Fizik dünyasında çığır açabilecek yeni bir çalışma, yerçekimi ile kuantum mekaniğini birleştirmenin yolunu açabilir. Şimdi sınanmamış olsa da bilim insanlarının geliştirdiği yeni model, Einstein’ın genel görelilik teorisini kuantum dünyasıyla uyumlu hale getirirken, cihanın temel işleyişine dair ezberleri bozabilecek potansiyele sahip. Yüzyılı aşkın müddettir fizikte çözülemeyen en büyük sorunlardan biri, yerçekimini kuantum seviyesinde tanımlayabilmekti. Elektromanyetik, zayıf ve güçlü nükleer kuvvetler kuantum alan teorileriyle muvaffakiyetle açıklanırken, yerçekimi klasik fizik maddelerine bağlı kalmıştı. Lakin Finlandiya’daki Aalto Üniversitesi’nden Mikko Partanen ve Jukka Tulkki’nin öncülüğünde yapılan ve Reports on Progress in Physics mecmuasında yayımlanan yeni çalışma, bu dengeyi değiştirebilir.
Kuantum alan teorilerine uyumlu yeni yerçekimi tanımı
Yeni model, Einstein’ın yerçekimini uzay-zamanın eğrilmesi olarak tanımlayan yaklaşımını kökten değiştiriyor. Bunun yerine, yerçekimini dört farklı lakin birbiriyle bağlantılı alanın etkileşimi olarak yine tanımlıyor. Yeni yaklaşım, kuantum yerçekimini, Standart Model’deki elektromanyetik, zayıf ve güçlü etkileşimler üzere kuantum alan teorileriyle misal bir yapıda tanımlıyor.
Böylece klasik seviyede genel görelilikle dengeli olurken, tıpkı vakitte kuantum tesirlerinin dengeli biçimde dâhil edilmesini sağlıyor. Bu yaklaşım, klâsik kuantum yerçekimi denemelerinde karşılaşılan gözlemlenemez sonsuzluklar ya da fizikî olarak anlamsız negatif olasılıkları içermiyor. Zira teori, baştan itibaren kuantum alan teorilerine emsal bir yapı üzerine inşa edildi.
Mikko Partanen “En değerli bulgu, teorimizin Standart Model’in başka temel etkileşimlerinin formülasyonuna misal bir formda kuantum yerçekimine yeni bir yaklaşım sunmasıdır,” diyor.
Ekstra boyutlara ve varsayımlara veda
Yeni teorinin en dikkat alımlı istikametlerinden biri de sadeliği. Pek çok kuantum yerçekimi modeli, şimdi gözlemlenmemiş parçacıklara yahut fazladan boyutlara muhtaçlık duyar. Lakin bu çalışma, sadece bilinen fizikî sabitleri kullanıyor ve mevcut tabiat maddelerine ek parametreler getirmiyor. Bu da onu test edilebilir kılıyor. Bu sayede, gelecekte geliştirilecek kuantum yerçekimi deneyleri, direkt bu teorinin öngörülerini sınayabilir. Fakat belirtelim; kuantum yerçekimi tesirleri son derece zayıf olduğundan, direkt müşahedeler bugünkü teknolojinin erişiminde değil.
Nihai bir durum kelam konusu değil
Her ne kadar umut verici olsa da, model şimdi birinci evrelerinde. Şimdilik teorinin matematiksel olarak dengeli olduğu görülüyor, lakin bu tutarlılığın tam ve eksiksiz bir ispatı şimdi yapılmadı. Ayrıyeten, kara delik tekillikleri ya da Büyük Patlama’nın fizikî kökeni üzere yerçekiminin en büyük bilmecelerine dair yanıtlar sunmak için daha fazla geliştirilmesi gerekiyor.
Partanen, “Teorik ve gözlemsel ilerlemelerin mevcut suratı göz önüne alındığında, kuantum yerçekimi tesirlerinin direkt ispatını sağlayan birinci deneysel atılımların gerçekleşmesi birkaç on yıl alabilir” diyor. Lakin dolaylı ispatların daha erken etaplarda elde edilebileceğini belirtiyor.
