Higgs sahası ve Plazma

Higgs bozonu nun kütle yaratmasının temelinde alan - saha kavramı yatıyor. Alan, örneğin sıcaklık gibi bir sayısal büyüklüğün, her noktasında betimlendiği bir uzay-zaman bölgesi. Örneğin, içinde kızartma yaptığımız bir tavanın yüzeyi. Fizikteyse alan kavramı, kütleçekim sahası - alanı, elektromanyetik alan gibi duyu ya da aygıtlarla algılanabilen varlıklar için kullanılır. Alanlar, genellikle varlıklarını bir aracı parçacığın değiş tokuşu sayesinde duyururlar, elektromanyetik alanın aracı parçacığı foton, ya da ışığın bir paketçiğidir. Kütleçekim alanının aracı parçacığıysa, henüz varlığı gözlenememiş olan graviton. Zayıf alanın aracıları W+, W- ve Z0 adlı vektör bozonları, Şiddetli alanınkilerse sekiz ayrı gluon. Benzer biçimde, Higgs alanının aracı parçacığı da Higgs bozonu oluyor. Peki bu Higgs alanı nasıl bir şey ve nasıl etki yapıyor? Bu soruları cevaplandırmak için farklı benzetmelerden yararlanıyorlar. Hepsinin ortak noktasıysa, bu alanın, uzay zamanın her yerini dolduruyor olması. Yani uzay zamanın boşluğu aslında boş değil; bu sabit değerli alanla dolu. Higgs parçacığının peşindeki avcılar sürüsü bu alanı, kendisine sürünen parçacıkları ağırlaştıran yapışkan bir maddeye, bir tür zamka benzetiyorlar. Kütle, bir atalet, maddenin harekete direnme eylemi. Kuramcılara göre Higgs alanı, parçacıklara takılarak kütle yaratıyor. Bu takılmanın şiddetine koşut olarak parçacık uzayda bir potansiyel enerji kazanıyor. Einstein’ın E=mc2 formülü uyarınca yapışma enerjisi, aynı zamanda kütle demek. Yapışma ne kadar güçlüyse, kütle de o ölçüde büyük oluyor. Fizikçilerin Higgs alanını ve etkisini açıklamak için kullandıkları bir başka benzetme de mürekkep ve kurutma kâğıdı: Bu örnekte kâğıt parçaları değişik parçacıkları, mürekkepse enerjiyi, ya da kütleyi temsil ediyor.


Tıpkı değişik boyut ve kalınlıktaki kâğıtların mürekkebi farklı miktarlarda emmesi gibi, değişik parçacıklar da farklı miktarlarda enerji, ya da kütleçekiyorlar. Bir parçacığın gözlenen kütlesi, onun enerji soğurma kapasitesine ve uzaydaki Higgs alanının şiddetine bağlı oluyor. Peki, bu Higgs alanı, nasıl bir şey? Eğer parçacıklara kütle kazandırıyorsa, bu alanın, boşlukta bile sıfır olmayan, değişmeyen bir değeri olması gerekiyor. Ayrıca Higgs alanının, skalar bir alan olması da gerekli. Skalar alan, parçacıkların etkileşiminde önem taşıyan iki tür alandan biri. Bu öyle bir alan ki, içindeki her noktada yalnızca belli bir büyüklük olur. Öteki önemli alanaysa vektör alanı deniyor. Öyle bir alan düşününki, içindeki her noktada yalnızca bir büyüklük değil, ok işaretleriyle gösterilen bir de yön olsun. Uzayın her noktasında vektör alanının büyüklüğü, okun uzunluğuyla, yönüyse, ok ve ucunun konumuyla gösterilir. Elektromanyetik alanla, çekirdek kuvvetlerini oluşturan şiddetli ve zayıf alanlar birer vektör alandır. Kütleçekim alanıysa,tensör alan denen daha karmaşık bir alan. Higgs parçacığı, Higgs alanı, Plazma. Karanlık enerji tüm evrendeki kütlenin çekimini yenip onu genişleten kuvvetin kaynağıdır, evrenin genişlemesinin nedenidir. Karanlık madde ise çekim kuvvetini etkilediği için, genişlemeyi yavaşlatan bir kuvvetdir. Uzayda bir cisim ilk ivmeyi kazandığında aynı hızda devam ediyor. Bu durumda evrendeki genişleme bigbang'in doğal sonucu oluyor. Evrenin enerjisi sıfır olmaz sonsuzdur. Evrendeki enerjiden her ne kadar sonsuz diye bahsetsekte özel bir durum vardır. Termodinamiğin ikinci kanununa göre zamanla enerjinin kullanılabilirliği azalıyor. Evrende artan entropi bir süre sonra sıfır olmak zorunda kalıyor. Geride bir enerji kalmakta lakin;bu enerji başka enerji türlerine dönüşmeyen ve işe yaramaz bir enerjidir.


