Yerçekimi Dalgalarının Varlığının Ispatı

Einstein evreni düşlerken zaman ve mekanın birbirleriyle etkileşim içinde olduklarını keşfetti. Zaman ve mekan dinamik kavramlardı. Uzayabiliyor, kısalabiliyor, yani esneyebiliyorlardı ve bağımsız değillerdi. Hareket eden cisimler olmasa, var olamazlardı.

14 Eylül 2015 günü bilim insanları, ABD'nin Washington ve Louisiana eyaletlerinde kurulan L şeklindeki antenleri titreten bir şeyin olduğunu ortaya çıkarmışlardı. Bu şeyin aynı zamanda son derece ince bir ses çıkardığını da buldular.

Einstein, izafiyet teorisinden hareketle yerçekimi kuvvetinin dalgalar yaydığını söylemişti. Evrendeki cisimlerin ve enerjinin evrenin geometrisini değiştirdiğini ifade etmişti. Cisimlerin bir enerjiyle evrenin geometrisini değiştirmesini ise, bir insanın vücut ağırlığıyla bir yatağın ortasını çökertmesine benzetmişti. Bu çökmenin de yerçekimi kuvveti yarattığını anlatmıştı.

14 Eylül 2015 günü, LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) adlı gözlem evinin bilim insanları L şeklindeki antenleri titreten ve hatta ses çıkartan şeyin yerçekimi kuvveti olduğunu fiziki olarak ıspatlamışlardı. Böylece, Einstein'ın teorisi 100 yıl sonra ıspat bulmuştu.

Evrendeki cisimlerin yer değiştirmesi ya da hareketi uzay zamanının uzaması, kısalması gibi etkiler yaratıyordu. Tıpkı, bir yatakta yatan bir insanın sağa, sola dönmesi ya da hareket etmesiyle yatağın ilgili alanlarının bastırılması ve çökmesi gibi. Evrendeki cisimlerin de hareket etmeleri ve çarpışmaları sonucu yüzeylerinde bastırılmış ya da çökmüş alanlar oluşturmalarının bir dalga yayılmasına sebep olduğunu iddia ediyordu Einstein. Fakat, kara deliklerin varlığını keşfeden Karl Schwarzschild ile 1916 yılında yaptığı bir sohbette herhangi bir dalganın var olmadığını söylemişti. Bu fikrini daha sonra değiştirmişti. Einstein, yerçekimi dalgaları fikrini ortaya atmıştı ama ıspatı 2015 yılına kadar mümkün olamamıştı.

Fizikçiler, yerçekimi dalgalarının mekanı bir yönde bastırırken, diğer yönde gerdiğini bulurlar. Joseph Weber'in 1969'daki deneyleri yerçekimi dalgalarının var olduğunu iddia etmesine sebep olacaktır. Bu iddia, pek çok fizikçiyi yerçekimi dalgaları üzerine çalışmaya yıllar boyu özendirecek ve motive edecektir. Nitekim, Joseph H. Taylor ve Russell A. Hulse 1978 yılında ölü yıldızlardan kopmuş ve madde yoğunluğu çok yüksek  olan yıldızların (nötron yıldızlar) birbirlerinin çevresinde döndüklerini ve bu şekilde elektromanyetik radyasyon dalgası yaydıklarını bulurlar. Bu çalışma, 1993 yılında Nobel ödülüne layık görülür.

Caltech'ten Dr. Thorne ve MIT'den Dr. Weiss, 1975 yılında Washington'da bir otel odasını paylaşmak zorunda kalırlar. Sabaha kadar yerçekimi dalgaları üzerine tartışma yaparlar. Dr. Thorne, Glasgow Üniversitesi'nden Dr. Drever ile temasa geçer. Yerçekimi dalgaları üzerine çalışmalar başlar. Yıllar süren çalışmalar, görüşmeler Initial LIGO adındaki oluşumun 2000 yılında hayata geçmesine neden olur. Initial LIGO altındaki çalışmalar 10 yıl sürer ama 2010 yılından sonra deneyler için kullanılacak donanımların değiştirilmesi yoluna gidilir. Daha yüksek teknolojiye sahip ve dolayısıyla hassas ölçümler yapabilecek donanım temin edilir. L şeklindeki antenlerin kurulması sağlanır.

