış olarak açıklarken, uzay-zaman kısacristal modeli bir alternatif sunuyor: on boyutun tümü, daha yüksek boyutlu bir uzaydan irrasyonel eğimli bir kesit alınması mekanizmasıyla, deneyimlediğimiz sürekli, görünüşte sonsuz uzay-zamanı üretecek şekilde sarılmış olabilir.

Araştırmacılar bulgularını "itiraf etmek gerekirse tam olgunlaşmamış" (admittedly half-baked) olarak tanımlayarak, bu fikirleri doğrulamak için daha fazla teorik geliştirme ve ampirik kanıta ihtiyaç duyulduğunu kabul ediyorlar. Yine de, entelektüel çekicilik inkâr edilemez. Çalışmaya dahil olmayan Rutgers Üniversitesi'nden teorik fizikçi Gregory Moore, çalışmayı "güzel matematik" olarak nitelendirerek övdü, ancak "fiziğin çok spekülatif" olduğunu da belirtti. Ancak, ne kadar spekülatif olursa olsun, bu keşifler teorik fiziğin en ileri noktasını temsil etmekte, anlayışımızın sınırlarını zorlamakta ve potansiyel olarak evrenin temel yapısı hakkında daha derin gerçekleri ortaya çıkarmaktadır.

Ekhbary Haber Ajansı