Kitap: Evrenin Yüzde Dördü (Tübitak Yay.)

'Evrenin Yüzde Dördü', günümüz modern fiziği ve kozmolojinin en büyük iki problemi olan 'karanlık madde' ve 'karanlık enerji' konularını tarihsel olarak ele alan muhteşem bir kitap! Tübitak Yayınları'nın bir türlü anlayamadığım yayın politikaları sebebiyle yayınlansa dahi hiçbir yerden haberini duymadığım, kitapçıların büyük bir kısmına dağıtım yapılmaması ve internet kitapçılarının çoğunda da listelenmemesi nedeniyle kolayca gözden kaçabilecek bir kitap. Kitabın yazarı Richard Panek'in çıkarttığı kusursuz 'dedektiflik' çalışmasıyla, çevirmen Zeynep Çiftçi Kanburoğlu'nun özverili ve yetkin katkısı, İTÜ Fizik Bölümü'nden Doç. Dr. Emre Onur Kahya'nın çeviriye verdiği bilimsel danışmanlık ve kitabın baskısının kalitesi ortaya Türkçe'ye kazandırılmış en kaliteli popüler fizik kitaplarından birini çıkarmış.

Kitabın başlığı evrenin madde-enerji içeriğinin bildiğimiz maddeden oluşan %4'lük kısmına atıfta buluyor fakat içeriği tamamen geriye kalan %96'sı üzerine odaklanmış durumda. 1960'larda Bell Laboratuarında R. Wilson ve A. Penzias'ın 'şans eseri' keşfettikleri 'Büyük Patlamanın yankıları' olarak tarif edilebilecek Mikrodalga Fon Işınımı (CMB-Cosmic Microwave Background Radiation)'nin keşfi ve bunu izleyen olaylar etrafında gelişen hikaye, sırasıyla karanlık madde ve karanlık enerji arasında gidip gelerek bu iki ayrı problemin ortaya konup geliştirilmesi ve çözülmesine dair girişimlere dair oldukça detaylı bir anlatım sergiliyor. Problemleri ortaya koyan kişilerin ve üzerinde çalışan grupların üyelerinin oldukça detaylı portrelerini çıkartan ve olay örgüsüne yerleştiren kitap daha yüz yıl öncesine kadar evreni galaksimizden ibaret sandığımız, yaşına, içeriğine dair oldukça kaba bilgilerimiz olduğu yaklaşımdan günümüzde yüz milyarlarca galaksiden biri konumuna ve detaylarına dair oldukça kesin bilgilere sahip olduğumuz zamanlara adım adım nasıl geldiğimizi gösteriyor. Teorik ve gözlemsel çalışmalara oldukça dengeli bir şekilde yer verilmiş olması; herhangi bir teori ya da deney için gereksiz bir iddiadan kaçınılmış olması da belirleyici özelliklerinden biri. Yapılan çalışmaların özellikle astrofizik arka planına, yapılan yayınların orijinal isimlerine ve tarihlerine birebir yer verilmiş olması kitabın ayrıca bu alanın genel resmini çizmek ve gerektiği zaman referans olarak kullanılması anlamında da önemli.

Bu tip başarılı 'kurgu-dışı' (non-fiction) yazarların 'araştırmacı gazeteci' kimliğiyle yaptıkları son derece titiz ve detaylı çalışma sonunda ortaya çıkan içerik ve dil, sanki yazar kitapta anlatılanlar tarihsel olarak gerçekleşirken yan masadan kulak misafiri olup dinleyip kaydediyor, tüm anlamlı ayrıntıları ortaya bir bir seriyor izlenimi yaratıyor. Bu ayrıntıların seçiminde konuya hakimiyeti ve gelişmelerin birbirleriyle ilişkileri konusunda da fazlasıyla dersini çalışmış bir yazar söz konusu.

Gönül rahatlığıyla kozmoloji alanında yine Tübitak Yayınlarından Joseph Silk'in 'Evrenin Kısa Tarihi' ve Metis Yayınlarından Charles Seife'nin 'Alfa ve Omega' kitaplarının yanında Türkçe'ye yeni bir etkileyici eser daha kazandırıldığını söyleyebiliriz.

