Işık Hızının Sırları

0

Yüksek hızlı parçacıklar bize evrenin işleyişine dair çok şey anlatıyor. Peki, o nihai hız sınırını aşabilecek miyiz?

2012 başlarında birkaç ay boyunca tüm dünya nefesini tuttu ve araştırmacılar modern fiziğin temel taşlarından birinin sallantıda olup olmadığını anlamaya çalıştılar. Paniği tetikleyen şey İtalya’nın Apenin Dağları’nın altındaki Gran Sasso Ulusal Laboratuvarı’ndan gelen raporlardı. Bunlar 730 kilometre ötedeki İsviçre/Fransa sınırında bulunan CERN‘de bir parçacık hızlandırıcıdan ateşlenen nötrinoların (küçücük, neredeyse kütlesiz atomaltı parçacıkların) ışıktan hızlı yol aldığını söylüyordu.

Yüz yıldan uzun süredir yerleşmiş olan fizik anlayışına göre ışığın boşluktaki hızı saniyede 299.782.458 kilometredir ve bu, evrendeki nihai hız sınırıdır. Kütle sahibi hiçbir nesne, Albert Einstein‘ın çalışmalarında çok güzel özetlediği sebeplerden ötürü bu hıza erişemez. Çünkü nesneler “göreli” hızlara yaklaştıkça Einstein‘ın Özel Görelilik Kuramının öngördüğü tuhaf etkiler (zamanın yavaşlaması, uzaklıkların küçülmesi ve kütlenin büyümesi gibi) ortaya çıkarak ivmelenmeyi giderek zorlaştırır.

Yalnızca kütlesiz ışık fotonları ve diğer elektromanyetik radyasyon ışık hızına erişebilir. Ne var ki fizik kaynaklarında bir devrim olmasını bekleyenlerin hevesi kursağında kaldı ve Gran Sasso’da kılı kırk yararcasına yapılan incelemeler, nötrino patlamalarının zamanlamasında hata yapıldığını ve ışık hızının aşılmadığını kanıtladı. En azından şu an durum bu şekilde devam ediyor.

Fakat “süper hızlı” dediğimiz şeyler her zaman temel fizik yasalarını aşmak zorunda değil; beklemediğimiz kadar hızlı hareket eden nesneler bizi afallatabilecek hızlara çıkabiliyor. Bu perspektiften bakılırsa evrenimiz süper hızlı olgularla dolup taşıyor. Işık hızına, arada trilyonda birlik fark kalacak kadar yaklaşan tuhaf parçacıklardan tutun da gezegenlere, yıldızlara ve hatta insan yapımı uzay sondalarına kadar birçok şey mermiden çok ama çok daha hızlı hareket ediyor.

Işık Engelini Aşabilecek Miyiz?

Einstein‘ın Özel Görelilik Kuramı, maddenin ışık hızında yolculuk yapamayacağı konusunda ikna edici fikirler ortaya koyuyor. Peki ya ışık hızını aşan hızlar? Yine 2012’deki, nötrinoların ışıktan hızlı gidebileceği raporlarından ilham alan Adelaide Üniversitesi matematikçileri Jim Hill ve Barry Cox, özel görelilik denklemlerine yeni bir gözle baktılar ve çok şaşırtıcı bazı sonuçlar elde ettiler. Bu denklemlerin ışık hızının ötesinde, sonsuzluğa doğru genişletilebileceğini ve ışık hızına yaklaşınca görülen türden özelliklerin ortaya çıkabileceğini buldular (mesela sonsuz hıza yaklaşan nesnelerin kütlesi sıfıra doğru küçülüyordu).

Bulguları, takyon adı verilen ışıktan hızlı parçacıklarla ilgili öteden beri var olan düşüncelere bir matematiksel temel kazandırdıysa da Hill ve Cox, fikirlerinin matematik temelli olduğunu vurguluyorlar: “Bizler fizikçi değil matematikçiyiz, o yüzden de soruna kuramsal bir matematik perspektifiyle yaklaşıyoruz,” diyor Cox. “Makalemiz bu hıza nasıl çıkılabileceğini değil, hareket denklemlerinin ışıktan daha hızlı bölgelerde nasıl çalışabileceğini inceliyor.”

Dahası, denklemler hala ışık hızı sınırına gelince pes ediyor ve fiziksel öngörülerde kullanılamayacak matematiksel “sonsuzluklar” üretiyor. O yüzden de ışıktan daha hızlı yolculuk yapmak henüz imkan dahilinde görünmüyor.

Warp MotoruWarp (Büküm) Faktörü

Einstein‘ın Özel Görelilik Kuramına göre uzayda ışık hızından daha hızlı gitmek (ya da en azından ışık hızı bariyerini aşmak) olanaksız ama geleceğin uzay kaşifleri bu sorunun üstesinden gelmenin yolunu bulabilecek mi? Bunun bir çözümü zaman genleşme etkisini kullanmak olabilir. Zaman, görelilik hızlarında hareket eden bir uzay aracının mürettebatı için çok daha yavaş akacaktır ve bu da birçok ışık yılından oluşan uzaklıkların onlara sadece aylar gibi gelmesini sağlayabilir.

Fakat Einstein‘ın, uzay-zamanın çarpılabilen ve bozulabilen dört boyutlu bir çok katlı (manifold) olduğunu gösteren Genel Görelilik Kuramı aynı zamanda buna bir alternatif olan “warp sürücüsü” fikrini de sunuyor. ilk defa Meksikalı fizikçi Miguel Alcubierre’nın 1994’te özetlediği üzere, böylesi bir aygıt, normal uzaydan oluşan bir “baloncuğu”, uzay gemisinin önündeki uzay-zaman bölgesini sıkıştırıp arkasındakini genişleterek uzak mesafelere taşıyabilir. Baloncuğun içindeki bir uzay aracı yakın çevresine göre normal hızlarda hareket ederken baloncuğun kendisi, Einstein‘ın kurallarını çiğnemeden ışıktan hızlı hareket edecektir.

NASA bilim insanı Harold “Sonny” White, simit biçimli bir çarpılmış uzay-zaman bölgesinin warp sürücüsünün enerji ihtiyacını ciddi biçimde düşüreceğini gösterdi ve pratikte büyük zorluklar olsa da, White’ın Johnson Uzay Merkezi’ndeki ekibi warp etkisini mikro düzeyde göstermek için deneylere başladı Bunlar ilerde makro düzeye taşınabilir.

Kaynak: How It Works

Cevap bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

G-B0ZQSMMP2T