fbpx
Bizi Takip Edin

Fizik

Uzaydaki En Soğuk Nokta Oluşturuldu

Yayınlandı

üzerinde

Onlarca yıl süren araştırmalara rağmen bilim insanları evrenin dört temel kuvvetinin birbiriyle nasıl uyum içerisinde olduğunu anlamaya çalışıyor. Kuantum mekaniği bu kuvvetlerin üçünün, en küçük ölçeklerde (elektromanyetizma, zayıf ve güçlü nükleer kuvvetler) birlikte nasıl çalıştığını açıklayabilirken, Genel Görelilik, yerçekiminin en büyük ölçeklerde nasıl hareket ettiğini açıklar. Bu bakımdan, yer çekimi tutucudur. Yerçekiminin, en küçük ölçeklerde madde ile nasıl etkileşime girdiğini anlamak için bilim insanları bir dizi yeni deney gerçekleştirdi. 
Bunlardan biri, yakın zamanda Bose-Einstein yoğuşmaları (BECs) olarak bilinen atom bulutları oluşturan ISS’deki NASA’nın Soğuk Atom Laboratuvarı (CAL). BEC’ler ilk olarak 71 yıl önce SatyendraNathBose ve Albert Einstein tarafından tahmin edilmiştir. BEC’ler mutlak sıfırın hemen üzerindeki sıcaklıklara ulaşabilen ultra atomlardır. Teoride burası atomların tamamen hareket etmeyi bıraktığı noktadır. Bu parçacıklar uzun ömürlüdür ve hassas bir şekilde kontrol edilebilir. Bu da onları kuantum incelemeleri için ideal kılmaktadır. CAL’in kurulma amacı tam olarak mikrogravite ortamında ultracold kuantum gazlarını incelemektir. Mayıs ayının sonlarında ISS’de kurulan CAL türünün ilk örneğidir. Bilim insanlarının hassas yerçekimi ölçümleri yapma yeteneğini geliştirmek ve en küçük ölçeklerde yerçekiminin madde ile nasıl etkileşime girdiğini incelemek için tasarlanmıştır. CAL proje bilimcisi ve NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’nda bir fizikçi olan Robert Thompson yaptığı açıklamada, “Çalışan bir BEC deneyi yapmak artık mümkün. Buraya gelmemiz uzun ve zor bir yoldu.
Ancak verdiğimiz mücadeleye tamamıyla değdi. Çünkü, bu tesisle başarabileceğimiz birçok şey var” dedi. Yaklaşık iki hafta önce, CAL bilim insanları tesisin, alkali grubunda yumuşak, gümüş-beyaz metalik element olan rubidyum atomlarından BEC’ler ürettiğini doğruladılar.Raporlarına göre, 100 nanoKelvin kadar düşük sıcaklığa ulaşmışlardı. Bu -273 santigrat derecedir ve kabaca ortalama bir uzay sıcaklığından 3 K daha soğuktur. Uzay sıcaklıkları -270 santigrat derece civarındadır. Benzersiz davranışlarından dolayı, BEC’ler gazlardan, sıvılardan, katılardan ve plazmadan farklı olarak beşinci bir madde durumu olarak karakterize edilir. BEC’lerde atomlar, makroskobik ölçekte parçacıklardan daha fazla dalgalar gibi hareket ederler, oysa bu davranış genellikle sadece mikroskobik ölçekte gözlemlenebilir. Ayrıca, atomların hepsi bu halde en düşük enerji hallerini alır ve aynı dalga kimliğini üstlenirler, böylece birbirlerinden ayırt edilemezler. Kısacası, atom bulutları bireysel atomlardan ziyade tek bir “süper atom” gibi davranmaya başlarlar, bu da onların çalışmasını kolaylaştırır. İlk BECs, 1995 yılında bir laboratuvarda Eric Cornell, Carl Wieman ve Wolfgang Ketterle’den oluşan bir ekip tarafından üretildi.
Bu çalışma onlara 2001’de Nobel Fizik Ödülü’nü kazandırdı. O zamandan bu yana, Dünya üzerinde yüzlerce BEC denemesi yapıldı ve hatta bazıları son derece güçlü roketlerin içinde uzaya gönderildi. Ancak CAL tesisi, bilim insanlarının uzun süreli olarak günlük çalışmalar yürütebilecekleri, ISS’deki türünün ilk örneği olmasıyla benzersizdir. Tesis, daha büyük “dörtlü dolap” ve daha küçük “tekli dolap” dan oluşan iki standart konteynerden oluşmaktadır. CAL bilim insanları daha da ileri gitmek ve Dünya’da elde edilen her şeyden daha düşük sıcaklıklara ulaşmak istiyorlar. Rubidyuma ek olarak CAL ekibi, iki farklı potasyum atomu izotopunu kullanarak BECS’leri yapmaya da çalışmaktadır.
Kaynak: https://www.sciencealert.com/human-s-just-created-the-coldest-spot-in-space-iss-cold-atom-laboratory-bose-einstein

