Bildiğimiz evren, vakum bozunması adı verilen bir olgu nedeniyle tahmin edilenden 10.000 kat daha erken sona erebilir.
Fizikçiler “vakum”dan bahsettiklerinde, bu terim sanki boş uzayı ifade ediyormuş gibi gelir ve bir anlamda da öyledir. Daha özel olarak, tıpkı bir kontrol panelindeki ayarlar gibi bir dizi varsayılan ayara atıfta bulunur. Uzayı dolduran kuantum alanları bu varsayılan değerlerde olduğunda, uzayı boş kabul ederiz. Ayarlarda yapılan küçük değişiklikler bazı parçacıklar oluşturur. Örneğin elektromanyetik alanı biraz artırırsanız, bir foton elde edersiniz. Ancak büyük değişiklikler, tamamen yeni varsayılanlar olarak düşünülmelidir. Bu da farklı özelliklere sahip, boş uzayın farklı bir tanımını yaratır.
Kuantum Mekaniği ve Higgs Alanı
Bir kuantum alanının benzersiz bir özelliği, varsayılan değerinin değiştirilebilir olmasıdır. Bu alan Higgs alanı olarak bilinir ve kuarklar ve elektronlar da dahil olmak üzere birçok temel parçacığın kütlesini düzenler. Higgs alanı, fizikçilerin bulduğu diğer tüm kuantum alanlarının aksine, sıfırdan büyük bir varsayılan değere sahiptir. Higgs alanının değerinin yükseltilmesi ya da düşürülmesi elektron ve diğer parçacıkların kütlesinde bir değişikliğe yol açacaktır. Higgs alan ayarı sıfır olsaydı bu parçacıkların kütlesi olmazdı.
Kuantum mekaniği olmasaydı, sıfır olmayan bir durumda sonsuza kadar kalabilirdik. Ancak bir kuantum alanı, daha yüksek enerjili ara seviyeleri aşmak için yeterli enerjiye sahip olmasa bile, tünelleyerek [(elektron) potansiyel erk engelini aşmak] daha düşük enerjili bir duruma geçebilir. Bu etki, katı bir duvarın içinden geçmeye benzer.
Bunun gerçekleşmesi için tünel açabileceğiniz daha düşük enerjili bir durumunuzun olması gerekir. Buna ek olarak, araştırmacılar Büyük Hadron Çarpıştırıcısı‘nın inşasından önce Higgs alanının şu anda en düşük noktada olabileceğine inanıyordu ancak bugünlerde bu görüş değişti. Higgs alanının farklı ayarları için gereken enerjiyi gösteren eğrinin, her zaman yukarı kalkmış kenarları olan bir sombreroya benzediği bilinirdi. Higgs alanının şu anki durumu, kenarın dibinde duran bir top olarak hayal edilebilir.
Ancak ince kuantum ayarlamaları eğrinin şeklini değiştirebilir. Enerji kuantum alanları arasında ileri geri transfer edilir. Örneğin, atomların enerji seviyeleri elektronlar ve elektromanyetik alan arasındaki kuantum etkileşimleri tarafından kaydırılır ve bu süreç ilk kez 1940’larda görülmüştür.
Higgs alanında, sombreronun kenarının eğriliği, Higgs alanının etkilerini taşıyan temel parçacık olan ve 2012 yılında Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda keşfedilen Higgs bozonunun kütlesiyle belirlenir. Eğrinin şekline ek düzeltmeler ise Higgs ile güçlü etkileşimde bulunan parçacıklardan gelir; bunlar, bilinen en ağır temel parçacık olan üst kuark gibi yüksek kütleli parçacıklardır. Fizikçiler, Higgs bozonunun kütlesini üst kuarkın kütlesiyle karşılaştırarak, sombreronun muhtemelen tekrar aşağı doğru eğildiğini düşünmektedir. Higgs alanının çok daha yüksek bir ayarında, daha düşük enerjili bir durum mevcuttur.
Eğer öyleyse, Higgs alanı muhtemelen “bozunmalı” ya da nihayetinde bu duruma tünel açmalıdır. Bu bozulma bir noktada başlayacak ve genişleyerek evreni ışık hızında büyüyen küresel bir kabarcık olarak değiştirecektir. Temel parçacıklar önemli ölçüde kütle kazanacak, bu da yerçekiminin onları ayrı tutan diğer güçlerden daha güçlü bir şekilde birbirlerine yaklaştırmasına neden olacaktır. Atomlarda çöküş meydana gelecektir.
Higgs Alanı ve Evrenin Geleceği: Vakum Bozunumu Ne Kadar Olası?
Yine de yakın zamanda bu yüksek Higgs ayarına tünel açmayacağız. Fizikçiler vakum bozunumu olasılığını farklı şekillerde tahmin ederler. En doğrudan yöntemde, alanı bir değerden diğerine taşımak için gerekli olabilecek farklı dönüşümlerin (kuantum mekaniğinin kısaca gerçekleşmesine izin verdiği enerjinin korunumunu ihlal eden dönüşümler) hesabını tutuyorlar ve her senaryoyu enerjinin korunumu gibi kuralları ne kadar ihlal ettiğine göre değerlendiriyorlar.
Bu tahminlere göre, bir gigaparsek küp uzayda her 10794 yılda bir vakum bozunması görülecektir ya da 1 rakamını 794 sıfır takip edecektir ve bu absürd bir zaman aralığı demektir. Karşılaştırmak gerekirse Büyük Patlama’dan bu yana sadece 1010 yıl geçmiştir.
Kısa bir süre önce bir grup Slovenyalı fizikçi, hesaplamada küçük bir yanlışlık keşfettiklerini ve bunun da evrenin sonunu 10794 yerine 10790 yıla yaklaştırdığını söyledi. 10,000 katlık bir değişiklik çok fazla gibi görünebilir, ancak diğer hesaplamalardan kaynaklanan belirsizlikten çok daha azdır. En önemlisi, bu belirsizliklerin hiçbiri bizi önümüzdeki binlerce yıl boyunca vakum bozunmasının dehşetinden ayıracak kadar büyük değildir.
Kaynakça: quantamagazine.org/vacuum-of-space-to-decay-sooner-than-expected-but-still-not-soon-20240722/
Haberi Derleyen: Ennur Saygı – Yıldız Teknik Üniversitesi – Fizik Bölümü Öğrencisi
