Işığın hızı ( c ) boşlukta sabit olarak saniyede 299.792.458 metredir. Özel görelilik kuramına göre hiçbir parçacığın bu hızı aşması mümkün değildir. Ayrıca sadece kütlesiz parçacıklar bu hızla hareket edecektir. Sonuçta kütleli bir parçacığın hızını c’ye çıkarmaksa sonsuz miktarda enerji gerektirdiği için mümkün değildir.
Peki ya kütlesi olmayan şeyler? Birazdan okuyacaklarınız Einstein’ın teorisini çürütmese de, ışığın kendine özgü davranışları ve kuantum alemi hakkında bize fikir verir.
Işık Hızından Daha Hızlı Neler Var?
Big Bang
Fotonlar, doğaları gereği ışık hızını aşamazlar ancak evrende kütlesi olmayan tek şey ışık parçacıkları değildir. Uzay boşluğu maddesel cisim içermez ve bu yüzden, tanım itibariyle kütlesizdir. Kuramsal astrofizikçi Michio Kaku, Big Think sitesinde şöyle söylüyor. “Hiçbir şey sadece uzay boşluğu veya boşluk olmadığından, hiçbir maddi nesne ışık engelini aşmadığı için, Evren ışık hızından daha hızlı şekilde genişleyebilir.”
Fizikçiler, Büyük Patlama‘dan hemen sonra, genişleme adı verilen dönem sırasında tam da bu şeyin gerçekleştiğini düşünüyorlar. Bu fikir ilk olarak fizikçi Alan Guth ve Andrei Linde tarafından 1980’lerde hipotezleştirilecekti. Evren’in boyutu, saniyenin bir trilyonunun trilyonunda tekrarlı şekilde ikiye katlandı. Sonuç olarak, evrenin dış kenarı çok hızlı ve ışık hızından çok daha hızlı şekilde genişledi.
Kuantum Dolanıklığı
Kuantum dolanıklık atom altı parçacıkların dünyasında gerçekleşir. İki veya daha fazla parçacık belirli bir şekilde birleştiğinde, uzayda ne kadar uzakta olurlarsa olsunlar, durumları birbirine bağlı kalır. Bu, ortak, birleşik bir kuantum durumunu paylaştıkları anlamına gelir.
Bir parçacığa bir şey yaptığınızda, dolanık olduğu eşi anında etkilenecektir. Böylece parçacıklardan birini inceleyerek, aralarındaki mesafeye bakılmaksızın, diğer parçacık hakkında bilgi sahibi olabiliriz. Bu parçacıklardan birine yapılacak herhangi bir değişiklik, dolanık sistemdeki diğerlerini de etkiler. Michio Kaku‘ya göre: “Eğer bir elektronu hafifçe sallarsam, diğer elektron bu titreşimi anında ve ışıktan daha hızlı bir şekilde ‘hisseder.” Kendisi ayrıca Einstein’ı rahatsız eden şeyin bu olduğunu da ekliyor.
Bildiğiniz gibi bu yıl ki Nobel Fizik ödülü Kuantum dolanıklık hakkında önemli bir gelişmeye verildi. Alain Aspect ve meslektaşları sonunda dolanık ışık fotonlarını kullanarak EPR deneyini gerçekleştirdi. Parçacıklar gerçekten de birbirleri ile dolanık halde kalabiliyordu. Ayrıca atom altı dünyanın dışında da birbirleri ile bağlantılı olabiliyordu. ( Detaylar: Nobel Ödülüyle Adını Duyduğumuz Kuantum Dolanıklık Nedir?)
Solucan Deliği
Kütlesi olan hiçbir şey ışıktan hızlı seyahat edemeyeceğinden, yıldızlararası yolculukları klasik anlamda roketler ile gerçekleştirme şansımız yok. Einstein, özel görelilik teorisiyle bu hayalimizi yok etmiş olsa da 1915’teki genel görelilik teorisiyle bize yeni bir umut verdi. Özel görelilik kütle ve enerjiyi birleştirirken, genel görelilik uzay ve zamanı birbirine dokundurur.
Halk dilinde solucan deliği dediğimiz şey teorik olarak bir şeyin anında çok büyük mesafeler kat etmesine izin verir. Bu da çok kısa bir sürede büyük mesafeler kat ederek kozmik hız sınırını aşmamızı sağlar. Ancak bir sorunumuz var. Bu geçitleri açık tutabilmek için henüz keşfetmediğimiz egzotik bir tür maddeye ihtiyacımız var. Kısaca solucan delikleri şu noktada bir süre daha bilimkurgu ögesi olmak zorunda.
Çerenkov Radyasyonu
Çerenkov Radyasyonu İngiliz bilim insanı Oliver Heaviside tarafından 1800’lerin sonlarında kuramsal olarak tahmin edildi. Ardından 1904’te Alman fizikçi Arnold Sommerfeld durumu teorileştirdi. Işımanın bu isimle anılmasının nedeniyse ilk olarak Sovyet bilim insanı Pavel Cherenkov tarafından deneysel olarak tespit edilmesidir. Cherenkov radyasyonunun kuramsal açıklamasını ise sonraları Igor Tamm ve Ilya Frank yapacaktı. Cherenkov, Tamm ve Frank 1958 yılında bulguları sonucunda Nobel Fizik Ödülü’nü kazandılar.
Işık yoğun ortamların içine girdiğinde boşlukta olduğundan daha yavaş hareket etmeye başlar. Örneğin ışık suda saniyede 225.000.000 metreye ve camda saniyede yaklaşık 197.000.000 metreye kadar yavaşlar. Bu, ışığın suda hareket ederken vakum hızında ulaştığı hızın sadece 3/4’ü oranında hareket ettiği anlamına gelir. Benzer bir biçimde camın içinden geçerken ışık, boşluktaki hızının 2/3’ü oranında hareket etmektedir.
Ancak nükleer reaksiyonlar sırasında ve parçacık hızlandırıcılarda, parçacıkların bu hızların ötesinde hızlandırılması mümkündür. Dolayısıyla elektronların, protonların ya da diğer kütleli parçacıkların yoğun ortamlarda ışıktan daha hızlı hareket etmiş olacaktır.
Çerenkov radyasyonu, elektrik yüklü bir parçacığın dielektrik (elektriksel olarak kutuplanabilen) bir ortamda ışığın o ortamdaki hızından daha hızlı hareket etmesi durumunda ortaya çıkan ışıktır. Çerenkov radyasyonuna bir benzetme, bir uçak ses hızından daha hızlı uçtuğunda oluşan sonik patlamadır. ( Detaylar: Çerenkov (Cherenkov) Radyasyonu: Nükleer Reaktörlerden Gelen Ürkütücü Mavi)
Kaynaklar ve İleri okumalar:
- Jessica Orwig. These 4 Cosmic Phenomena Travel Faster Than The Speed of Light. Yayınlanma Tarihi: 19 Mart 2018 Yayınlandığı Yer: Sciencealert Bağlantı: https://www.sciencealert.com/
- Michio Kaku. 4 Things That Currently Break the Speed of Light Barrier. Yayınlanma Tarihi: 9 Kasım 2010 Yayınlandığı Yer: Bigthink; Bağlantı: https://bigthink.com/
- 4 cosmic phenomena that travel faster than the speed of light. Yayınlanma tarihi: 18 Ocak 2016; Bağlantı: https://www.businessinsider.com/
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
