Gravitonlar yerçekimi için henüz keşfedilememiş kuvvet taşıyıcılarıdır ya da başka bir deyişle, graviton atom altı parçacığı yerçekimi (kütleçekimi) kuvveti için bir değiş-tokuş parçacığıdır. Henüz gözlenememesine rağmen, gravitonun çok sayıda özelliği kütleçekimi kuvvetinin doğasından anlaşılmakatadır. Kütleçekiminin kuvveti görünüşte sonsuz aralıktaki bir ters kare kuvveti olduğundan, graviton atom altı parçacığının durgun kütlesinin sıfır olduğuna dair fikir verebilir.
Kütleçekimi dışındaki doğal temel diğer üç kuvvetin (elektromanyetik, güçlü çekirdek ve zayıf çekirdek kuvveti) değiş tokuş bozonlarını tanımlayan Standart Model’in harika başarıları nedeniyle kütleçekimi için de graviton bir kafes bozon olarak farzedilir.
Gravitonların teorik bulgulara göre özellikleri şöyle ifade etmek mümkün olabilir,
- Kütlesiz parçacıklardır,
- Kararlıdırlar ve spinleri 2’dir,
- Işık hızına sahip bir parçacıklardır.
- Kütleçekim kuvvetinin bir taşıyıcısı olarak uzay ve zamanın boyutları ile sınırlandırılmamış olabilirler.
Standart Modele göre elektromanyetik kuvvetin taşıyıcı (değiş-tokuş) parçacığı foton, güçlü etkileşmenin (güçlü çekirdek kuvveti) taşıyıcı parçacığı gluon ve zayıf etkileşmenin taşıyıcı parçacığı ise W ile Z bozonları olarak tanımlanmaktadır. Böylelikle doğanın bilinen tüm kuvvetlerinin karakteristiklerini temel parçacıklar aracılığıyla modelleyen Standart Model gibi kuantum alan teorisinin aldığı büyük başarı nedeniyle graviton önerilen bir atom altı parçacıktır. Hipoteze göre kütleçekimsel (gravitasyonel) etkileşme de aynı şekilde ancak keşfedilmemiş bir temel parçacık olan gravitonun aracı/taşıyıcı olmasıyla gerçekleşmesi üzerinedir.
Graviton içeren çoğu teori farklı problemlerden dolayı sıkıntılı durumdadır. Standart Modeli veya diğer kuantum alan teorilerini gravitonları ekleyerek genişletme çabaları yüksek enerjilerde ciddi teorik zorluklarla karşılaşmaktadır. Çünkü yüksek enerjiler (Planck ölçek üstü veya yakın enerjileri içeren süreçler) için teknik anlamda yerçekimi renormalize olmamaktadır bu da kuantum etkilerinden dolayı doğan sonsuzluklara sebep olmaktadır. Klasik genel görelilik ve kuantum mekaniği böyle enerjilerde uyumsuz gibi göründüğü için bu durum teorik açıdan savunulabilir değildir. Parçacıklarla sicimlerin yer değiştirmesi ise tek çözüm olarak bilim insanlarının karşısına çıkıyor. Sicim teorileri düşük enerjilerde alan teorisi ve klasik genel göreliliği indirgeyen bir duyarlıkta kütleçekiminin kuantum teorileridir ama tamamen kuantum mekanikseldirler, yine graviton söz konusudur ve bu teorilerin matematiksel olarak da uyumlu olduğu düşünülmektedir.
Nötron yıldızları civarında oluşan kütleçekimsel dalgaların eşfazlı durumdaki gravitonlardan oluştuğu tahmin ediliyor.
Graviton parçacıklarını gözlemleye yönelik deneysel çalışmalar da sürmektedir. Sadece Dünya’mız üzerinde değil uzayda da bu çalışmalar devam etmektedir. Deneylerde gravitasyonel dalgaları ya da kütleçekimsel dalgaları gözlenirken bu dalgaların eşfazlı durumdaki çok sayıda gravitondan oluştuğu düşünülmekte. Ne var ki hâlâ birbirinden ayrı biçimde graviton atom altı parçacıkları gözlenemedi. Belki bu on yılın değil ama gelecek on yıllar içerisinde graviton parçacığına ilişkin arayış Higgs Bozonu parçacığı kadar dünya kamuoyunda ilgi çekecektir.
Kuark Bilim Topluluğu Fizik Çalışma Grubu‘nun Türkçeleştirdiği graviton hakkındaki videomuzu da izleyebilirsiniz.
Gökhan Atmaca – facebook.com/anadoluca | twitter.com/kuarkatmaca
Nanoölçek Aygıtlar ve Taşıyıcı İletimi Grubu
Kuark Bilim Topluluğu Fizik Çalışma Grubu
Kaynaklar:
- http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/expar.html
- http://en.wikipedia.org/wiki/Graviton