Fizik

Zaman: Kırılma ve Akış Yönü

Yayınlandı

üzerinde

Yazan

Hayatımız boyunca hem olumlu hem de olumsuz bir çok durumla karşılaşırız. Çoğu yılımız koşuşturma ve yaşam mücadelesi ile geçer. Ancak bir süre sonra durup düşünmeye başlarız ve, ”Ben bu kadar uğraştım. Karşılığında ne elde ettim ? Bunu neden yaptım ?” sorularını sorarız. İşte bu soruya vereceğimiz cevap olumsuz ise o an, geçmişe gidip bazı durumları düzeltmek isteriz. Bu yazımızda da şiirsel olarak anlatmaya çalıştığımız bu durumu bilimle kaynaştıracak ve ihtimaller, yasalar üzerinden giderek zamana değineceğiz.  Zaman kırılması denilen olayı çok basit bir örnek ile anlatabiliriz. Bir zaman makinenizin olduğunu varsayın ve o makine ile geçmişe gidiyorsunuz.   Geçmişe gidip herhangi bir otobüse biniyorsunuz ve o otobüse binen son kişi de sizsiniz. Dışarıda kalan tek yolcu, otobüse binebilseydi orada yolculardan birisi ile tartışacak ve ardından fenalaşıp hayatını kaybedecekti. Ancak öyle olmadı ve o yolcu başka bir otobüs ile sorunsuz bir şekilde gitti. İlerleyen günlerde o yolcunun kullandığı araba bir başka insana çarpıyor ve çarptığı insan ölüyor. Bunun sonucunda ölen kişinin ailesi de sürücüyü öldürüyor. Ve etkiler dalga dalga yayılıyor… Halbuki siz geçmişe gitmeyip normal akışa müdahale etmeseniz yalnızca bir kişi ölecek, akış devam edecekti. Daha basit bir örneği The Flash karakteri üzerinden de rahatlıkla anlayabilirsiniz. Tabii ki burada bahsettiğimiz durum çok ütopik bir olay. Elbette pratik olarak zamanda geçmişe gidemeyiz. Çünkü solucan deliklerinin varlığı -birkaç teori dışında- henüz kanıtlanamadı. Ancak zaman kırılması tam da bu demek. Yani geçmişe ya da geleceğe giderek bir akışı bozmak bunun sonucunda da ”anakronizm” denilen durumları yaratmak. Şimdi bir başka konumuzu inceleyelim; zaman neden geleceğe gidiyor ? Aslında bu paragrafı kabaca Herakleitos’un, ”Aynı nehirde iki kez yıkanılmaz.” sözü ile özetleyebiliriz ancak olaylara biraz daha bilim penceresinden bakacağız. Zamanın daima ileriye aktığı bilinen bir durum. Bebek olarak doğuyoruz, ardından yıllar geçtikçe yaşlanıyor ve sonunda ölüyoruz. Yukarıda bahsettiğimiz gibi geçmişe dönüp belli durumları değiştiremiyoruz. Ayrıca geleceği de bilmiyor, sadece geçmişi hatırlıyoruz ve her türlü durumu kabul ederek adeta önümüzdeki maçlara bakıyoruz. Öte yandan -birçok durumda olduğu gibi- insanların sezgisel olarak kabul ettiği bu gerçeği fizik kanunları çerçevesinde kabul etmek çok zor. Çünkü fizik yasaları zaman gelecekten geçmişe aksa da hiç değişmeden işlemeye devam ederdi. Her ne kadar akan suyu tekrara geri getiremesekte veya Benjamin Button gibi yaşlı doğup genç ölmesek de fizik yasalarında zamanın daima ileriye aktığını gösteren bazı ipuçları bulunuyor. Bu durumun temelinde ise bir dahinin çalışması yatıyor. Einstein’ın geliştirdiği görelilik teorisi, zamansal kavramlarda ilginç soru işaretlerine yol açtı. Fizik yasalarının evrende genel geçer olması için zamanda da simetrik olması gerekiyor. Düşünün, fizik yasaları zaman geçmişe akınca değişiklik gösterseydi biz doğmadan önce evrendeki fizik kurallarının farklı olması gerekirdi. Bu duruma göre evreni oluşturan büyük patlama anından günümüze kadar süregelen 13 milyar 780 milyon yılda ne gibi değişimler olduğunu, galaksiler, yıldızlar ve gezegenlerin nasıl oluştuğunu asla bilemez veya bu yazıyı asla yazamazdık. Asıl mesele de zamanın neden geçmişe akmadığını göstermek. Çünkü evrenin büyük patlama anında mükemmel bir düzen ilebaşlayıp düzensizliğin zamanla arttığını biliyoruz. Evrenin neden süper düzenli olarak başladığını ve neden zamanla düzensiz bir hal aldığını bilmiyoruz. Fizikteki en büyük gizem de bu ve zamanın oku bize bunun nasıl olduğunu gösterecek.

