Elektronlardan Ötegezegenlere Evrene Bakışımızı Tamamen Değiştiren Fizik Deneyleri!
Hiç kimse bilimin insan uygarlığı üzerindeki etkisini sorgulayamaz ve bilimde deney yapmanın önemi de eşit derecede yadsınamaz. Bazı deneyler zaten bildiklerimizi doğrularken diğer bazıları ise gözlemlenen fenomenlerin yönlendirildiği bir mekanizma gösterir. Biz de bu yazımızda insanlık için oldukça önemli bilim deneylerinden bazılarından bahsediyoruz.
1. Her şeyin merkezi Dünya
Dünyanın diğer gezegenlerle birlikte Güneşin etrafında döndüğü fikri özellikle tartışmalı görünmeyebilir ancak evrende benzersiz bir bakış açısına veya ayrıcalıklı bir konuma sahip olmadığımız gerçeği 1600'lü yıllarda oldukça büyük sıkıntılara neden olmuştu. Güneş merkezli bir yıldız sisteminin sözde Kopernik modelini deneysel adımlara döken kişi İtalyan doğa filozofu, astronom ve matematikçi Galileo Galilei idi. 1610'da Galileo, teleskopunu kullanarak Venüs gezegenini gözlemledi ve gezegenin tıpkı Ay gibi evreleri olduğunu keşfetti. Galileo, bu evrelerin yalnızca Venüs'ün Güneşin etrafında dönmesiyle açıklanabileceğini düşündü. Ve böylece deneysel gözlemlere dayanarak Dünya'nın diğer gezegenler gibi Güneşin çevresinde döndüğünü kesin olarak kanıtladı.
2. Rengin doğası: Netwon'ın ışığı 'bölmesi'
Sir Issac Newton'un hareket yasaları ve yer çekimi teorisine katkıları geniş çapta onun taçlandıran başarıları olarak görülse de, Principia Mathematica'nın yazarının en büyük tutkusu optiklerdi. 17. yüzyılın başlarında, mikroskop gibi aletlerin geliştirilmesiyle optik, fizikte bir alan olarak büyüdüğünde Newton ışığın doğasını araştırmaya karar verdi ve ardından rengin nasıl ortaya çıktığını keşfetti. Bunu yapmak için Newton tarafından tasarlanan deney şaşırtıcı bir şekilde basitti. Fizikçi, küçük bir güneş ışığı huzmesinin geçmesine izin vermek için panjurlarının arasından küçük bir iğne deliği açtı.
Bu ışığın bir prizma tarafından kırıldığında farklı renklerden oluşan bir dikdörtgene dönüştüğünü buldu.
Newton, açtığı deliğin şekli veya boyutu ne olursa olsun, kırılan ışığın aynı sırayla aynı renklerden oluşan dikdörtgen bir blok olarak kaldığını fark etti. Daha da şaşırtıcı olanı, bu ışığın ikinci bir prizmadan geçince gökkuşağını tekrar beyaz ışığa çevirebileceğini keşfetti. Bu, güneşten gelen beyaz ışığın farklı renklerin karışımından oluştuğunu kanıtlamış oldu. Daha da derinlere inen Newton, kırmızı ve mavi ışığın bir prizma tarafından kırıldığında değişmeden kaldığını buldu. Bu deneyin getirdiği belki de en önemli keşif, ışığın kırılma açısının rengine bağlı olduğu gerçeğiydi; bu, ışık renklerinin kendi frekanslarına ve dalga boylarına sahip olduğunun ilk ipucuydu.
3. Atomun kalbine: Geiger-Marsden deneyi
Atom (maddenin artık kesilemeyeceği nokta kavramı) eski Yunanlılara kadar uzanır ve kelimenin kendisi Yunanca 'bölünemez' anlamına gelen 'atomos' kelimesinden türetilmiştir. 1897 yılına kadar bilim insanları atomların iç yapısının olmadığına ve atomların maddenin en küçük birimleri olduğuna inanıyorlardı. Bu durum, Joseph John Thomson tarafından negatif yüklü küçük bir parçacığın — elektronun — keşfedilmesiyle son buldu. 1904'te J.J Thomspon bu parçacıkların, noel pudingi atom modeline uygun olarak adlandırdığı noel pudinginde dağılmış meyveler gibi, pozitif yüklü bir maddeye gömüldüğünü öne sürdü. Bu model, Ernest Rutherford'un öncülüğünü yaptığı ve çömezleri Ernest Marsden ve Hans Geiger tarafından yürütülen, altın folyo deneyi veya α-parçacık saçılma deneyleri olarak da bilinen Geiger-Marsden deneyi tarafından alt üst edildi.
