Kütleçekim Hakkında 6 Önemli Bilgi

Artık nesneleri Dünya’ya doğru çeken kuvvetle, gezegenleri yörüngede tutan kuvvetin aynı şey olduğunu biliyoruz. Kütleçekimi 4 temel doğa kuvvetinden biri olarak kabul ediyoruz. Yine de diğer 3 temel (elektromanyetik, güçlü çekirdeksel ve zayıf çekirdeksel) kuvvetten farklı olarak, kütleçekimin kuantum kuramını bulamıyoruz. Şimdi bu çok tanıdık, ama bir o kadar da gizemli güç hakkında birkaç önemli noktayı inceleyelim.

1. Kütleçekim, en zayıf doğa kuvvetidir.

Kütleçekimin gücü gökadaları birarada tutmaya  yetmesine rağmen, aslında çok zayıftır ve canlılar her hareket edişlerinde onu sürekli yener. Örneğin masanın üzerinde duran kitabı kaldırdığınızda, koskoca Dünya’nın o kitaba uyguladığı kütleçekime meydan okumuş olursunuz.

Kıyaslamak gerekirse, atom içindeki bir proton ile bir elektron arasındaki elektriksel kuvvet, aralarındaki kütleçekim kuvvetinin kentilyon (uzun ölçeğe göre, yani 1’den sonra 30 sıfır) katı kadardır.

2. Kütleçekim ile ağırlık farklı şeylerdir.

Uzay istasyonundaki astronotlar havada süzülürken “sıfır yerçekimi”nde olduklarını söyledikleri olur. Aslında bu doğru değil. Astronotun üzerine etkiyen kütleçekim kuvveti, Dünya’da etkiyen miktarın yaklaşık %90’ı kadar olur. Bununla birlikte, astronotlar ağırlıksızdır. Çünkü ağırlık, Dünya’dayken zeminin (ya da sandalyenin, yatağın, üstünde durdukları her neyse onun) astronotlara geri uyguladığı kuvvettir.

Çok katlı bir binanın hızlı asansöründe bulunan bir basküle çıkıp, asansör yükselip alçalırken göstergesine bakın. Farklı değerler gösterecektir ve siz de asansörün hızlanıp yavaşlamalarını hissedeceksinizdir. Kütleçekim kuvvetinde ise herhangi bir değişiklik olmamıştır. Fakat yörüngedeyken astronotlar uzay istasyonu ile birlikte hareket eder. Onları uzay gemisinin kenarından geri itecek herhangi birşey olmadığından ağırlıkları olmaz. Einstein bu düşünceyi özel görelilik kuramında kullandıktan sonra genel görelilik kuramı haline çevirmiştir.

3. Kütleçekim ışık hızında ilerleyen dalgalar yaratır.

Genel görelilik kütleçekimsel dalgaların varlığını öngörmüştü. Eğer ortak bir yörüngede kilitlenmiş iki yıldız veya iki beyaz cüce ya da iki kara delik varsa, kütleçekimsel dalgalar şeklinde enerji kaybederek, birbirlerine doğru yaklaşırlar. Hatta Dünya da Güneş etrafında dolanırken böyle kütleçekimsel dalgalar yayımlar, ama enerji kaybı ihmal edilebilecek denli ufaktır.

Kütleçekimsel dalgalara ilişkin dolaylı kanıtlara 40 yıldır sahiptik. Doğrudan gözlem ise ilk olarak Şubat 2016’daLIGO gözlemevi tarafından gerçekleştirildi. Saptanan kütleçekimsel dalgaların kaynağı, iki kara deliğin çarpışmasıydı.

Görelilik kuramının sonuçlarından biri, hiçbir şeyin ışıktan daha hızlı gidemeyecek olmasıdır. Bu kütleçekim için de geçerlidir. Güneş’in başına birşey gelse, bunu ancak 8 dakika sonra görebileceğimiz sıklıkla söylenir. Böyle bir olayın yaratacağı kütleçekimsel etki de aynı sürenin sonunda Dünya’dan hissedilebilir olacaktır.

4. Kütleçekimin küçük ölçekteki davranışını açıklama çalışmaları başarıya ulaşamamıştır.

Doğanın diğer üç temel kuvveti en küçük ölçekte kuantum kuramlarla tanımlanmıştır. Hepsi de Standart Model’de uyumlu biçimde biraraya gelir. Ama bilimciler ne kadar çabalasalar da, kütleçekim için kuantum kuramı oluşturamıyor ve Standart Model’e dahil edemiyor.

Bu çabanın sürdürüldüğü araştırma dallarından biri ilmek kuantum kütleçekimi adıyla biliniyor ve uzayzamanın yapısını tanımlamak için kuantum fiziği tekniklerini kullanıyor. Uzayzamanın en küçük ölçekte parçacık benzeri bir yapısı olduğunu söyleyen bu kuram, bir anlamda evrenin piksellerden oluştuğunu öne sürüyor. Bir diğer ünlü araştırma dalı ise sicim kuramı. Bu kuramda tüm parçacıkların erişilemeyecek denli küçük boyutlardaki çok minik sicimlerin farklı titreşimlerinden oluştukları varsayılıyor.

5. Kütleçekim, graviton adı verilen parçacıklar tarafından taşınıyor olabilir.

Standart Model’de madde parçacıklarının birbirleri ile etkileşmelerini sağlayan kuvvet taşıyıcı parçacıklar vardır. Örneğin elektromanyetik etkileşim foton tarafından taşınır. Buna benzer şekilde kütleçekimin kuantum kuramı (parçacıklar biçiminde ifadesi) oluşturulabilirse, kütleçekim kuvvetinin taşıyıcısı olan parçacık graviton olarak adlandırılacaktır. Fakat elimizde henüz böyle bir kuram yok; gravitonun varlığına ilişkin herhangi bir işaret de yok.

6. Kuantum kütleçekim, olası en küçük ölçekte belirir.

Kütleçekim çok zayıftır, demiştik. Şunu da eklemek gerek: Kütleçekim ters kare yasalardan biri olduğundan, iki nesne birbirlerine ne kadar yaklaşırlarsa, aralarındaki kütleçekim kuvvetinin şiddeti o denli artar. Planck uzunluğu adı verilen ve evrendeki olası en küçük uzaklık olan aşırı küçük mesafe mertebesinde ise kütleçekim kuvvetinin şiddeti, diğer kuvvetlerinkine yaklaşır. İşte o ölçekte kuantum kütleçekimin etkileri ölçülebilecek denli büyük olur. Ama o denli küçük ölçekte deney yapmak da şimdilik mümkün gözükmüyor.

Kaynak
*Bilimfili - "Kütleçekim Hakkında 6 Önemli Bilgi"
http://bilimfili.com/kutlecekim-ile-ilgili-alti-onemli-bilgi/