CERN'de CAST Deneyinden Son Haberler

CERN'den dönüşümün üzerinden aylar geçiyor ve düzenli yazdığım günlüklerin ardından araya epey bir 'sessizlik' dönemi girdi. Orada geçirdiğim verimli zamanlardan sonra geriye dönüp okuldaki asistanlık işleri, kendi aldığım dersler ve ülkede pek hissedilemeyen 'akademik atmosfer' nedeniyle bu süreçte üretebildiğim, biriktirebildiğim pek bir şey olmadığından kaçınılmaz bir sessizlikti bir taraftan da bu... Önümüzdeki ay CERN'e tekrar geri dönüyorum, bu vesileyle ufak ufak ısınma turlarına çıkıp 'CERN'de son zamanlarda neler oluyor?' temalı birkaç yazı paylaşmaya niyetliyim. İlki dahil olduğum deney CAST-CERN Axion Solar Telescope ile ilgili olacak.

Bugün CERN tarafından basın bildirisi ile duyurulan bir habere göre CAST deneyi ilk defa galaksi merkezindeki karadelik ve karadelikten gelebileceği düşünülen karanlık madde parçacıkları için gözlemler yaptı. CAST deneyi CERN'deki çarpıştırıcı deneylerinden farklı olarak Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndan artakalan bir süper mıknatısı Güneş'e doğrultarak, yüksek manyetik alan aracılığıyla karanlık madde ve karanlık enerji için önerilen sırasıyla axion ve chameleon parçacıklarını arıyor.

CAST deneyi veri alımı sırasında elde edilmiş hızlandırılmış bir görüntü. Teleskop yatay ve dikey eksende hareket ederek Güneş'i takip edebiliyor. (Kaynak: CERN)

Deneydeki son dönemlerdeki hazırlıklar bugün basın duyurusunda bahsi geçen, Güneş'in her yıl galaksimizin merkeziyle aynı doğrultuda konumlanmasını fırsat bilerek yapılacak gözlem ve aynı zamanda yazın hazır hale getirilmesinde benim de görev aldığım KWISP dedektörü ile ilk verilerin alınmasını kapsıyordu. İlki yani galaksi merkezi ile ilgili olanında, şu ana kadar CAST ile Güneş'in merkezinde oluştuğu düşünülen karanlık madde ve karanlık enerji adayı parçacıkların benzer süreçlerde galaksi merkezindeki karadelik etrafında da oluşabileceği, Güneş'in araya girmesiyle o yönden gelecek parçacık akısının Güneş'in kütlesi ile ilişkili 'kütle-çekim lens' etkisiyle oluşabilecek bir artış göz önüne alınıyordu. Güneş'in etrafındaki uzay-zamanı bükmesiyle oluşacak bu etkinin normalde merkezden gelecek parçacık sayısını bin kat arttıracağı düşünülmekte; o nedenle CAST ekibi bu olayı bir fırsata dönüştürme amaçlı teleskobu yani süper-mıknatısı bu hafta o yöne doğrultarak veriler aldı.

CAST deneyi sorumlu bilim insanları Konstantin Zioutas ve Giovanni Cantatore deney alanında poz veriyorlar (Telif  Hakkı: Maximilien Brice/ CERN )

Deneyin son dönemlerde ağırlık verdiği karanlık enerji adayı chameleon parçacıklarını tespit etmek için özel olarak tasarlanmış KWISP dedektörü de son birkaç gün içinde ilk verilerini almaya başladı. Bu dedektör içerisindeki ince bir zar ile Güneş'ten geldiği düşünülen chameleon parçacıklarının etkileşimini temel alarak oluşan kuvveti hassas bir şekilde ölçüyor. Bir bakterinin ağırlığı kadar küçük bir kuvvete kadar duyarlı bu müthiş alet optik bir mekanizma (Fabry-Perrot interferometresi) ve lazerle kontrol ediliyor. Yaz boyunca optik bir masada sistemini kurup testlerini gerçekleştirdiğimiz düzenek şu anda teleskobun üzerinde aktif olarak veri almaya başladı. Benim tez çalışmam da KWISP'in bir önceki versiyonu olan ve Michaelson interferometresi modunda çalışan hali ile geçen yıl alınan verilerin analizi üzerine. Ocak ayında tekrar CERN'e dönüp bu analizleri gerçekleştirip karanlık enerji adayı chameleon'lardan gelecek bir sinyal ile evrenin %70'inden fazlasını 'aydınlatmayı' umuyoruz :)

KWISP dedektörünün çalışma prensibini gösteren bir çizim. Ortada 20nm kalınlığında ince bir zar (mor), iki ayna arasına yerleştirilmiş ve Güneş'ten geldiği düşülen parçacıkların (yeşil) zarla etkileşerek zar üzerinde oluşturduğu gerilimi ölçen lazer sistemi (kırmızı) (Telif Hakkı: G. Cantatore)

CAST deneyi ile ilgili yazın CERN'deyken deneyin başındaki iki profesör ile yaptığımız kapsamlı röportajla birlikte ben ve danışmanımın hazırladığı detaylı yazılardan oluşan dosyayı bu ay Türk Astronomi Derneği Bülteni Gökyüzü'nde yaayınlıyor olacağız. İlgilenenler oradan daha detaylı bilgiler edinebilirler.