4. İkiz Paradoksu: Zaman ve uzay görecelidir
Newton için uzay kavramı oldukça basitti. Uzay, evrendeki olayların basitçe ortaya çıktığı bir platformdu. Ancak 20. yüzyılın ilk yirmi yılı boyunca Albert Einstein, uzayın kendisinin evrendeki olaylarda bir oyuncu olduğunu, hem eylemi yönettiğini hem de diğer aktörlerden etkilendiğini göstererek sıradan uzay kavramını paramparça edecekti. Bu konspet zaten devrim niteliğindeydi ancak Einstein burada durmadı; zamanın ve uzayın, gözlemcinin durumuna bağlı olarak uzay kadar değişime tabi olan zamanın 4. boyutuyla tek bir varlık olduğunu gösterdi. Einstein genel görelilik kuramını geliştirmek için Gedanken deneyinin ustası olurken, kendisinin zamana çığır açan yaklaşımını belki de en iyi örnekleyen bir düşünce deneyi vardı: 'ikiz paradoksu'. İkiz paradoksu, 'hareket eden saatler yavaş çalışır' fikrini ve zaman genişlemesi kavramını ifade eder. Deney, isimleri Terra ve Astra olan ikizleri dünyadan uzaktaki bir yıldız sistemine doğru giden bir roketle hayal eder. Terra Dünya'da bekler ve referans çerçevesinden Astra'nın hareket eden saatinin yavaş çalıştığını görecektir.
5. Kuantum Dolanıklığı: Ürkütücü eylemleri uzaktan araştırmak
Albert Einstein'ı hayrete düşüren herhangi bir bilimsel fenomen devrim niteliğinde olmalıdır. Dolanıklık kavramı, iki parçacığın birini değiştirmenin diğerini anında değiştirecek şekilde birbirine bağlanabileceği fikridir. Ancak Einstein'ı rahatsız eden şey, parçacıklar Evren'in zıt uçlarında olsa bile bu değişimin bir anda gerçekleşmesiydi. Bu durum yerel gerçekçilik fiziğindeki fikirlere meydan okur; fiziksel bir değişimin nedeninin yerel olmalıdır ve birbirlerine bağlı olmayan şeyler birbirlerini etkileyemezler. Bu zorluklar, Einstein'ın dolaşıklığı 'uzak mesafedeki ürkütücü eylem' olarak tanımlamasına yol açtı ve hayatının son yıllarını, dolaşıklığın doğasını açıklayan gizli değişkenlerle kuantum fiziği teorisinin eksik olduğunu gösterecek düşünce deneyleri tasarlayarak geçirmesiyle sonuçlandı.
6. Kozmik mikrodalga arka planı aslında ne?
Kozmik mikrodalga arka plan (CMB), 'son saçılma' olarak adlandırılan büyük patlamadan kısa bir süre sonra meydana gelen radyasyondur. Bunun oluşum noktası yaklaşık 14 milyar yıl önce, evrenin elektronların protonları birleştirerek ilk atomları oluşturmasına izin verecek kadar soğuduğu noktaydı. Bunun bir sonucu olarak, fotonlar artık serbest elektronlar tarafından sonsuzluğa kadar saçılmadılar. Başka bir deyişle, evren opaktan şeffaf bir yapıya geçti. Bu noktadan gelen radyasyonun tekdüze bir sıcaklığa sahip olması ve bir kısmının evren boyunca oldukça tekdüze bir şekilde yayılması gerekir. 1965 yılına kadar Bob Dicke ve Princeton Üniversitesi ekibi, Evren'de donmuş bu 'kozmik fosil'in kanıtlarını özenle arıyordu. Ancak onların haberi olmadan, sadece 80 kilometre uzaklıkta bulunan New Jersey'deki başka bir ekip çoktan CMB'yi tespit edip bunun farkına varamamıştı.