Madde + Antimadde yok olmasında pozitif enerji açığa çıkar. Elektron ve anti parçacığı olan pozitronun birbirini yok ettiğin etkileşimden 2 gama fotonu ortaya çıkar. (2 gama fotonu kadar pozitif enerji) e− + e+ → γ + γ. Evrenin toplam enerjisinin kaç olmasını istersen o kadar yapabilirsin. Bugün yapılan o. Varsayılan karanlık enerji, varsayılan karanlık madde, vakumun kendi enerjisi, rölativist hızlar, madde, kütle çekim. İşin içinde o kadar çok değişken var ki, sıfır enerjili evren modeli yoktan var olmaz diyenleri susturmak için uydurulmuş görüntüsü veriyor. Toplam enerji sıfır yapılmazsa ortaya büyük bir sorun çıkıyor. Madem evren genişliyor bu enerji nereden geliyor? Demek ki, evrenin dışından bir şeyler enerji aktarıyor. Hımm, bu başka yönlere çekilmeye müsait o zaman evrenin içerisinde bir şey varmış gibi yapalım ve karanlık enerji ile karanlık madde kavramlarını sokalım işin içine. Genişleme denmesinin sebebi galaksiler birbirlerinden uzaklaşıyorlar ama kırmızıya kaymanın başka sebepleri olabilir. yeni bir teori, evren genişlemiyor kütle kazanıyor. Oysaki entropi ve kütle çekimini yok sayılamaz. Işığın dalga boyu yayıldığı kaynağın enerji miktarına bağlı, o halde kütle=enerji olduğuna göre kütlenin artıyor ya da azalıyor olması maviye veya kırmızıya kaymaya sebep olabilir. Madde(+1) + antimadde(-1) = 2 eder, 0 etmez. Çünkü ikisi de enerjidir ve ikisinin toplamından oluşan bir enerjiden kaynak almışlardır. Madde ve anti madde fizik olarak birbirlerini yok ederler ama, enerji olarak birbirleri ile gama ışınları oluşturarak birleşirler. Enerji tutumu yasasına göre madde ve antimaddenin toplam enerjisi onların ikisini de içermek zorundadır. Çünkü madde enerjidir, antimadde de enerjidir ve buna rağmen evrenin toplam enerjisi sıfırdır.


