Temel bir fiziksel kavram olarak elektronun ne olduğunu bilmeyenimiz yoktur. Negatif elektrik yüküne sahip ve kararlı bir atom altı parçacık. Her atomda bulunur ve katı maddelerdeki elektriğin birincil taşıyıcısıdır. Ama muhtemelen duymadığımız şey, var olan her elektronun aslında aynı elektron olduğu fikridir.
Bu teori, evrendeki her elektronun aslında zaman içinde sürekli ileri ve geri hareket eden tek bir parçacık olduğunu ifade eder. Teori, birçok karmaşık matematik işlem içeriyor. Ama kuantum fiziğinin birtakım cevapsız sorularına da açıklık getiriyor.
Tek Elektron Teorisi; ilk başta Los Alamos’ta hidrojen bombası üzerinde çalışan ve daha sonra Princeton Üniversitesinde ders veren teorik fizikçi John Archibald Wheeler tarafından düşünülmüştür. John A. Wheeler 1940’larda ve 1950’lerde genel göreliliğe olan ilgiyi canlandırmasıyla bilinir.
Tüm Elektronlar Aynı Görünüyor
Wheeler tarafından, bir düşünce deneyi olarak da ifade edebileceğimiz Tek Elektron Teorisinin önerilmesinin en büyük nedenlerinden biri, her elektronun tamamen aynı görünmesidir. Hepsi aynı kütleye ve aynı elektriksel yüke sahiptir.
Bu durum bir elektronu bir diğerinden ayırmanın imkânsız olduğu anlamına gelir. Yani, Wheeler’ın tüm elektronlar aynı görünüyorsa ve aynı davranıyorsa, belki de aynı elektron olduklarını düşünmesi şaşırtıcı değildir.
Tüm evrenin sadece bir elektron içerdiğini öne sürmek, fizik yasalarındaki tek değişikliğin bir elektronun ne olduğu fikrinde olacağını düşündüğümüzde saçma görünmeyebilir. Pratikte, her şey yine de aynı şekilde işlev görür.
Tek elektron teorisine göre, aynı şekilde, bir elektron ışıkla vurulduğunda uzayda zıplayabildiğinden, elektron zamanda geriye doğru da sıçrayabilir. Bunun sonucu, zaman içinde geriye doğru hareket eden elektronların anti madde bileşeni olan pozitronlardır. Yani, tüm elektronlar aynı elektron değil, tüm pozitronlar da geriye doğru hareket eden aynı elektronlardır.
Profesör Wheeler ileride ünlü bir fizikçi olacak olan Richard P. Feynman’a doktora dersi vermiştir. Feynman 1965’te Nobel fizik ödülünü aldığında Wheeler’ın teorisini gündeme getirdi. Feynman olayı şöyle anlatmıştı:
Bir gün Profesör Wheeler’dan bir telefon aldım,
“Feynman, neden tüm elektronların aynı yüke ve kütleye sahip olduğunu biliyorum.”
“Neden?”
“Çünkü hepsi aynı elektron!” Ve sonra telefonda açıkladı,
“Daha önce zaman ve mekan boyutunda düşündüğümüz dünya çizgilerini sadece bir düğüm olarak düşünelim. Düğümü kestiğimizde, sabit bir zamana karşılık gelen çok sayıda dünya çizgisi ile karşılaşırdık ve bu da birçok elektronu temsil edecektir. Bir bölümde bu sıradan elektronu dünya çizgisi olarak düşünürsek, kendini tersine çevirdiği ve gelecekten geri döndüğü bölümde doğru zamana karşılık ters işaret söz konusu olur. Bu, elektriksel yükün işaretini değiştirmekle eşdeğerdir ve bu nedenle yolun o kısmında pozitron gibi davranır.”
Birçok fizikçi için Wheeler’ın önerdiği şey gerçekten de saçma görünmüyordu. Fizikçiler zaten elektron ve pozitron fikirleri üzerine çalışıyordu. Wheeler bunların her birini eş zamanlı olarak bağlamanın bir yolunu önerdi. Wheeler’a göre bu kimsenin elektron ve pozitron arasındaki farkı neden tam olarak anlatamadığını açıklamanın bir yoluydu.
Bu Teori Aslında Neye Benzeyecekti?
Evrende yaklaşık 1080 atom olduğu tahmin edilmektedir. Birçok atomun birden fazla elektrona sahip olduğu gerçeğini görmezden gelirsek, evrendeki elektron sayısını da yaklaşık olarak 1080 değerine kadar basitleştirebiliriz.
Her ne kadar elektronlar teorik amaçlar için kararlı olarak ele alınsa da, elektronun ortalama ömrü için deneysel alt sınır genellikle 6.6 x 1028 yıl olarak verilir. Bunu kullanarak, bu teorinin gerçekte nasıl çalıştığı hakkında bir fikir edinebiliriz.
Bu teori ve bu rakamlar, var olan bir elektronun evreni 1080 kez dolaştığını ve bunu 460 septilyon (gerçek anlamda çok çok büyük bir sayı) yılda gerçekleştirdiğini ima eder. Elektronun zaman içinde geri gitmesi gereken her sefer için bu sayıları ikiye katlayabiliriz. Bu da Tek Elektron Teorisine göre bir elektronun 10105 yaşında olduğunu ifade eder.
Teorideki Veri Hatası
Bunların hepsini dikkate almak ilginç, ancak bu düşünce deneyinin kökeninde bir sorun var. Tek bir elektron zaman içinde bir elektron olarak ileri ve bir pozitron olarak geriye doğru hareket ederse, bu herhangi bir noktada elektronlarla aynı sayıda pozitron olması gerektiği anlamına gelir. Bunun doğru olmadığını biliyoruz ve durum böyle olduğu için, Tek elektron teorisinin tutamayacağına dair güçlü bir argüman çıkarabiliriz.
Peki bunun doğru olmadığını nereden biliyoruz? Büyük Patlama sonucunda madde iki farklı formda ortaya çıktı (madde ve anti madde). Maddenin bu iki formunun birbirini yok etmesi ve evrenin maddeden yoksun bir enerji boşluğu olması gerekiyordu. Ancak bildiğimiz üzere böyle olmadı. Bunun üzerine birçok farklı fikir üretilmiş olsa da en çok kabul göreni asimetri fikriydi. Asimetriye göre madde ve anti madde miktarı birbirine eşit değildi. Madde anti maddeden milyarda bir oranında daha fazlaydı. Bu sayede de evrenimizin %5 kadarlık bir kısmını oluşturduğunu bildiğimiz madde var olmuş oldu.
Muhtemelen Wheeler bunun böyle olduğunu biliyordu. Anılarında şöyle yazar:
“Tabii ki, en azından evrenin köşesinde, pozitronlardan çok daha fazla elektron olduğunu biliyordum. Ama yine de uzaydaki herhangi bir yönde sınırsız gidebilecek yörüngeleri düşünmeyi heyecan verici buldum.”
Wheeler, düşünce deneyinin kuantum gerçekliğinin bir yansıması olmadığından neredeyse emindi. Ancak elektronlarla aynı sayıda pozitron olmadığı fikrinin sadece gözlemlenebilir evrenimiz için doğru olduğunu belirtti. Evrenin toplamı için durum böyle olmayabilirdi.
Özetleyecek olursak; Tek Elektron Teorisi pek olası gözükmese de güzel bir düşünce deneyidir. Evrenin her yerinde var olan parçacıkların aslında aynı parçacık olduğunu, zaman içinde yolculuk ettiğini düşünmek oldukça güzel.
Kaynak:https://interestingengineering.com/could-every-electron-in-the-universe-be-the-same-one