Manyetik Monopolün Bulunamaması Evreni Anlamamızı Zorlaştırıyor

Higgs bozonunu muhtemelen duymuşsunuzdur. Ölçülmesi çok zor olan ve evreni anlamamıza yardımcı olan  bu parçacığın var olduğu uzun zaman önce  tahmin edilmişti , ancak deneysel olarak parçacığı tespit etmek...

Higgs bozonunu muhtemelen duymuşsunuzdur. Ölçülmesi çok zor olan ve evreni anlamamıza yardımcı olan  bu parçacığın var olduğu uzun zaman önce  tahmin edilmişti , ancak deneysel olarak parçacığı tespit etmek uzun yıllar aldı.

Kuantum mekaniği tarafından var olduğu tahmin edilen ve ölçülmesi çok zor olan başka bir parçacık daha var : manyetik monopol. Aslına bakarsanız manyetik monopolü çok daha uzun zamandır araştırmamıza rağmen, varlığına dair herhangi bir kanıt elde edemedik.

Fizik ile ilgili olan kişiler ,her ne kadar elektrik yükü olarak bilinmesine rağmen, muhtemelen elektrik monopol terimiyle aşinadırlar.

Elektrik alanların etkileşmesi sonucunda, zıt elektrik yükler birbirini çeker ve aynı yükler birbirini iter. Yükler ayrıca , artıdan eksiye doğru hareket ettikleri şeklinde tanımlanmışlardır.

Elektrik monopoller proton ve elektron gibi artı ve eksi yük parçacıkları şeklinde bulunurlar.

İlk bakışta manyetizma da elektrik ile aynı özelliklere sahip gibi görünür .Ancak, elektrik yükün benzeri tek kutuplu manyetik  monopolleri aramaya kalktığımızda , elektrik monopollerin doğada var olduğu gibi , manyetik monopolleri tespit edemiyoruz.

Bunun yerine, mıknatıslar  güney ve kuzey kutupları ile doğada dipol şeklinde bulunurlar. Bir mıknatısı ikiye böldüğümüzde , ayrı iki kutup kuzey ve güney elde edemeyiz. Bunun yerine, iki tane daha küçük ve her biri güney ve kuzey kutbuna sahip yeni mıknatıslar elde ederiz. Mıknatısı tek parçacıklara kadar bile bölseniz , yine de manyetik dipol elde edersiniz.

Dünya’daki manyetizmaya baktığımızda , bunun tamamen Maxwell denklemleri ile uyumlu olduğunu göreceksiniz . Maxwell denklemleri elektrik ve manyetik alan teorilerini elektromanyetizma altında birleştirir.   Maxwell denklemleri ilk kez, 1861 ve 1862 yıllarında James Maxwell tarafından yayınlandı ve hala günlük hayattaki farklı uygulamalarda kullanılmaktadır.

Bun denklemlerden biri; Gauss  yasası manyetik monopolün olmadığını ortaya koyar. Günlük hayatta gördüğümüz manyetizma  elektrik yüklerin hareketiyle oluşur. Elektrik yükleri bir yolda hareket ederken, örneğin bir elektron bir tel içerisinde hareket ederken , elektrik akımı oluşturur. Bu durum akımının olduğu yönde bir manyetik alan oluşmasını sağlar.

Manyetizmanın oluşmasına neden olan ikinci şey , spin olarak adlandırılan kuantum mekaniksel bir özelliktir. Bu, elektrik yüküne sahip parçacıkların düz bir yolda ilerlemesi yerine,  bir eksen etrafında dönmesi olarak tarif edilebilir.

Bu,  parçacıkta bir açışal momentum oluşturarak, bir elektronun bir manyetik dipol olarak davranmasına neden olur. Bu demek oluyor ki, manyetik terimini manyetik monopole gerek olmadan açıklayabiliriz.

Fakat, klasik elektromanyetik teorilerin gözlemlerimizle uyumlu olması , manyetik monopolün var olmadığı anlamına gelmez. Aksine, herhangi bir yerde gözlemleyebildiğimiz bir manyetik monopolün olmadığı anlamına gelir.

Bununla ilgili teorilerin içerisine dikkatli bir şekilde baktığımızda , Evren’de var olduklarına dair cezbedici argümanlar elde ederiz.

Dualitenin Cezbediciliği

 image-20160803-12196-16cpxs9

1894 yılında , Nobel Fizik Ödülü kazananı Pierre Curie böyle bir parçacığın var olması ihtimaliyetini düşündü ve var olmaması için herhangi bir neden bulamadı.

Daha sonra, 1931 yılında başka bir  Nobel Fizik Ödülü kazananı Paul Dirac,  Maxwell denklemlerinin manyetik monopolü içerecek şekilde genişlettiğinde , elektrik yükün sadece kesikli değerler şeklinde var olabileceğini ortaya koydu.

Bu kuantalaşma, kuantum mekaniğinin prensiplerinden birisidir. Dirac’ın çalışmaları, bunu göz önünde bulundurarak , kuantum elektrodinamiği ve klasik elektrodinamiğin uyumlu olduğu üzerine kaydı .

Son olarak, doğada var olan simetrinin güzelliğine karşı çıkabilecek çok az sayıda fizikçi vardır. Böylece  manyetik monopolün varlığı , elektrik ve manyetizma arasında bir Dualitenin var olduğunu gösterir.

Fizikte dualite, iki farklı teorinin  birbirlerinin benzeri olduğu  şeklinde ilişkilendirilmesidir.