Gökbilimciler Arno Penzias ve Robert Wilson, Bell Laboratuarlarında bir mikrodalga radyo teleskopu olan Holmdel Horn Anteniyle ilgili sorunlar yaşıyorlardı.
İkili, Samanyolu'nda hidrojen aramak için hassas aleti kullanmaya çalışıyordu ama gökyüzünün her yerinden aynı vızıltıyı alıyorlardı. İkili, bu statiğin nedeni olabilecek başlarına gelen her şeyi sınırlamaya çalışarak kendilerini bu 'arka plan gürültüsünden' birkaç kez kurtarmaya çalıştı ancak bu arka plan, evrenin kendisinin arka planının sesiydi.
7. Karanlık enerji nedir? Evren hızla genişliyor.
20. yüzyılın başında Edwin Hubble, galaksilerin uzaklık ve durgunluk hızları arasındaki gözlemlenen ilişkiden evrenin genişlediğini keşfetti. 1929'a ve Hubble'ın 'Galaksi dışı nebulalar arasında mesafe ve radyal hız arasındaki ilişki' adlı kısa makalesinin yayınlanmasına kadar, bilimdeki ortak fikir birliği, evrenin durağan ve değişmez olduğu yönündeydi. Hatta Albert Einstein, sabit kalmasını sağlamak için evren denklemlerine Yunan harfi Lambda ile temsil edilen kozmolojik sabit adlı bir faktörü bile eklemişti.
Bu durum bilim camiasını şaşırtmıştı, ama 1998'de bu evrensel genişlemenin hızlandığının keşfi tam bir şok etkisi yarattı.
Bunun neden bu kadar mantıksız olduğunu görmek için bir salıncağı itin; salıncağın bir süre sonra durmak üzereyken aniden çok daha hızlı bir şekilde sallanmaya başladığını hayal edin. Büyük Patlama'nın başlangıçtaki hızlı genişlemesinden sonra yavaşlamasına rağmen, uzayın dokusu genişlemesinde yeniden hız kazanıyor. Bu durum, bu hızlanan genişlemeyi yönlendiren kuvvet için bir yer tutucu olarak 'karanlık enerjinin' ortaya çıkmasına yol açtı. NASA karanlık enerjinin Evren'in madde/enerji içeriğinin yüzde 68'ini oluşturduğunu tahmin ediyor.
8. Sonsuz Dünyalar: Ötegezegenleri Keşfetmek
İnsanlık, yıldızların Güneş gibi cisimler olduğunu bildiğinden beri, bu uzak objelerin yörüngesinde dönebilecek gezegenleri ve Dünya gibi yaşam potansiyeline sahip olup olamayacağını merak etti. Yine de, astronominin uzun tarihine ve ilk bilim dalı olma statüsüne rağmen, Güneş Sistemi dışındaki ilk gezegenin keşfedilmesi 20. yüzyılın sonlarını buldu. Dış gezegen keşifleri açısından iki büyük 'ilk' 1990'larda gerçekleşti. Ocak 1992'de gökbilimciler Dale Frail ve Aleksander Wolszczan, iki kayalık gezegenin ve Dünya'dan yaklaşık 2000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan bir pulsar ın yörüngesinde dönen olası bir üçüncü gezegenin keşfedildiğini duyurdular.
İlk ötegezegenin keşfinden bu yana insanlık yavaşlamadı.
NASA'nın ötegezegen kataloğu şu anda Güneş Sisteminin ötesinde 4800'den fazla doğrulanmış gezegeni içermekte; en küçük sinyalleri saptayabilen algılama yöntemlerinin gücünün bir kanıtı. James Webb Uzay Teleskobu'nun aktif hale gelmesiyle ötegezegen biliminin altın çağı gerçekten başladı.
Siz bu konu hakkında ne düşünüyorsunuz? Yorumlarda buluşalım!
Bu içerikler de ilginizi çekebilir
Yorum Yazın