Labmedya - Laboratuvar ve Sağlık Gazetesi

Evren, günlük deneyimle anlaşılması zor olan bir dizi tuhaf özelliğe sahiptir. Örneğin, molekülleri ve malzemeleri oluşturan temel ve bileşik parçacıklardan oluşan bildiğimiz madde, görünüşe göre evrenin enerjisinin yalnızca küçük bir bölümünü oluşturuyor. En büyük katkı, arka plan fizikçilerinin hala kafa karıştırdığı varsayımsal bir enerji biçimi olan yaklaşık üçte ikisi, karanlık enerjiden geliyor. Dahası, evren sadece istikrarlı bir şekilde genişlemekle kalmıyor, aynı zamanda bunu her zamankinden daha hızlı bir şekilde yapıyor. Her iki özellik de bağlantılı görünüyor, çünkü karanlık enerji aynı zamanda hızlandırılmış genişlemenin itici gücü olarak kabul ediliyor. Bu iki güçlü fiziksel düşünce yeniden birleştirebilir: kuantum alan teorisi ve Albert Einstein tarafından geliştirilen genel görelilik teorisi. Ancak şimdiye kadar hesaplamalar ve gözlemler eşleşmekten çok uzaktı. Lüksemburg'dan iki araştırmacı, Physical Review Letters dergisi tarafından yayınlanan bir makalede bu 100 yıllık bilmeceyi çözmenin yeni bir yolunu gösterdi.

 Bir boşlukta sanal parçacıkların izi

 Lüksemburg Üniversitesi Fizik ve Malzeme Bilimi Bölümü'nde Teorik Fizik Profesörü olan Prof. Alexandre Tkatchenko boşluğun enerjisinin kuantum alan teorisinin temel bir sonucu olduğunu söyledi. Bu teori, kuantum mekaniği ile özel göreliliği bir araya getirmek için geliştirildi, ancak kuantum alan kuramı genel görelilik ile bağdaşmıyor gibi görünüyor. Temel özelliği: Kuantum mekaniğinin aksine, teori sadece parçacıkları değil, maddeden bağımsız alanları da kuantum nesneleri olarak kabul eder. Fizikçiler, sanal parçacıkların ve onların kuantum alanlarının bu geliş gidişinden vakum veya sıfır noktası dalgalanmaları olarak bahseder. Parçacık çiftleri hızla tekrar hiçliğe doğru yok olurken, varlıkları belli bir miktarda enerjiyi geride bırakır. Prof. Tkatchenko "Bu vakum enerjisinin genel görelilikte de bir anlamı var. Einstein'ın fiziksel nedenlerle denklemlerine dahil ettiği kozmolojik sabitte kendini gösteriyor." dedi.

 Geleneksel olmayan yorumlama yöntemi

Lüksemburglu araştırma meslektaşı Dr. Dmitry Fedorov ile birlikte, on yıllardır açık olan bu bilmecenin çözümü için önemli bir adıma daha yaklaşıldı. İki Lüksemburglu araştırmacı, yakın zamanda Physical Review Letters'da sonuçlarını yayınladıkları teorik bir çalışmada, karanlık enerjinin sıfır noktası dalgalanmalarının, vakumun hem ölçülebilen hem de hesaplanabilen bir polarize edilebilirliğine yol açtığını varsayar.

Prof. Tkatchenko, "Zıt elektrik yüküne sahip sanal parçacık çiftlerinde, bu parçacıkların son derece kısa varoluşları sırasında birbirlerine uyguladıkları elektrodinamik kuvvetlerden kaynaklanır. Fizikçiler buna vakumlu kendi kendine etkileşim diyorlar. Yeni bir modelin yardımıyla belirlenebilen bir enerji yoğunluğuna yol açıyor." dedi. Araştırmacı meslektaşı Fedorov ile birlikte birkaç yıl önce atomlar için temel modeli geliştirdiler ve bunu ilk kez 2018'de sundular. Model başlangıçta atomik özellikleri, belirli kovalent olarak bağlı olmayan moleküllerin ve katıların özellikle de atomların polarize edilebilirliği ile denge özellikleri arasındaki ilişkiyi tanımlamak için kullanılıyordu. Geometrik özelliklerin deneysel olarak ölçülmesi oldukça kolay olduğundan, polarize edilebilirlik formülleri aracılığıyla da belirlenebilmektedir.

 Tutarlı değerler ve doğrulanabilir tahminler

 Fizikçi, Dr. Fedorov, "Çalışmamız kozmolojik sabit bilmecesini çözmek için zarif ve geleneksel olmayan bir yaklaşım sunuyor. Ayrıca, doğrulanabilir bir tahmin sağlıyor yani, elektronların ve pozitronlarınki gibi kuantum alanlarının gerçekten de küçük ama her zaman var olan içsel bir polarizasyona sahip olduğunu gösteriyor." dedi. İki Lüksemburglu araştırmacı, bu bulgunun laboratuvarda da bu kutuplaşmayı tespit etmek için gelecekteki deneylerin yolunu gösterdiğini belirtti. Prof. Tkatchenko, "Sonuçta bu, kuantum alan kuramı ile genel görelilik kuramının evrene ve bileşenlerine bakmanın iki yolu olarak iç içe geçtiği yola da ışık tutabilir." şeklinde konuştu. Alexandre Tkatchenko ile birlikte elde edilen yeni sonuçları, karanlık enerjiyi ve bunun Albert Einstein'ın kozmolojik sabitiyle bağlantısını daha iyi anlamaya yönelik ilk adım olarak görüyor.

Makale: journals.aps.org