Genişleme kuramlarından birine göre, içeriğinde hiç bir şey olmayan, bir protondan 100 milyar kere küçük ilk evren,( yalancı parçacı) (virtual particle), aniden false vacuum durumuna girmiş ve genişlemiştir. False vacuum’un nedeni Heisenberg’in belirsizlik ilkesidir. Normalde bu yalancı parçacığın ömrü 10^-21 saniyedir. Yalancı parçacık doğadan borç aldığı yarım fotondaki değere sahip enerjiyi bu sürenin sonunda doğaya geri iade edecektir. Bu süre içinde ise onu istediği gibi kullanabilecektir. Ortada kullanılacak yarım foton enerji vardır. Heisenberg’in belirsizlik ilkesine göre false vacuum niteliğine sahip bir yalancı parçacık ortaya çıkabilir. Ve evrenin başlangıcında çıkmıştır da. Bu false vacuum, ortaya çıkışının 10^-37 ile 10^-34 saniyeleri arasında genişlemiştir. Bu genişleme sonunda ulaşılan büyüklük yalnız bir (1) cm dir. Bu süre sonunda false vacuum çözünmüs ve içeriğindeki enerji açığa çıkmıştır. False vacuum genişlerken büyük negatif basınçtan dolayı, yoğunluğu düşemeyen enerji etrafında itici kuvvet oluşturmuş ve bu kuvvet evreni katapult etmiştir. False vacuum çürüyüp, enerji açığa çıkınca, aniden ortaya çıkan pozitif basınç ise, etrafta çekici kuvvetin ortaya çıkmasına neden olmuştur. Enerji ne kadarsa, çekici kuvvet de o kadardır. Enerji geometrik olarak çoğalmış ve çoğalma faktörü 10^75 veya daha da fazla bir düzeye ulaşmıştır. Buna uygun olmak ve bunu kompanze etmek üzere çekim kuvveti de giderek artan negatif bir değer kazanmaya başlamıştır. Enerji tutumu kanunları evrenin ne kadar genişleyeceği konusunda bir sınır koymazlar. Çünkü negatif çekim kuvvetinin bir sınırı yoktur. Bir kuvvet gerektiği kadar negatif olabilir. Bu yüzden pozitif enerjiye karşı bir denge olarak ortaya çıkan negatif enerji, çekim kuvvetinde gerektiği kadar birikebilecektir. Bu genişleme sırasında fizik kanunlarına uyulmuş ve enerji karşılığı ile birlikte ortaya çıkmıştır. False vacuum bir anomalidir belki ama, fizik kanunlarının ihlal edildiği bir oluşum değildir. Bu anomalide enerji karşılığı ile birlikte ortaya çıkmaya zorlandığı için, toplam enerji sıfırdır. Çekim kuvveti negatiftir ve evrende mevcut bütün madde ve enerjinin toplamına eşittir. Evrende madde ve enerji vardır ama, fazlası yoktur. Madde ve enerjinin çekim kuvveti ile birlikte toplamı sıfırdır. Bu ilginç fenomende bunlar heterojen bir şekilde dağılmışlardır. Artık birbirlerini nötralize etmeleri söz konusu olamaz.


Big Ban sırasında enerji maddeye madde - antimadde şeklinde dönüşmüştür. Bir milyar antimaddeye karşı, bir milyar bir madde vardır. Onlar birbirlerini nötralize edip enerjiye dönüşürlerken, bütün antimadde madde tarafından yok edilmiştir. Geride yalnız madde parçacıkları kalmıştır. Evren onlardan oluşmuştur. Evrende madde sayısı, enerji tutumu yasasından dolayı, değişmez ama onlar madde-antimadde şeklinde açığa çıkabilirler. Antimadde evrende hala ortaya çıkmaktadır. Radyoaktif çürüme sırasında atom çekirdeğinden elektron-pozitron çiftleri ayrılırlar. Onlar birbirleri ile birleşince ikisinin toplamından oluşan bir enerjiye dönüşürler. Sonsuz boşluk içinde var olan vaküm enerjisinin nedeni yalancı parçacıklardır. Boşlukta her an sayısız, karşıtları ile birlikte, çok kısa ömürlü yalancı parçacıklar ortaya çıkmakta ve birbirlerini nötralize ederek yok olmaktadırlar. Onların ömrü 10^-21 saniyedir. Bu kısa süre içinde yalancı parçacıklar false vacuum olmazlarsa, birşey yapamazlar. Sadece vaküm enerjisinden sorumludurlar. Evrende yokluğun anlamı farklıdır. Enerji ya çok kısa bir süre için vardır ya da karşıtı ile birlikte ortaya çıkmaktadır.