CERN'ün yayınladığı duyuru için tıklayınız.

CERN'de CAST deneyi ile geçen yaz gerçekleştirdiğimiz çalışmaları paylaştığım CERN Günlüklerine şu bağlantıdan erişebilirsiniz: CERN Günlükleri

BloggingHeads'de Kozmoloji Sohbetleri

Evrenin en uç noktalarını ilgilendiren en güncel kozmoloji teorilerini anlaşılır bir dille tartışan iki fizik profesörünün muhabbetini dinlemek başımıza gelebilecek en güzel şey olsa gerek! (kendim için konuşsam daha iyi olacak :) ) Bunun için fazla uzağa gitmeye de gerek yok üstelik; harika bir fizik bloğu olan Cosmic Variance'tan Sean Carrol ve Mark Trodden geçen hafta Bloggingheads.Tv'de tam da hayal ettiğim şeyi gerçekleştirdiler.

BloggingHeads genelde Amerikan blog yazarlarının karşılıklı anlaşıp web kameralarının önünde yaklaşık 1 saat boyunca belirlenen bir konu üzerine tartışmalarının, bazen kapışmalarının yaınlandığı bir site. Yakından takip ettiğiniz blog yazarlarının bu tartışmaları kaçırılmayacak bir fırsat. Sitede benim ilgimi çeken ise her Cumartesi yayınlanan "Science Saturday" tartışması. Geçen haftaki programda ise biri CalTech'ten(Sean Carrol) diğeri Pennsylvania Ünv.'den(Mark Trodden) uzman kozmologların tartışması vardı :



İki konuşmacı da konularında önde gelen kişiler olduğundan ve kavramları konuyla popüler anlamda ilgilenen kişiler için açık bir şekilde anlattıklarından dolayı tartışma oldukça akıcıydı. Akıcı ve açık dediysem de konuyla ilgili temel gelişmelerden haberiniz yoksa anlatılanlar iki "fizik profesörünün" teknik atışmasından öteye gitmeyebilir, uyarmadı demeyin. Muhabbetin 40. dakikasından sonra bir kaç teknik konuya girdiklerinde Sean Carrol konuyla ilgili bir espri bile yapıyor : "Bu dakikadan sonra ancak "sıkı dinleyiciler" kaldığına göre bu konulara da girebiliriz..."

Konuştukları hakkında küçük bir özet vermek gerekirse öncelikle evrenin en güncel veriler ışığında içeriğinden bahsediyorlar. Bilindiği gibi %4 elektron, proton ve nötrondan oluşan bildiğimiz madde, %22 karanlık madde ve %74 karanlık enerji(bunların yanında çok küçük oranda nötrino ve fotonları da ekleyebiliriz). Tartışma asıl olarak karanlık madde ve karanlık enerji üzerinde dönüyor.

Öncelikle karanlık maddenin "orada bir yerde" olduğunu gösteren delillerden konuşuyorlar.(Bu delillerden biri ile ilgili eski bir yazım için tıklayınız.) Sürekli verilen örnek olan galaksilerin dış kollarının dönüş eğrilerindeki garipliklerin yanında temel anlamda evrenin ilk anlarında hafif elementlerin oluşumundaki(nucleosynthesis) payı ve ilerleyen zamanlarda galaksi ve galaksi kümeleri gibi büyük ölçekli yapıların oluşmasındaki rolünden bahsediyorlar. Eldeki bu verileri teorilerle açıklamak için elimizdeki "bildiğimiz madde" yetmiyor, ortaya "karanlık madde" adında bilinen madde ve temel kuvvetler ile etkileşime girmeyen(kütle çekimi hariç), yani ışımayan bir madde türü ortaya atmak durumunda kalınıyor. Bu maddenin de evrende büyük galaksi ve galaksi kümelerini çevreleyen bir hale şeklinde olduğu düşünülüyor. Karanlık madde konusunda en heyecan verici şey ise bu bilinmeyen maddenin ne olduğunu öğrenmeye oldukça yaklaşmış olmamız. Mark Trodden, yakında çalışmaya başlayacak LHC parçacık hızlandırıcısında karanlık maddenin kütlesine yakın enerjilerde bu egzotik parçacıklarla karşılaşabileceğimizi söylüyor.

