LIGO Kütle Çekim Dalgaları Yaratabiliyor

Yaklaşık 1 yıl önce LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) 2016'nın en büyük bilimsel keşiflerinden birini açıklamıştı. 2015 Eylül'ünde keşfedilen dalgaların kütle çekim dalgaları olduğu ancak Haziran 2016'da doğrulanabilmişti ve bu keşif Einstein'ın görelilikle ilgili en önemli tahminini doğruluyordu. LIGO ve kütle çekim dalgalarının önemine basitçe bir giriş yapmak isteyenler şu linki ziyaret edebilir: Bilim İnsanları Kütle Çekim Dalgaları İle Neden İlgilenir?

Uzay-zamandaki dalgalanmaları ölçebilen en hassas detektörün, aynı zamanda en iyi kütle çekim dalgası üreteci olduğu da anlaşıldı. Caltech'ten Belinda Pang LIGO'da dalgaları algılamak için yapılan iyileştirmenin dalga yaymaya yaradığını da belirtti.

LIGO'nun aynalarına vuran kuantum itmeleri dünyanın en verimli kütle çekim yayılımını yaratacak. (Matt Heintze/Caltech/MIT/LIGO Lab)
LIGO'nun aynalarına vuran kuantum itmeleri dünyanın en verimli kütle çekim yayılımını yaratacak. (Matt Heintze/Caltech/MIT/LIGO Lab)

Kütle çekim dalgaları devasa nesnelerin uzay-zamanı bükmesi sonucu oluşan dalgalanmalardır. Einstein'a göre bu dalgalar, birbirleri etrafında dönen, özellikle karadelik gibi büyük kütleli kompakt cisimler tarafından yayılır ve uzayı gerip esnetirler. Washington ve Louisiana'da bulunan çok duyarlı detektörler tarafından bu dalgalar artık saptanabiliyor.

Beijing Üniversitesi'nden Fan Zhang detektörlerin aslında yaptığı şeyin kütle çekim dalgaları ile eşlenmek olduğunu söylüyor. Bu eşleme olduktan sonra dalgaları saptayabilirsiniz veya yaratabilirsiniz.

Ölçümlerini olabildiğince duyarlı hale getirmek için LIGO fizikçileri, her ışık dalgasında tepelerin ve çukurların konumlarının (fazlarının) sabit ve istikrarlı kalmasını sağlamalıdır. Ancak kuantum belirsizliği, genlik olarak bilinen dalganın boyutunun daha az kesin olmasını gerektirir. Pang, kaçınılmaz genlik dalgalanmalarının aynalara rasgele itmeler veya "tekmeler" verdiğini ve ayna hareketinin uzay-zamanda küçük dalgalanmalara neden olduğunu söylüyor. Tabii ki, LIGO büyük kütle çekim dalgaları üretemez; muhtemelen daha büyük olanları bowling toplarını döndürerek kendiniz de üretebilirdiniz, ancak LIGO optimum verimlilikle dalga üretimi yapabilir.

Dalgada genlik, tepe ve çukur noktaları
Dalgada genlik, tepe ve çukur noktaları

Pang'a göre dalgaları doğrudan algılamak çok zor olsa da, dalgalar makroskopik nesneler arasındaki kuantum etkilerini incelemek için hala kullanılabilir. Kuantum mekaniği, elektron gibi son derece küçük bir cismin kelimenin tam anlamıyla aynı anda iki yerde bulunabileceğini söylüyor.

Birçok fizikçi, LIGO'nun aynalarından biri gibi makroskopik bir nesneyi, kuantum hareketi benzeri bir duruma getirmenin mümkün olabileceğini düşünüyor.

Dış dünya ile olan etkileşimler aynayı "belirli bir konuma" getireceği için bu hassas durum uzun sürmeyecektir. Yine de kütle çekimi dalgalarının yayılımından beklenen oranın, belirlenmiş konumda ölçülen oranla eşleşip eşleşmediğini görmek önemli olabilir. Bazı fizikçiler, kütle çekimin makroskopik cisimlerde kuantum durumlarını bastırmada özel bir rol oynadığını öne sürüyor.

eLISA interferometreleri LISA Pathfinder denemesinin ardından Dünya yörüngesine gönderilecek ve kütle çekim dalgaları aranacak. (https://www.elisascience.org/)
eLISA interferometreleri LISA Pathfinder denemesinin ardından Dünya yörüngesine gönderilecek ve kütle çekim dalgaları aranacak. (https://www.elisascience.org/)

Bu fikir oldukça ilginç ve bir o kadar da deneysel olarak zorlayıcı, diyor Caltech fizikçisi Yiqui Ma. Fakat eğer kütle çekim dalgaları yaratılacaksa, LIGO tam da olması gereken yerde. LIGO şimdiden iyileştirmeler geçiriyor ve uzaya yerleştirilecek eLISA (Evolved Laser Interferometer Space Antenna) ile daha zayıf dalgalar dahi yakalanabilecek. Önümüzdeki on yıl içinde LIGO, kütle çekim dalgalarını düzenli olarak bulabilir, aynı zamanda onları yaratmak için daha gelişmiş yollar da keşfedilebilir ve bu, kuantum dünyası konusundaki anlayışımızı inanılmaz derecede değiştirebilir.

Nazlı Turan

Referanslar
1. Surprise! LIGO Can Also Make Gravitational Waves. <http://www.sciencealert.com/surprise-ligo-can-also-make-gravitational-waves>. online erişim:11.02.2017.

2. LIGO doesn’t just detect gravitational waves. It makes them, too. http://www.sciencemag.org/news/2017/02/ligo-doesn-t-just-detect-gravitational-waves-it-makes-them-too>. online erişim:11.02.2017.

Nazlı Turan

Boğaziçi Üniversitesi - Makine Mühendisliği Yüksek Lisans mezunu. Tezinde elektrikli itki sistemlerinden olan Hall iticilerle deneysel olarak çalıştı. Amerika'da University of Notre Dame'da plazma sistemleri üzerine doktorasına başlayacak. Uzayda daha uzağa gitme merakı var. İlgi alanları elektromanyetizma, plazma fiziği, yüksek sıcaklığa dayanıklı malzemeler, ısıl modeller, iklim değişikliği, geleceğin fiziği ve geleceğin insanı.

Nazlı Turan 6 makale yazdıNazlı Turan tarafından yazılan tüm makaleleri gör