Süpersicim Kuramı

Süpersicim Kuramı

Süpersicim kuramı parçacıkları ve temel kuvvetleri çok küçük süpersimetrik sicimlerin titreşimleri şeklinde modelleyerek onları tek bir kuramda anlatmayı amaçlayan bir denemedir. Kuram, kuantum kütleçekim kuramları arasında en umut verici olanlardan biri olarak düşünülür. Süpersicim kuramı, süpersimetrik sicim kuramı için bir stenodur çünkü bozonik sicim kuramından farklı olarak o sicim kuramının fermiyonları ve süpersimetriyi birleştiren bir versiyonudur.

Altyapı

Kuramsal fiziğin en temel problemi kütleçekimi tanımlayan ve onu büyük ölçekli yapılara (yıldızlar, galaksiler) uygulayan genel görelilik ile atomik ölçekte etki yapan diğer üç temel kuvveti tanımlayan kuantum mekaniği arasındaki uyumu sağlamaktır..
Bir kuvvetin kuantum alan kuramının gelişmesi değişmez bir şekilde sonsuz olasılıkla sonuçlanır. Fizikçiler bu sonsuzlukları bertaraf etmek için üç temel kuvvette (elektromanyetik, güçlü nükleer kuvvet ve zayıf nükleer kuvvet) işe yarayan ancak kütleçekimde yaramayan matematiksel teknikler (renormalizasyon) geliştirdiler. Bu yüzden kütleçekimin kuantum kuramının gelişmesi diğer kuvvetler için kullanılandan farklı bir yolla olmalıdır.

Temel düşünce

Kuramın esası rezonans frekansında titreşen Planck uzunluğundaki (yaklaşık 10−33 m) sicimlerdir. Kuramdaki her sicim eşit rezonansa veya harmoniğe sahiptir. Farklı harmonikler farklı kuvvetleri belirtir. Bir sicimdeki stres Planck kuvveti türündedir (1044 newton). Graviton (kütleçekim kuvvetinin henüz kuramsal olan ayar parçacığı) bu kuramla dalga genliği sıfır olan bir sicim olarak öngörülür.

Ekstra boyutlar

Fiziksel uzay 3 boyutlu olarak gözlenir (zamanın da alınmasıyla 4 boyut), bir fiziksel kuram bunu göz önünde tutmalıdır. Yine de bir kuramın dörtten fazla boyut içermesini, yalnız başına, engelleyen hiçbir şey yoktur. Sicim kuramında tutarlılık uzay-zamanın 10, 11 ve 26 boyuttta olmasını gerektirir. Gözlem ve kuram arasındaki bu çatışma gözlenemeyen boyutların compactified (katılaştırılmış) yapılmasıyla çözümlenir.
Daha yüksek sayıda boyutların canlandırılması insan zihni için zordur, çünkü insan 3 uzaysal boyutta hareket edebilir. Bu sınırlandırma ile başedebilmenin yolu bu fazladan boyutları herhangi bir şekilde canlandırmaya çalışmak yerine bunları olayların işleyişini tanımlayan denklemlerdeki fazladan numaralar olarak düşünmekten geçer.

Kuram sayısı

Kuramsal fizikçiler beş ayrı sicim kuramı olmasından rahatsızdı. Bu durum 1990larda ikinci süpersicim devrimi ile çözüldü.

Süpersicim Teorisi

Sponsorlu Bağlantılar

Süpersicim Teorisi'nde bütün parçacıklar ve kuvvet taşıyıcıları (elektronlar, kuarklar, fotonlar, gravitonlar, vs) Planck uzunluğu (10-33 cm) mertebesinde boyutlara sahip sicimlerden oluşmaktadır. Uçları açık veya kapalı (halka şeklinde) olabilen bu sicimlerin farklı titreşim modları, farklı parçacıklara tekabül etmektedir. Bu teorinin en cazip yönü dört temel kuvveti ve onlarca temel parçacığı basit bir sicimin titreşimleri ve hareketleri cinsinden ifade edebilme şıklığıdır. Daha önceki parçacık modellerinin onlarca parametre ve katsayısı yerine sicimlerin yalnızca bir parametresi vardır, o da yaklaşık 10-39 ton olan sicim gerginliğidir.