Zamanın terse akmadığını gösteren bazı teoriler daha doğrusu görüşler var. İlk ve en popülerlerinden birisi büyükbaba paradoksudur. Bu paradoksa göre, büyükbabanızı öldürseydiniz babanız hiç doğmazdı. O zaman siz de doğmaz ve geçmişe gidip büyükbabanızı öldüremezdiniz. İkinci ipucu ise termodinamik yasa ve kuantum fiziği. Enerjinin tamamını işe dönüştürmemiz tabii kide imkansız bir durumdur. Enerjinin tamamını işe dönüştüremeyiz, öyleyse işin tamamını da enerjiye dönüştürüp zamanı geriye saramayız. Yere düşünce kırılan bardağın kendiliğinden birleşmemesinin sebebi de böylelikle ortaya çıkmış oluyor. Zamanın okuna dair bugüne dek elimizdeki en güçlü kanıt olan termodinamik yasalarının nasıl işlediğini ise kuantum fiziği gösteriyor. Kuantum verilerinin termodinamik veriler ile örtüşmesi ve Heisenberg’in belirsizlik ilkesi, enerji-zaman-iş bağlamında zaman akışının yönünü belli ediyor. Bunlara ek olarak Joan Vaccaro tarafından gerçekleştirilen büyük bir çalışma da zaman okunun hangi yönde olduğunu gösteriyor. Vaccaro, bazı atomaltı parçacıkların bozunarak başka bir parçacığa dönüşme sürecini gözlemledi ve bu sürecin zamanda simetrik olmadığını buldu. Yani; K ve B bozonları (yukarı-aşağı kuark birleşmesi ile oluşur) zaman geleceğe aktığında farklı şekilde bozunuyordu ve evren de zaman geçmişe aksaydı daha farklı şekilde bozunacaktı. Bu çalışma ile birlikte, K ve B mezonlarının zamanda asimetrik olarak bozunduğunu gösteren formülleri kuantum fiziğine ekleyince zamanın ileri aktığını gösterebildi. Yani büyükbaba paradoksu, kuantum fiziği, termodinamik yasa ve bozon süreçleri bize zamanın neden geleceğe aktığını gösteriyor.