Hanford/Washington ve Livingstone/Lousiana'da kurulan L şeklindeki antenlerin kolları 2.5 mil uzunluğundadır. Çimento ve çelik kullanılarak yapılmıştır ve içleri boştur. Antenlerin kollarının bittiği noktalarda aynalar bulunmaktadır ve çevredeki tüm seslerden arındırılmış olarak korunmaktadırlar. Yerçekimi dalgalarının anten kollarının uzunluğunda yapacağı değişikliği ölçmek için lazerler kullanılmaktadır. Lazerler, bir protonun çapının 1/10.000'i kadar oluşabilecek bir uzunluk değişimini dahi ölçebilecek kadar hassastırlar. Yani, bilinen en güçlü mikroskobun dahi göremeyeceği kadar küçük bir değişimden söz etmiş oluyoruz.

LIGO, Joseph H. Taylor ve Russell A. Hulse tarafından nötron yıldızlarının birbirlerinin etrafında dönmesiyle oluşan dalgaların etkisiyle birbirlerine yaklaşmaları ve birbirlerinin etrafında artan hızla dönmeye başlamaları ve sonunda birbirlerine çarparak gama ışını patlamasına yol açması durumunu ıspatlamaya çalışmaktadır. Nötron yıldızlarının birbirlerine yaklaşmaları, birbirlerinin etrafında saniyede yüzlerce kez dönmelerine yol açmaktadır. Kara delikler adı verilen oluşumlar da zaten ölü yıldızların birbirlerinin etrafında dönmesi, birbirlerine giderek artan hızda yaklaşması, sonunda çarpışması ve diğer ölü yıldızları da artan yerçekimi gücü ile kendine çekmesi sonucu oluşmaktadır. İşte LIGO, yerçekimi dalgalarının varlığını fiziksel olarak ıspatlayabilirse, 1978'deki çalışmayı ve dolayısıyla Einstein'ın teorisini de ıspatlamış olacaktır.

14 Eylül 2015 günü, lazerler bir sinyal alır. Çok ince bir ses kaydederler ve anten kollarının ucundaki aynaların birinde bir protonun çapının 4/1000'i kadar bir oynama meydana gelir.

Bilim dünyası, 1.2 milyar yıl önce birbirinin etrafında dönen iki adet kara delik olduğunu bulmuştur. Biri Güneş'ten 36 kat, diğeri ise 29 kat büyüktür. Birbirlerinin etrafında dönerek birbirlerine yaklaşmışlardır. Işık hızının yarısı kadar bir hızla çarpışmaya doğru yaklaşırlar. Çarpışma öncesinde, birbirlerinin çevresinde saniyede 250 kez dönmektedirler. Tekrar edelim, biri Güneş'ten 36 kat, diğeri ise 29 kat büyüktür. Sadece 1 saniye ve bu iki muazzam kütlenin 250 kez dönüşü! Dünya saniyesinin 1/5'i kadar bir sürede çarpışma yaşarlar ve Güneş'in 62 katı kadar büyüklükte yeni bir kara delik oluştururlar.

Einstein, zaman ve mekan kavramlarının Galileo ve Newton'da olduğu gibi evrendeki cisimlerden bağımsız olmadıklarını anladı. İzafiyet teorisiyle evrendeki cisimlerin hareketlerinin zamanı ve mekanı belirlediğini söyledi. Sonra da, yerçekimi dalgalarının var olduğunu ortaya attı. Ispatlamak, insanlığın yüzyılını aldı.

Herşey, Einstein'ın damdan düşen bir adamı bir tesadüf sonucu izlemesiyle başladı. Adam, şans eseri kurtuldu. Çünkü, düştüğü noktada zemini bir çöp yığını yumuşatmıştı. Düştükten bir süre sonra muhtemelen ayağa kalktı. Yaşadığı korku ve şokun etkisinde bir süre kaldı ama yürüyüp gitti düştüğü yerden. Albert Einstein adındaki bir adamın kendisini izlediğinden muhtemelen hiç haberi olmadı. Kendi düşüşünün Einstein'ın beynine gönderdiği bilimsel ilham dalgasından da hiç bir zaman haberdar olmadı herhalde. Yukarıda ve bir önceki yazımda anlattıklarımın hepsinde büyük bir sorumluluğu vardı oysa ve sebep olduğu şeyin hiç farkında olmadan da öldü belki de.

Bilim, heyecan verici birşey. Keşfetmekten ve anlamaktan daha güzel ne olabilir? Bunun için sorgulamak lazım. Merak etmek lazım. Tabuları yıkmak lazım. Gelenekçi olmamak lazım. Bilebildiğimiz kadar bilelim. Birşeylere inanacaksak, anlayabildiğimiz için inanalım. Gerekli diye ya da aileden miras kaldı diye değil.