Eldeki verilerin teorilere uymaması nedeniyle ortaya "karanlık" bir madde atmaktansa eldeki Einstein teorilerini değiştirmeyi öneren başka bir teori olan MOND(Modified Newtonian Dynamics) hakkında da konuştular. MOND'un belirli verileri açılayabildiğini fakat galaksi kümeleri ve ya erken evren oluşumlarında yetersiz olduğunu belirttiyorlar. Yeni öğrendiğim bir şey ise MOND'un aynı zamanda evrenin hızlanarak genişlemesine neden olan "karanlık enerjinin" çözümü için de kullanılabileceğinin düşünülüyor olması. Her ne kadar MOND türü uyarlamalarla Einstein'ın teorileri modifiye edilmeye çalışılsa da teoriler ilk günkü sağlam duruşunu sergilemeye devam ediyorlar..

İkinci konu ise yukarıda da söylediğim gibi evrenin %75'ini oluşturduğu düşünülen ve boş uzayın kendi barındırdığı enerjisiyle ilişkilendirilen "karanlık enerji". Bu konu şu anda kozmolojide çözüm bekleyen en büyük sorular arasında... 1998 yılına kadar evrenin bir şekilde genişlediği biliniyordu fakat bu genişlemenin zamanla azaldığı düşünülüyordu (Evrenin genişlemesi üzerine eski bir yazım için tıklayınız.). Tam da bunu doğrulamak amaçlı gözlemler yapan iki grubun ayrı ayrı keşifleri bütün herkesi şaşkınlığa uğrattı; çünkü evren hızlanarak genişliyordu, yani ivmeleniyordu. Kütle çekiminin geriye çeken yavaşlatıcı etkisine ters olarak evreni dışarı iten bir enerji söz konusu olmalıydı ve böylece "karanlık enerji" ortaya kondu. Karanlık enerji hakkında bilinenler karanlık maddeninkilerin yanında çok çok az... Artık günümüzde gönderilen modern kozmoloji uyduları sayesinde bu gizemli enerjinin üzerindeki sis perdesinin de kaldırılacağı düşünülüyor...


Tartışmanın son kısmında ise karanlık enerji tartışmalarının doğurduğu "antropik ilke" konusu tartışılıyor. Antropik ilkeye göre evrendeki bazı sabitlerin (evrenin genişlemesi ile ilgili kozmolojik sabit, ince yapı sabiti(fine structure constant) gibi...) belirli değerler almasının sebebi, eğer bu değerleri almasalardı evrenin bu yapısıyla oluşmayıp bizim de oturup bunları ölçme fırsatımız olmayacağıdır. Yani bu değerler mevcut koşullar için en uygun değerlerdir, ne eksik ne fazla... Tabi bu konu çok tehlikeli yönlere kayabilir(tıpkı bir çok din ve mistisizm fırsatçısının kaydırmaya çalıştığı gibi). Ne kadar rahatsız edici olsa da elimizde şu anda bu sabitlerin neden bu değerde olduklarını açıklayan bir teorimiz yok. Mark Trodden bu konuyla ilgili harika bir görüş sunuyor : "Şu anda temel gezegen oluşumları hakkında bilgilerimiz var; gezegenlerin yaşanabilir bölge içinde veya dışında oluşmalarını etkileyen faktörleri biliyoruz ve şu anda bunların nedenleri hakkında sorular sorabiliyoruz. Evren hakkında, bu gibi soruları nasıl sormamız gerektiğini söyleyen elimizde güvenebileceğimiz güçlü bir teorimiz daha yok..." Oldukça mantıklı... (Konuyla ilgilenenler için Leonard Suskind'in Cosmic Landscape kitabı şiddetle tavsiye edilir)

Uzun ve ağır bir yazı oldu farkındayım ama konuyla ilgili merakımı ve görüşlerimi elimden geldiğince basitleştirerek paylaşmak istedim. Evrenin başlangıcı ve geleceği ile ilgili bu gibi konuları konuşabiliyor olmak beni en çok heyecanlandıran şey; en yakın zamanda bu çalışmaların içine doğrudan katılacak olmam ise daha da heyecan verici...