Belki de gerçekten pratik olarak zamanda geriye gidebilir ve hatalarımızı düzeltebiliriz. Bunu yaptığımızda günümüzü daha rahat kılacağımızı ve olumsuzlukları geride bırakacağımızı düşünürüz. Belki de zamanın oku gerçekten de geriye akıyordur ve aslında gerçek hayatta biz Benjamin Button konumundayız. Ancak gerçek olan bir şey varsa; zaman ileriye veya geriye daima akacak ve hepimiz için sonlanacak. Yani zaman makinesi üretmekle vakit kaybedeceğimize geleceğimizi düzene sokabiliriz. Benjamin Frankin’in de dediği gibi, ”Hayatınızı seviyorsanız, zamanınızı boşa geçirmeyiniz; çünkü zaman hayatın ta kendisidir.”
Yazan: Kuzey Kılıç (@KuzeyGencc)
Kaynaklar: http://www.ict.griffith.edu.au/joan/ , https://www.pbs.org/wgbh/nova/article/can-you-really-go-back-in-time-by-breaking-the-speed-of-light/ , http://mentalfloss.com/article/59040/10-mind-boggling-paradoxes

Devamını Oku

Fizik

Gökbilimciler çok hızlı dönen bir karadelik keşfettiler

Yayınlandı

üzerinde

Kara delikler, her ne kadar büyüleyici olsalar da, yeni bir keşif değiller – ancak Hindustan Times’a göre, şimdiye kadarki en yüksek hızlardan birinde dönen bir kara delik, tamamen farklı bir hikayedir – özellikle de bunun gibi tane daha var olduğunda. 2016 yılında, Hindistanın ilk astronomi uydusu olan AstroSat, astronomların sıra dışı bulduğu X-ışınlarını patlatan, 4U 1630-47 adlı ikili yıldız sisteminde bir kara delik buldu.
NASA’nın Chandra X-Ray Gözlemevi daha sonra patlamayı doğruladı. Bu X-Ray ışınlarına Güneşin kütlesinin yaklaşık 10 katı olan kara deliğe giren gaz ve tozlar neden olmuş ve araştırmacılar, kara deliğin çok hızlı bir şekilde döndüğünü ortaya çıkarmışlardır. Aslında, NASA’ya göre bu özel kara delik, araştırma makalesinin baş yazarı Rodrigo Nemmen’e göre, Abert Einstein’ın Görelilik kuramının belirlediği limite çok yakın dönüyor. Bu ışık hızına çok yakın bir hızda dönüyor demektir. Şu anda, bilim insanlarının kara delikleri ölçmek için sadece iki yolu vardır. Kütleleri ya da dönme hızları. Dönme oranı 0 ile 1 arasında olabilir ve bu kara delik, 0,9 oranında dönüyordu. Albert Einstein’ın teorisi, bir kara deliğin bu kadar hızlı dönmesi durumunda, uzayın kendisini döndürmesini sağlayabileceğini söyler. Aslında, kara deliklerin etrafındaki koşulların doğu olduğu varsayılırsa, çok yüksek dönme hızı, kara deliğe ve yüksek sıcaklıklara giren gazlı elemanlarla birleştiğinde, galaksilerin nasıl oluştuğunu anlamanın anahtarı olabilir. AstroSat tarafından keşfedilen kara delik de dahil, yüksek dönüş oranları doğru ölçülen sadece 5 kara delik vardır. Eğer dönüş oranlarını hesaba katmazsak, bu kara delik, Samanyolu galaksisinde tespit edilen 20 kara delikten biridir. Ulusal Uzay ve Uzay Dairesi (NASA), Chandra X-Ray Gözlemevi ile birlikte Hint Uzay Araştırma Örgütü’nün (ISRO) AstroSat’ı , kara deliklerin dönüş hızını doğruladı. Araştırma, Tata Temel Araştırma Enstitüsü (TIFR) tarafından yönetilen çok sayıda kurumdan araştırmacılar tarafından yapılmıştır ve Astrofizik Dergisi’nde yayınlanmak üzere kabul edilmiştir.
Editör / Yazar: Gizem Şahin
Kaynak: https://www.sciencealert.com/this-black-hole-could-be-rotating-space-itself-by-spinning-so-fast

