Evrenin En Muhteşem Sonu Olan “Vakum Çürümesi” ile Tanışın
Isı ölümünü veya büyük krizi unutun, bu evrenin sona ermesinin en garip yoludur.
Evrenin sonu hakkında birçok spekülasyon var. Sonuçta insanlar iyi bir sonu sever. Evrenin Büyük Patlama ile başladığını ve neredeyse 14 milyar yıldır devam ettiğini biliyoruz. Ancak kozmosun perde çağrısının nasıl gerçekleştiği henüz kesin değil. Elbette varsayımsal senaryolar da vardır: evren mutlak sıfıra ulaşana kadar genişlemeye ve soğumaya devam edebilir veya sözde Big Crunch içinde kendi üzerine çökebilir. Bu iki önde gelen teorinin alternatifleri arasında “vakum çürümesi” vardır ve her şeyin sonu bir şekilde muhteşemdir.
Isı ölümü hipotezinin sonu yavaş yavaş gelirken ve Büyük Kriz gelecekte bir noktada evrenin genişlemesinin tersine döndüğünü görürken, vakum çürümesi evrenin bir noktasının aniden başka bir şeye dönüşmesini gerektirir. Ve bu çok kötü bir haber olurdu.
Higgs alanı adı verilen evrene yayılan bir alan var. Bu alan ile parçacıklar arasındaki etkileşim, parçacıklara kütle veren şeydir. Bir kuantum alanının herhangi bir enerji kaybedemezse vakum durumunda olduğu söylenir, ancak bunun Higgs alanı için doğru olup olmadığını bilmiyoruz, bu nedenle alanın gelecekte bir noktada yanlış bir boşlukta olması mümkündür. Enerjiyi bir dağ gibi düşünün. Mümkün olan en düşük enerji bir vadidir, ancak tarla yamaçlardan aşağı yuvarlanırken o dağın yamacında küçük bir vadiyle karşılaşmış ve orada sıkışmış olabilir.
Özellikle, Higgs alanının erken evrende nasıl değiştiğini anlamak için yapılan parçacık fiziği deneylerinin bu konuda bize ne söyleyebileceğini göreceğiz. Ayrıca, vakum bozunması adı verilen bir kuantum olayının evreni nasıl yok edebileceğini ve bunun ne zaman olabileceğini öğreneceğiz.
Higgs alanı nedir?
Higgs alanı, evrenin her yerinde var olan ve temel parçacıklara kütle kazandıran bir kuantum alanıdır. Higgs alanının değeri, evrenin farklı bölgelerinde farklı olabilir. Bu, Higgs alanının potansiyel enerjisinin de farklı olabileceği anlamına gelir. Potansiyel enerji, bir sistemin durumunu değiştirmek için harcanması gereken enerjidir.
Higgs alanının potansiyel enerjisi en düşük olduğunda, bu alanın gerçek vakumu veya gerçek zemini olduğu söylenir. Bu durumda, Higgs alanı sabittir ve parçacıklara sabit bir kütle verir. Ancak, Higgs alanının potansiyel enerjisi en düşük olmayan başka bir değere sahip olduğunda, bu alanın yanlış vakumu veya yanlış zemini olduğu söylenir. Bu durumda, Higgs alanı dalgalanabilir ve parçacıklara değişken bir kütle verebilir.
Evrenin başlangıcında, Higgs alanı çok yüksek bir potansiyel enerjiye sahipti ve yanlış vakumda bulunuyordu. Ancak, evren genişledikçe ve soğudukça, Higgs alanı daha düşük bir potansiyel enerjiye sahip olan gerçek vakuma geçti. Bu geçiş sırasında, Higgs alanının değeri evrenin her yerinde aynı anda değişmedi. Bunun yerine, bazı bölgelerde gerçek vakuma geçen balonlar oluştu ve bu balonlar evreni doldurana kadar genişledi. Bu olaya Higgs alanının faz geçişi denir.
Higgs alanının faz geçişi neden önemlidir?
Higgs alanının faz geçişi, evrenin nasıl sona erebileceği konusunda bize ipuçları verebilir. Çünkü bazı teorilere göre, Higgs alanı şu anda gerçek vakumda değil, daha yüksek bir potansiyel enerjiye sahip olan başka bir yanlış vakumda bulunabilir. Bu durumda, Higgs alanı her an daha düşük bir potansiyel enerjiye sahip olan gerçek vakuma geçebilir. Bu da evrenin sonunu getirebilir.