Eğer,  elektrik kuvvetin manyetik kuvvetin eşi olduğu şeklinde doğru olsaydı , diğer kuvvetlerin de birbirinin eşi olması gerekirdi.

Elbette, teorinin cezbedici olması,  onun doğru olduğu anlamına gelmez.

Monopol Serapı

Bilim inananları Bose-Einstein yoğunlaşması ve süper sıvılar içerisinde kompleks manyetik alanlar kullanarak   ve  monopol benzeri yapılar oluşturmaya  çalışarak , manyetik monopolleri görmeye yaklaştılar.

Fakat , bu manyetik monopolün imkânsız olmadığını gösterse de , bunu doğada keşfetmek ile aynı şey değil.

Parçacık fiziği deneyleri ara sıra  olası monopol adaylarını duyursa da, bu buluşların hiç birisi tekrar üretilebilir değil .

LHC ‘deki Monopol ve Egzotik parçacıklar detektörü (MoEDAL) , araştırmalar yapmasına rağmen , bugüne kadar hiç bir monopol bulamadı.

Bunun üzerine,  manyetik monopol araştırmacıları  neden herhangi bir manyetik monopol gözlemlenemediğini tartışmaya karar verdiler.

Eğer günümüzdeki parçacık hızlandırıcılar manyetik monopolün varlığını ölçemediyse, bir monopolün kütlesi laboratuvarda oluşturabildiğimiz kütlerden basitçe çok daha büyüktür.

Teoriyi kullanarak , bir manyetik monopol için gerekli maksimum kütleyi tahmin edebiliriz.  Evren hakkındaki bilgilerimizden yola çıkarak , monopolün kütlesinin 10^14 TeV kadar büyük olabileceğini hesaplayabiliriz.

Bu denli büyük bir kütle sadece Big Bang ‘den sonra, Evren’in  ilk evrelerinde meydana geldi.

Eğer Evren genişlemeden önce,   manyetik monopolün enerjik  olarak daha fazla oluşturulamayacağı bir noktaya soğuduysa , monopoller muhtemelen oradadırlar. Sorun bir tanesini bulabilmekte.

Kaynak : http://www.sciencealert.com/we-re-missing-a-magnetic-monopole-and-our-understanding-depends-on-it

Kategori
AstronomiBÜLTENFizikKlasik FizikKuantum FiziğiTeori

Dr.Atac lisans eğitimini Karadeniz Teknik Üniversitesinde aldı. Doktora derecesini 2017 yılında Temple Üniversitesinde, Coulomb Sum Rule adı verilen Deney üzerinde çalışarak elde etti. Şu an aynı üniversitede proton yarıçapı deneyi üzerine post-doktora yapmaktadır. Atac ayrıca Fizik Akademisi’nin kurucusudur.

Bir Tane Yorum Var
  • fikret önder
    10 Nisan 2017 at 3:23 am
    Cevap Yaz

    Kütle çekimi manyetik bir monopol örnegi teşkil etmiyor mu? Çönkü kütle çekimi var ama itimi yok. Nedense hiç kimse neden kütle çekimi var ama itimi nasıl oluşur diye sormuyor. Evrende herşey simetrikse kütle çekiminin simetriği olan olay uzayın genişleyerek şişmesi mi olur? yoksa manyetik dipol mü olur?

  • Cevap Yaz

    *

    *

    ETKİNLİKLER
    Oca
    30
    Sal
    2018
    all-day ICEP 2018: 20. Uluslararası Çevr... @ The President Hotel
    ICEP 2018: 20. Uluslararası Çevr... @ The President Hotel
    Oca 30 – Oca 31 all-day
    ICEP 2018: 20. Uluslararası Çevre Fiziği Konferansı @ The President Hotel | İstanbul | Türkiye
    ICEP 2018 20. Uluslararası Çevre Fiziği Konferansı 30-31 Ocak 2018 tarihleri arasında İstanbul’da gerçekleştirilecek. Konferansta akademik çalışmalar yürüten bir çok uluslararası araştırmacının bir araya gelmesi ve yaptıkları araştırmaları  paylaşmaları amaçlanmaktadır. Konferans hakkında daha fazla bilgiye ekte verilen web sitesinden ulaşılabilir.
    Nis
    24
    Sal
    2018
    all-day 8. APMAS 2018 Uygulamalı Fizik v... @ Ölüdeniz Convention Center
    8. APMAS 2018 Uygulamalı Fizik v... @ Ölüdeniz Convention Center
    Nis 24 – Nis 30 all-day
    8. APMAS 2018 Uygulamalı Fizik ve Malzeme Bilimlerindeki Uluslararası Gelişmeler Konferansı @ Ölüdeniz Convention Center | Ölüdeniz Belediyesi | Muğla | Türkiye
    24-30 Nisan 2018 tarihleri arasında Ölüdeniz’de gerçekleştirilecektir.  APMAS 2018’de uluslararası araştırmacı ve mühendislerin malzeme bilimleri ve uygulamalı fizik alanında yaptıklarım araştırma ve yenilikleri sunması beklenmektedir.  Daha fazla bilgiye ekte verilen konferans web sitesinden ulaşabilirsiniz.  
    TWİTTER


    ÜYE OL

    Sitemize Üye olarak yeni yazılarımızı emailinize günlük alabilirsiniz

    Kayıt olduğunuz için teşekkür ederiz

    Bir şeyler yanlış gitti

    Benzer Yazılar