Ya atomlar küçülüyorsa?

Kurs içeriği

Tıklamak yerine okumayı tercih edersen bütün dersler düz metin olarak burada.

1. 1.Oda mı büyüdü, ayaklar mı küçüldü?BABY MODE

   Yatak odanı topuğunu öbür ayağının ucuna değdirerek sayıyorsun: 10 adım. Ertesi sabah 12 çıkıyor. Ne değişti? Sayı bunu söyleyemez. %20 uzamış bir oda da altıda biri kısalmış ayaklar da on iki verir. Ayak sayısı bir orandır: oda bölü ayak.

   Şimdi gökyüzünü yerine koy. Oda, galaksi grupları arasındaki boşluk. Ayakların atomlar; her cetvelin, saatin ve gözün yapıldığı parçalar. Sayı teleskopların kaydettiği şey: uzak galaksilerden gelen ışığın dalgaları esnemiş, kırmızıya doğru kaymış olarak ulaşır. Buna kırmızıya kayma denir.

   Alışılmış hikâye: ışık yoldayken uzay esnedi, ışık da onunla birlikte esnedi. Ters çevrilmiş hikâye: uzun zaman önce elektronlar ve protonlar daha hafifti, atomlar daha büyüktü ve ışıkları baştan daha kırmızı çıktı. Fikrin arkasındaki 2013 makalesi bu etkinin "genişleyen uzaklıklardan kaynaklanan kırmızıya kaymanın yerini tutabileceğini" söylüyor.

   Bir teleskop neden bir galaksinin uzaklığını ölçüp meseleyi kapatamıyor? Çünkü bir uzaklık her zaman atomlardan yapılmış bir şeyle sayılır. Wetterich'in sözleriyle: "Yalnızca boyutsuz oranlar, örneğin galaksiler arasındaki uzaklığın atom yarıçapına bölümü, gözlenebilir." Büyüyen oran hem büyüyen boşluklara hem de küçülen atomlara uyar.

2. 2.Ne esnemiyorBIG BABY MODE

   Galaksi grupları arasındaki uzay esniyor. Bir atom da onunla birlikte, azıcık da olsa esner mi? Hiç esnemez. Bağlı sistemlerde durum ya hep ya hiç ve bir atomun kuvvetleri açık ara kazanır.

   Price ve Romano (2012), elektriksel çekimle bir arada duran basit bir model atomu sınadı. Atom ya genişlemeyi tamamen izliyor ya da onu tamamen yok sayıyor: biraz esnemek diye bir şey yok. Gerçek bir atomda atomun zaman ölçeği yaklaşık 10⁻¹⁶ sn, genişlemeninki yaklaşık 4 × 10¹⁷ sn; yani atomlar "kozmolojik genişleme yüzünden dağılma tehlikesiyle karşı karşıya değil."

   Daha büyük şeyler de dayanır. 1998 tarihli bir çalışma, genişlemenin bir gezegen yörüngesine, bir galaksiye ya da bir galaksi kümesine etkisini önemsiz buldu. Her bağlı galaksi grubunun bir dönüş yarıçapı var: genişlemeyen en dıştaki kabuk. Komşumuz Andromeda üstelik bize doğru geliyor, saniyede yaklaşık 109 km hızla. Sadece bağlı gruplar arasındaki boşluklar büyür.

3. 3.Bir atom nasıl küçülebilirBIG BABY MODE

   Bohr modelinde bir atomun yarıçapı a₀ = 4πε₀ħ²/(mₑe²). Elektronun kütlesi paydada duruyor: daha ağır bir elektron, daha küçük bir atom demek. Bugün ölçülen değer 5,29 × 10⁻¹¹ m. Basitleştirilmiş bir model, ama kütle ile boy arasındaki bağı tek satırda gösteriyor.

   Elektronun kütlesini değiştir

   1. Kural: yarıçap ∝ 1 / elektron kütlesi (diğer bütün sabitler aynı tutulur).
   2. Kütleyi iki katına çıkar: yarıçap × 1/2. Atom yarı genişlikte.
   3. Zamanda geriye oynat: bir galaksi ışığını yolladığında elektronlar daha hafifse, atomlar daha büyüktü ve ışık daha kırmızı çıktı.

   Bugünkü genişlemeyi taklit etmek için atomlar ne hızla küçülmeliydi? Bugünkü hızla her milyar yılda yaklaşık %7. Bu makaleden alınmış bir sayı değil, bizim tahminimiz: uzay yerinde dururken atomlar Hubble hızıyla küçülür. Megaparsek başına 67,4 ile 73,04 km/sn, milyar yılda %6,7 ile %7,5 eder. Uzun zaman önce bu daha hızlı olurdu.

4. 4.Aynı fizik, daha kolay hesapBIG BABY MODE

   Ayak adımı resminin bozulduğu yer: odanda ayağını bir ayakkabının yanına koyabilirdin. Evrende ayakkabı yok; her cetvel atomlardan yapılmış. Tembel bir sürüm de tutmaz. Kütleçekimi aynı kalırken parçacıklar ağırlaşsaydı, ölçülmüş sınırlar çiğnenirdi. İşleyen sürümde bütün parçacık kütleleri ve Planck kütlesi birlikte büyür, kütleçekimi de aynı adımla zayıflar.

   İki resim de aynı gökyüzüne uyuyorsa neden uzay büyüyor diyoruz? Çünkü hesap orada en kolay. Wetterich küçülme resmine genişlemeye "karşı çıkan" değil, tamamlayıcı bir resim diyor ve gözlemleri tartışmanın "genellikle en kolay Einstein çerçevesinde" yapıldığını yazıyor; orada kütleçekimi ve parçacık kütleleri sabit kalır. Aynı evren, takip edilecek daha az şey.

   Bir kısmı test edilebilir. Wetterich'in tam modeli, şişmenin ve karanlık enerjinin arkasında duran bir alan ekliyor: kozmon. En basit sürümü erken kütleçekim dalgaları için r = 0,13 öngördü; 2021 sınırı r < 0,036. Bizim karşılaştırmamıza göre o sürüm sınırı tutturamıyor. Makale, değiştirilmiş sürümlerin daha küçük bir r öngörebileceğini not ediyor.