Süpersicim Teorisi'nin en sıra dışı özelliği sicimlerin titreşim ve salınımlarını ifade edebilmek için tam 10 boyuta ihtiyaç duyulmasıdır. 1 zaman ve 9 uzay boyutunda hareket eden bu sicimler dört boyutlu uzay-zamanımızda noktasal parçacıkları ve bu parçacıklar arasındaki etkileşimleri oluşturmaktadırlar. Gözlemleyebildiğimiz dört boyutun dışında kalan boyutların kendi üzerine kıvrıldığı ve çok ufak kaldıkları için fark edilmedikleri düşünülmektedir.

Genel İzafiyet Teorisi, gravitasyonel alanların uzay-zamanın temelini oluşturduğunu ortaya koyduğu için, gravitasyon da dahil olmak üzere tüm kuvvet alanlarını içeren sicimler, aynı zamanda uzay-zamanı da meydana getirmektedir. Günümüzde hareketleri belli bir uzay-zaman çatısı altında yaklaşımlarla formüle edilmeye çalışılan sicimlerin gerçek teorisi bulunabilirse uzay-zamanın ne olduğu ve nasıl ortaya çıktığı gibi büyük problemler hakkında da fikir sahibi olabileceğiz.

Süpersicim Teorisi kâinatın nasıl yaratıldığını araştıran kozmoloji sahasında da açılımlar sağlamıştır. Bugünkü fizik teorileri, kâinatın 'Yalancı Vakum' durumundan 'Gerçek Vakum' durumuna yapılan bir kuantum sıçramasıyla başlamış olabileceğini göstermektedir. Astrofizikçilerin yaptığı kaba bir hesapla kâinatın toplam enerjisinin yaklaşık olarak sıfıra eşit olduğu gösterilmiştir. Gerçekten de kütle ve hareket enerjilerinden meydana gelen pozitif enerji, gravitasyonel çekimin oluşturduğu negatif enerji ile hemen hemen aynı büyüklüktedir. Bu şaşırtıcı bulgu, havsalamızın almadığı genişlikteki muazzam kâinatın kelimenin tam anlamıyla yoktan var edildiğini gözler önüne sermektedir. Vakumun az önce yukarıda verdiğimiz tanımını hatırlayacak olursak, kâinatın esirdeki bir tür dalgalanma ile başladığını tahayyül edebiliriz. Süpersicim Teorisi'nde ise dört boyutlu evrenimizin, kâinatın 10 boyutunun (4)*( 6 ) şeklinde ayrışması sonucu ortaya çıktığı kabul edilmektedir.

Şu noktayı özellikle vurgulamak isteriz ki, 'esir' kavramına felsefe ve fizik tarihinde çok çeşitli anlamlar yüklenmiştir. Mesele o kadar basit ve net olmamasına rağmen denebilir ki, bugünün fizik kitaplarında Einstein'ın ortadan kaldırdığı söylenen esir, Lorentz'in ve bazı çağdaşlarının tasavvur ettikleri esirdir. Bu konudaki yanlış anlaşılmalar ve kafa karışıklığına parmak basan Physics Today dergisi editörü Frank Wilzcek, Einstein'ın esiri fizikten silmek şöyle dursun bilakis esiri yüceltip fizikçilerin araştırma ve çalışmalarında çok mühim bir konuma yükselttiğinden söz etmiştir. Bugünkü teorik fiziğin büyük bir kısmının, bilhassa Süpersicim Teorisi'nin, adı konmamış bir şekilde esirin mahiyetinin ve özelliklerinin incelenmesi olduğu söylenebilir. Eflatun ve Aristo'nun beşinci elementi, diğer elementleri de içine alarak varlığın asıl unsuru haline gelmiştir.


Kaynak:fizikdosyası