Bilim, teoriler öne sürme ve çelişkileri bulmak için bunları titizlikle test etme döngüsüyle ilerler. Bu süreç, çürütülmesi zor, geniş kapsamlı kozmolojik teorilerle uğraşırken özellikle zorludur.

En kalıcı örneklerden biri, kozmik ölçeklerde uzayı açıkça çarpıtan, ancak kendi güneş sistemimizde yokmuş gibi görünen karanlık enerji ve karanlık maddedir.

Jet İtki Laboratuvarı’ndan (JPL) Slava Turyshev, karanlık enerji ve karanlık maddeye dair kanıtları yerel olarak arama biçimlerinin daha seçici test yöntemlerini geliştirerek belirgin çelişkinin ele alınabileceğini öne süren yeni bir çalışma yaptı.

Kozmoloji ile yerel fizik arasındaki “Büyük Kopukluk”

Turyshev’in araştırması, evrende gözlemlenen fizik ile güneş sistemimizdeki fizik arasındaki “Büyük Kopukluk” olarak adlandırdığı sorunu çözmeyi amaçlıyor.

Maddenin çok az veya hiç olmadığı (kütle çekim etkisinin minimum olduğu) bölgelerde, karanlık enerjinin veya değiştirilmiş kütle çekim kuvvetlerinin (Genel Görelilik Teorisi’nden sapan kuvvetler) etkileri en belirgin şekilde ortaya çıkıyor.

Ancak güneş sistemi gibi kütle çekiminin güçlü olduğu yoğun bölgelerde, bu etkiler en azından mevcut teknolojinin hassasiyet sınırları dahilinde tamamen ortadan kalkıyor gibi görünüyor.

Güneş sistemimizde her şey genel göreliliğin öngördüğü gibi işliyor gibi görünüyor. Gezegen yörüngeleri kesinliğini koruyor, Güneş etrafındaki uzay-zamanın eğriliği uzay araçlarından gelen radyo ölçümleriyle mükemmel bir şekilde örtüşüyor.

Fırlattığımız her sonda, standart kütle çekim teorisine göre tam olarak beklendiği gibi davranıyor. Şimdiye kadar, başka kuvvetlerin iş başında olduğuna dair gözlemlenebilir bir işaret yok. Ancak galaksiler arası gibi daha büyük ölçeklerde, kanıtları gözden kaçırmak zordur.

Evrenin kendisi genişliyor gibi görünüyor ve ne kadar hızlı olduğu konusunda bazı tartışmalar olsa da, şu anda görelilik veya çekim gücü anlayışımızı bozan bir şeyin olduğunu söylemekten başka bunu tanımlamanın bir yolu yok.

Tarama etkisi ve beşinci kuvvet teorileri

Fizikçiler, bunun bir “tarama” süreciyle ilgili olabileceğini düşünüyor; bu süreçte, bu tutarsızlığa neden olan şey, yoğunluğu artan alanlarda fiziksel özellikler değişiyor. İki ana “tarama” modeli kategorisi vardır.

Bunlardan biri, “bukalemun” modeli olarak bilinir; bu modelde, doğanın teorik 5. kuvveti (çekim gücü, elektromanyetizma ve iki nükleer kuvvet dışında), etrafta büyük miktarda başka madde olup olmamasına bakılmaksızın etkiyi değiştirir.

Geniş ve düşük yoğunluklu alanlarda çok güçlüdür ve şu anda karanlık enerjiye bağladığımız etkiye neden olur. Ancak çok yoğun alanlarda, modern cihazlar tarafından neredeyse tespit edilemeyecek kadar zayıftır, ancak yine de oradadır.

Güneş gibi çok yoğun ortamlarda, yalnızca nesnenin etrafındaki “ince bir kabuk” içinde fark edilebilir, ancak en azından teoride orada da tespit edilebilir.

Bu tutarsızlık için alternatif bir model, Vainshtein tarama modelidir. Bu durumda, kuvvetin kendisi özelliklerini değiştirmek yerine, büyük kütleli cisimleri çevreleyen kütle çekim tarafından esasen felç edilir.

Bu da onu zayıf gösterir, ancak kendi fiziksel özelliklerini gerçekten değiştirmez. Bu modelde, 5. kuvvetin büyük kütleli bir cismin etkisi dışında normale döndüğü Vainshtein Yarıçapı adı verilen bir kavram vardır.

Ancak Güneşimiz için, Vainshtein yarıçapının 400 ışık yılı olduğu tahmin edilmektedir; bu alan birçok başka yıldızı da içermektedir, bu nedenle 5. kuvvet, galaksinin kenarından belirli bir mesafeye ulaşana kadar tamamen bastırılmış olacaktır.

Kozmolojik misyonlar ipuçlarını nasıl barındırabilir?

Bu modellerin her biri, Öklid ve Karanlık Enerji Spektroskopik Aracı (DESI) gibi büyük kozmolojik görevler tarafından toplanan veri kümelerinde “ipuçları” barındırabilir.

Ancak, yalnızca uzak uzaya ve çok sayıda galaksiye baktıkları için, 5. kuvvetin yalnızca güneş sistemindeki nesnelerle etkileşime girdiğinde nasıl değiştiğini kanıtlayamazlar.

Bu, güneş sisteminde belirli bir görev ve daha da önemlisi, söz konusu görevin ne görmesi gerektiği konusunda bir tahminde bulunan, çürütülebilir bir teori gerektirir.

Dr. Turyshev’e göre, yanlışlanabilir bir teorinin desteği olmadan, güneş sistemimizde deneyler yapmaya devam etmenin bir anlamı yok. En iyi çabalarımızın bile genel görelilik kuramının dışında hiçbir şey tespit edemeyeceğini zaten kanıtladık.

Ancak teorisyenler, güneş sisteminde test edilebilen büyük kozmolojik araştırmalarla toplanan verilerden test edilebilir hipotezler çıkarabiliyorsa, bunu başaracak bir görev tasarlamalıyız.

Kabul edelim ki, teoriyi çürütecek kadar hassas cihazlar geliştirmemiz biraz zaman alabilir. Dolayısıyla, henüz bunu başaramıyorsak, bu cihazları aşamalı olarak geliştirmek için görevlere odaklanmalıyız.

Kozmolojik araştırmalardan elde edilen “ipuçlarına” dayanan ve gerçekten inşa edebileceğimiz bir deneyle çürütülebilecek test edilebilir bir hipotez varsa, bunu yapmalıyız ve potansiyel olarak evrenin nasıl işlediğine dair anlayışımızı kökten değiştirmeliyiz.