Devamını Oku

Astrofizik

Astrofizikçiler, Dünya dışından gelen yüksek enerjili sinyali tespit etti

Yayınlandı

üzerinde

Yazan

Rusya Ulusal Nükleer Araştırmalar Üniversitesi’nden (MEPhI) bilim insanları dahil olmak üzere uluslararası araştırmacılardan oluşan bir ekip, Fermi Gama ışını Uzay Teleskobu’nun elde ettiği verileri incelerken yüksek enerjili galaksi fotonlarından gelen bir sinyal belirledi. ‘Physical Review-D’ dergisinde yayınlanan bu keşif, daha önce Amundsen-Scott Güney Kutbu İstasyonu’ndaki IceCube Nötrino Gözlemevi’nde görevli bilim insanları tarafından tespit edilmiş olan yüksek enerjili nötrinoların kaynağına ışık tutabilir. Yakalanması zor olan yüksek enerjili nötrinolar, diğer maddeyle nadiren etkileşime girerek milyarlarca ışık yılı mesafesine engelsiz seyahat eder. Yüksek enerjili nötrinolar, Dünya’da tespit edilmeden önce neredeyse ışık hızında 3,7 milyar yıl seyahat etti. Bu, kökeni bilim adamları tarafından tanımlanabilen diğer tüm nötrinolardan daha uzaktır.

Tespit Edilen Sinyal, 300 Elektron Volttan Fazla
Fransa, Norveç ve İsviçre’deki üniversitelerden araştırmacılar ile ortak çalışmalar yapan Rusya Ulusal Nükleer Araştırmalar Üniversitesi’nden (MEPhI) bilim insanları, Fermi Uzay Teleskobu’nun elde ettiği yüksek enerjiye (300 elektron volttan fazla) sahip olan Gama ışını verilerini incelediğinde Gama ışını akışında kaynağı bilinmeyen bir unsuru tespit etti. Söz konusu araştırma yürüten bilim insanlarından MEPhI Profesörü Dmitriy Semikoz, konuyla ilgili yaptığı açıklamada şunu söyledi:
Galaksimizin Bir Yerinde Olmalı
“Galaksimizin dışındaki kaynaklarda 300 elektron volttan fazla enerji söz konusuysa elde edilen sinyallerin, Gama ışınının galaksiler arası ortamın içine çekilmesi nedeniyle çok zayıf olabileceği muhtemel. Öte yandan gama ışınlarının galaksimize hemen hemen hiç çekilmediğini düşünürsek, tespit edilen yeni unsurun galaksimizin bir yerinde olması gerek”.

Yeni unsurun daha önce IceCube Gözlemevi’nde tespit edilmiş yüksek enerjili nötrino akışı ile uyum içinde olduğuna dikkat çeken Semikoz, bunun aynı kaynaktan geldiğini kanıtladığını savundu. Şu an itibariyle Rusya’daki Baykal Gölü’nün dibinde bir kilometreküplük alanda ‘Gigaton Water Detector’ isimli su altı nötrino teleskobunun kurulma çalışmaları sürüyor. 2020 yılına doğru Baykal’daki teleskobun etkinlik açısından Antarktika’da bulunan IceCube Nötrino Teleskop Laboratuvarı ile aynı seviyeye ulaşması bekleniyor.
Kaynak: https://eng.mephi.ru/news/120218

Devamını Oku

Öne Çıkanlar