Bunu nasıl yapabilir? Cevabı kuantum tünelleme adı verilen bir olayda yatmaktadır. Kuantum tünelleme, bir parçacığın veya sistemin normalde aşamayacağı bir engeli aşmasıdır. Örneğin, bir elektronun atom çekirdeğinin etrafındaki yörüngesinden kaçması gibi. Kuantum tünelleme olayında, parçacık veya sistem belirsizlik ilkesine göre kısa süreliğine enerji korunumunu ihlal edebilir.
Higgs alanının kuantum tünelleme yapması durumunda, evrenin herhangi bir noktasında Higgs alanının değeri aniden değişebilir ve gerçek vakuma geçebilir. Bu nokta etrafında genişleyen bir balon oluşurdu ve bu balon içindeki fizik yasaları dışarıdakinden farklı olurdu. Örneğin, parçacıkların kütleleri değişebilir veya temel kuvvetler zayıflayabilir veya güçlenebilir. Bu balonun genişlemesi neredeyse ışık hızında gerçekleşecekti ve biz bunu önceden göremeyecek veya önleyemeyecektik.
Bu senaryo ne kadar olasıdır?
Bu senaryonun ne kadar olası olduğunu söylemek zordur çünkü bunun için Higgs alanının gerçek potansiyel enerjisini bilmemiz gerekir. Ancak bunu bilmek için daha fazla parçacık fiziği deneyi yapmamız gerekir. Özellikle de Higgs bozonu adı verilen ve Higgs alanıyla ilişkili olan parçacığı daha iyi anlamamız gerekir.
Higgs bozonu 2012 yılında Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda (LHC) keşfedildi ve bu büyük bir bilimsel başarıydı. Ancak Higgs bozonunun özelliklerini tam olarak ölçmek için daha fazla veriye ihtiyacımız var. Örneğin, Higgs bozonunun kütlesi ve çeşitli parçacıklarla etkileşimi gibi.
Higgs bozonunu daha iyi anlamak sadece parçacık fiziğine değil, aynı zamanda Büyük Patlama ve evrenin nasıl sona erebileceği konusundaki anlayışımıza da yardımcı olur. Çünkü Higgs bozonu bize Higgs alanının potansiyel enerjisini söyler. Eğer Higgs bozonunun kütlesi çok büyükse veya bazı parçacıklarla beklenenden farklı şekilde etkileşirse, bu Higgs alanının yanlış vakumda olduğunu gösterebilir.
Bu konuda uzman olan Dr. Katie Mack’in dediği gibi: “Bu mümkün olabilir, olmayabilir, emin değiliz. Ancak bunu anlamanın yolu, Higgs Alanının erken evrende nasıl değiştiğini anlamaktır, çünkü bunu biliyoruz,” diyor Çevre Enstitüsü’ndeki Kozmoloji ve Bilim İletişimi Hawking Başkanı Dr. Katie Mack IFLSCİENCE’A ” Evren nasıl sona erecek?”podcast’imizin bölümü Büyük Sorular (3.sezon çok yakında!).
“Yani bu, başlangıcı anlamaya çalışmanın bize potansiyel olarak son hakkında bir şeyler anlatacağı başka bir durum.”
Sonuç
Evrenin nasıl sona erebileceği konusunda pek çok spekülasyon vardır ancak bunlardan en ilgi çekici olanlarından biri vakum bozunmasıdır. Vakum bozunması, kuantum tünelleme yoluyla Higgs alanının değerinin aniden değişmesi ve evreni yok eden bir balon oluşturmasıdır.
Bu senaryonun ne kadar olası olduğunu söylemek için daha fazla araştırma yapmamız gerekir ancak bunun için Büyük Hadron Çarpıştırıcısı gibi devasa deneylere ihtiyacımız vardır. Bu deneyler bize Higgs bozonu hakkında daha fazla bilgi verecek ve böylece Higgs alanının potansiyel enerjisini hesaplayabileceğiz.
Eğer Higgs alanı şu anda yanlış vakumda ise ve vakum bozunması gerçekten doğru senaryo ise endişelenmenize gerek yoktur çünkü bunun 10 ila 100 yıl arasında olmayacağını düşünüyoruz … ve bu çok uzun bir zaman.
Derleyen: Figen BERBER
Kaynak: Evrenin En Muhteşem Sonu Olan “Vakum Çürümesi” ile Tanışın